平顶山工业职业技术学院成人教育学院毕业设计（论文）说明书 产品. 催化剂取代传统的瓦斯燃烧催化剂,它不仅活性极高,临界反应温度低,而且具有良好的催化选择性.因此,本元件具有如下特点： 1）优异的稳定性。 2）优良的可重复性和精度。 3）极佳的线性输出特性。 4）极好的响应特性。 5）低功耗、长寿命。 2电路
图4-2瓦斯浓度转换电路
3瓦斯浓度转换电路工作原理
当环境气体中的瓦斯浓度为0时，黑元件与白元件的温度和电阻值相等，电位器W1输出的电压与基准电压UREF相等，经A/D转换后输出数字量也为0；当环境气体含有瓦斯气体时，黑元件由于发生了无焰燃烧其温度升高阻值变大而白元件温度不变，通过测量电桥转化为电压输出，此时该电压A/D转换后得到相应的数字量送给单片机处理。
4.2.2 瓦斯传感器AT89C52最小系统设计
瓦斯传感器中AT89C52的最小系统包括：时钟电路和复位电路。
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平顶山工业职业技术学院成人教育学院毕业设计（论文）说明书 单片机应该是一个最小应用系统，但在这个最小应用系统中，仍有一些功能器件如晶体振荡器、复位电路等无法集成到芯片内部，因而需要在片外加接相应的电路。单片机虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外部附加电路。AT89C52单片机的时钟产生分为内部时钟方式和外部时钟方式。我们常采用内部时钟方式，在 XTAL1、XTAL2 引脚上外接石英晶体和微调电容组成并联谐振回路，利用芯片内部振荡电路产生自激振荡。AT89C52内部有锁相环晶体振荡器PLL,我们选用32768Hz的晶振，电容选用20pF 的电容。时钟电路如图 4-4 所示。
1）时钟电路
C120pFC220pFXTAL132.768kHZXTAL2
图4-3时钟电路
2）复位电路
3.3VR1 89C52RESET S1C1 图4-4复位电路原理图
如图4-4所示，复位电路由电阻R1,电容C1及复位按钮组成。其作用:(1)上电复位功能。当复位按钮未被按下情况下，给单片机加电，当VCC上升到规定值时，就会产生一个复位信号，需经几十个周期的延时，才会使单片机复位。(2)人工复位功能。无论是单片机在预定的正常顺序运行程序，还是出现单片机进入小可预知的某一个死循环(形成死机现象)，都得认为单片机在执行程序。单片机在执行程序期间，只要在人工复位端加入一个低电平信号，就会令其复位。当按钮按下时，在复位端就会产生一个低电平的复位信号。 4.2.3 V/F转换电路
由于单片机输出的为电压信号而传感器输出的要求为200HZ～1000HZ的频率型信号，故要将电压型转换为频率型为了简化电路提高输出信号的稳定性，故采用集成芯片
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平顶山工业职业技术学院成人教育学院毕业设计（论文）说明书 来实现V/F转换。LM331是美国NS公司生产的性能价格比高、外围电路简单、可单电源供电、低功耗的精密电压/频率转换器集成电路。LM331动态范围宽达100dB，工作频率低到0.1Hz时尚有较好的线性度，数字分辨率达12位。LM331的输出驱动器采用集电极开路形式，因此可通过选择逻辑电流和外接电阻来灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL、DTL和CMOS等不同逻辑电路。LM331可工作在4.0V～40V之间，输出可高达40V，而且可以防止VCC短路。 1特点：
?保证线性：0.01％（最大） ?低功耗：15mW/5V
?广泛的全面频率：1Hz～100kHz ?脉冲输出兼容所有的逻辑形式 ?宽动态范围：100db 2 V/F转换电路
图4-5 瓦斯传感器V/F转换电路
4.2.4 LED显示
设计时考虑到瓦斯传感器工作在黑暗的井下环境，应采用发光强度高的显示器件故选择LED数码管，同时根据传感器显示精度的要求在设计时用四个LED数码管使其显示数值的有效数字达到四位。采用动态循环扫描方式显示不但硬件资源同时也节省单片机的输出接口。
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图4-6 瓦斯浓度显示电路
4.2.5监测分站 LCD显示
LCD与CPU的连接方式有两种，一种是直接访问方式，另一种是间接访问方式。直接访问方式就是单片机以访问I/O设备的方式操作LCD显示的工作。间接控制方式是单片机通过扩展的并行接口与LCD显示模块连接。本文采用间接访问方式。
单片机与LCD接口电路如图4-6所示。
图4-7 12864液晶与单片机接口
4.2.6 串行通信接口
监测分站采用串口和中心站进行通信，主要通过中心站进行参数设定和一些控制命令的发出。在 RS485串行通信总线上，协议规定用电压－15V～－3V来表示二进制的逻辑电平“1”，用电压＋3V～＋15V来表示二进制的逻辑电平“0”。该协议之所以不采用 0V~5V 的TTL逻辑，是为了提高串行通信的抗干扰能力。
该接口电路采用3线制(RXD、TXD、RLTY)软握手方式，即将PC机和单片机的“发
送数据线(TXD)”与“接收数据线(RXD)”交叉连接，其它信号线均悬空，握手信号采用软件方法产生，这样既可以实现预定的通讯功能，又可以简化电路设计，节约成本。
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4.2.7 分站模拟信号输入电路
由于设计的监测分站要兼容不同的输入信号形式（1～5mA电流型、200Hz～1000 Hz频率型），故在分站输入通道中加入I/F转换电路进行电流型输入信号到频率型信号的转换。当输入1～5mA电流型信号时,电流型信号从X5-2流入，（跳接线S61、S62跳B，并且将AC两针端接），经过S61的B针将电流送入I/F转换电路的7、8端进行电流型输入信号到频率型信号的转换，然后从I/F转换电路的9、10端输出频率信号。同时跳接线S1跳A(A针与中心点O相连)。此时输入电流经过当输入频率型I/F转换电路输出了相应的频率型信号。
图4-8 分站电流型信号输入电路
当输入的信号为频率型或者经过I/F转换得到频率型信号后将跳接线S1、S2均跳A,此时频率性信号输入到光电耦合器的输入端。经过光电耦合器的整形后输出。频率信号经过跳接线S1的中心点、A到光电耦合器E1-1、E1-2到跳接线S2的A针、中心点O构成回路。
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