传感器一般由敏感元件、传感元件和测量电路三部分组成有时还加上辅助电源。通常可用方块图来表示，如下图3.8所示：
图3.8 传感器的组成
敏感元件——直接感受被测量(一般为非电量)，并输出与被测量成确定关系的其它量(也可以包括电量)的元件。
传感元件——又称变换器，是传感器的重要组成元件。 传感元件可以直接感受被测量(—般为非电量)而输出与被测量成确定关系的电量。也可以不直接感受被测量，而只感受与被测量成确定关系的其它非电量。
测量电路——能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录、控制和处理的有用电传号的电路。测量电路视传感元件的类型而定。使用较多的是电桥电路，也使用其他特殊电路，如高阻抗输入电路、脉冲调宽电路、维持振荡的激振电路等。由于传感元件的输出信号一般比较小，为了便于显示和记录，大多数测量电路还包括了放大器。
(4)传感器的分类
传感器的分类见表3.2所示： 3.2.3.2传感器设计要点
根据以上对传感器相关知识的介绍，我们可以明确传感器是测量、控制系统的入口，必须具备良好的性能。在设计中，应该注意以下要点[12]：
(1)输入和输出之间成比例，直线性好、灵敏度高、分辨力强、测量范围宽。 (2)滞后、漂移误差小， (3)动态特性良好。 (4)功耗小。
(5)时间老化特性优良，抗腐蚀性强。
(6)与被测体匹配良好，即不因接入传感器而使被测对象受到影响，受被测量之外的量影响小。
(7)体积小、重量轻、价格低廉。 (8)故障率低，易于校准和维修。
(9)由于传感元件的输出信号一般比较小，为了便于能够驱动控制电路，在传感器
电路中还应该包括放大器。
鉴于上述选择要点，本文中用到的一氧化碳传感器必须具备测量效果好、功耗小、动态特性良好和体积小、重量轻、价格低廉几个主要特征。为此我们选择高温型一氧化碳传感器TP-2。它完全符合上述条件，并且最为主要的特点是此传感器精度高，无需温度补偿。这样不仅简化了电路，而且还降低了成本，实为良好的选择。
表3.2 传感器的分类 分类方法 按输入量分类 传感器的种类 位移传感器、速度传感器、温度传感器、压力传感器传感器按被测物理量命名 等 按工作原理分类 应变式、电容式、电感式、压电式、热电式等 结构型传感器 按物理现象分类 物性型传感器 传感器以工作原理命名 传感器依赖其结构参数变化实现信息的变化 传感器依赖其敏感元件的物理特性来实现信息的变化 传感器直接将被测量的能能量转换型传感器 按能量关系分类 能量控制型传感器 按输出信号分类
3.2.3.3传感器与ADC0809的连接
三路检测结果从IN1、IN2、IN4 输入,转换顺序由ADDA、ADDB、ADDC 控制，控制方法如表3.3所示。
转换结果送单片机P1 口供单片机进行数据处理。其中三路检测结果由三个一氧化碳传感器提供，在实际设计中，为了使编程方便，使用IN1、IN2、IN4口接收传感器信号。单个传感器电路在上文中已经介绍到了，传感器与ADC0809的连接电路图如图3.9。
模拟式传感器 数字式传感器 量直接转化成输出量的能量 由外部供给传感器能量，而由被测量来控制输出能量 输出量为模拟量 输出量为数字量 说 明
表3.3 ADC0809的通道选择方法 ADDC 0 0 0 0 1 1 1 1
图3.9 传感器与ADC0809的连接电路图 3.2.4事故处理电路的设计
在设计中，单片机的T1中断口连接音乐报警器，T2中断口连接电磁阀和排气扇。为防止市电对系统的干扰，T1和T2端都经过光电耦合管对电磁阀和排风扇进行控制。当检测到气体浓度超过100ppm时，音乐报警器开始报警，2分钟报警无效后关闭电磁阀并启动排气扇。
3.2.4.1光电耦合器概述
光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电—光—电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。
ADDB 0 0 1 1 0 0 1 1 ADDA 0 1 0 1 0 1 0 1 选中通道 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 (1)工作原理
在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电—光—电的转换。
(2)基本工作特性 ①共模抑制比很高
在光电耦合器内部，由于发光管和受光器之间的耦合电容很小（2pF以内）所以共模输入电压通过极间耦合电容对输出电流的影响很小，因而共模抑制比很高。
②输出特性
光电耦合器的输出特性是指在一定的发光电流IF下，光敏管所加偏置电压VCE与输出电流IC之间的关系，当IF=0时，发光二极管不发光，此时的光敏晶体管集电极输出电流称为暗电流，一般很小。当IF>0时，在一定的IF作用下，所对应的IC基本上与VCE无关。IC与IF之间的变化成线性关系，用半导体管特性图示仪测出的光电耦合器的输出特性与普通晶体三极管输出特性相似。
③光电耦合器可作为线性耦合器使用
在发光二极管上提供一个偏置电流，再把信号电压通过电阻耦合到发光二极管上，这样光电晶体管接收到的是在偏置电流上增、减变化的光信号，其输出电流将随输入的信号电压作线性变化。光电耦合器也可工作于开关状态，传输脉冲信号。在传输脉冲信号时，输入信号和输出信号之间存在一定的延迟时间，不同结构的光电耦合器输入、输出延迟时间相差很大。
(1)光电藕荷器在设计中的作用
光电耦合器件有很多用处，可用做隔离、控制作用，可用于接口电路、监视电路、光电计数器等装置。在本设计中，主要是起隔离、控制的作用，一头连接单片机，另一头连接电动机的驱动电路。使两部分的电流相互独立，这样驱动电路中较大的电流。不至于回馈、影响另一端的电路。 3.2.4.2光电藕荷器件的选用和设计
(1)器件的选用
结合上面对光电耦合器的简介、分析和替换原则。方案选用4N25。4N25内部结构及管脚图如下图3.10所示： 管脚功能：
①电源，②输入断口，③不接，④输出口一，⑤输出口二，⑥不接 (2)电路的设计
电路图如下图3.11所示：
光电耦合器4N25起到耦合脉冲信号和隔离单片机MCS8051系统与输出部分的作用，使两部分的电流相互独立。输出部分的地线接机壳或大地，MCS8051系统的电源地线浮
空、不与交流电源的地线相接，这样可以避免输出部分电源变化对单片机电源的影响，减小系统所受的干扰，提高系统可靠性。
图3.10 4N25内部结构及管脚图（注：该图应自己绘制，不要现成图片！）
图3.11 光电耦合部分的设计 事故处理电路如图3.12。
图3.12 事故处理电路
3.2.5显示电路的设计
现在驱动LED数码管流行采用单片机设计电路，但发现一些显示（LED数码管）电