任務(wù)十可燃性氣體報警器的分析與制作-重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院

1、電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐可燃性氣體報警器的分析與制作可燃性氣體報警器的分析與制作任務(wù)十任務(wù)十電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐 電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐 555555定時器又稱時基電路，是一種用途很廣泛定時器又稱時基電路，是一種用途很廣泛的單片集成電路。若在其外部配上少許阻容元件，的單片集成電路。若在其外部配上少許阻容元

2、件，便能構(gòu)成各種不同用途的脈沖電路。同時，由于它便能構(gòu)成各種不同用途的脈沖電路。同時，由于它的性能優(yōu)良，使用靈活方便，在工業(yè)自動控制、家的性能優(yōu)良，使用靈活方便，在工業(yè)自動控制、家用電器和電子玩具等許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。用電器和電子玩具等許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐 555 555定時器有雙極型和定時器有雙極型和CMOSCMOS型，雙極型型號為型，雙極型型號為555(555(單單) )和和556(556(雙雙) )；CMOSCMOS型型號是型型號是7555(7555(單單) )和和7556(7556(雙雙) )。雙極型電源

3、范圍窄；而。雙極型電源范圍窄；而CMOSCMOS型則功耗低、型則功耗低、適用電源范圍寬、定時元件的選擇范圍大、輸出電流適用電源范圍寬、定時元件的選擇范圍大、輸出電流小。但二者的邏輯功能與外部引腳排列完全相同。小。但二者的邏輯功能與外部引腳排列完全相同。電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐截止截止11不變不變不變不變1導(dǎo)通導(dǎo)通01導(dǎo)通導(dǎo)通0XX0V QTRTHR 輸輸 出出 輸輸 入入CCV32CCV32CCV31CCV32CCV31CCV31當(dāng)在控制端當(dāng)在控制端CO 外加控制電壓時，可改

4、變比較器外加控制電壓時，可改變比較器A1、A2的參考電位。當(dāng)不需要的參考電位。當(dāng)不需要CO時，時，CO 端一般經(jīng)端一般經(jīng)0.01F電容器接地，以防干擾的侵入。電容器接地，以防干擾的侵入。電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐 電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐CRRTf)2(7 . 01121電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐占空比可調(diào)的矩形脈沖發(fā)生器占空比可調(diào)的矩形脈沖發(fā)生器 %100211RRRq電子電路分析與

5、實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐 電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐多路開關(guān)數(shù)字控制計算機DACADC功率放大功率放大執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)加熱爐加熱爐溫度傳感器溫度傳感器信號放大信號放大多路開關(guān)模數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器數(shù)模數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器典型的自動控溫鍋爐實例典型的自動控溫鍋爐實例：電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐(1)(1)數(shù)數(shù)/ /模轉(zhuǎn)換器模轉(zhuǎn)換器(DAC)(DAC) D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理轉(zhuǎn)換器的基本原理 將輸入的每一位二進制代碼按其權(quán)的大小將輸入的每一位二進制代碼按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬

6、量，然后將代表各位的模擬轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將代表各位的模擬量相加，所得的總模擬量就與數(shù)字量成正比，量相加，所得的總模擬量就與數(shù)字量成正比，這樣便實現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。這樣便實現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐d0d1dn-1uO或或iO模擬模擬輸出輸出N位位二進二進制代制代碼碼)2222(00112211oddddKunnnnu電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐權(quán)電阻權(quán)電阻D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器RF(R/2)求和運放求和運放uOAS0S1S2S3VREF23R22R21R20Rd0

7、 d1 d2 d3求和電路求和電路權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)電子開關(guān)電子開關(guān)組成組成參考參考電壓電壓d0d3為數(shù)字輸入量，為數(shù)字輸入量，d為為1 1時，開關(guān)時，開關(guān)S接接VREF；d為為0 0時，時，S接地。接地。電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐工作原理工作原理I0I1I2I333dRVIREF222dRVIREF114dRVIREF008dRVIREF輸出電壓輸出電壓u0正比正比于輸入數(shù)字量于輸入數(shù)字量IRF(R/2)求和運放求和運放uOAS0S1S2S3VREF23R22R21R20Rd0 d1 d2 d3電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與

8、實踐電子電路分析與實踐0011223340123022222ddddVIIIIRiRuREFFFD/A轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)指標轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)指標*分辨率分辨率 分辨率是指輸出電壓最小變化量（分辨率是指輸出電壓最小變化量（ULSE）與最大）與最大輸出電壓（輸出電壓（UMAX）即滿量程輸出電壓之比。）即滿量程輸出電壓之比。電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐 如三位輸入的如三位輸入的D/A，分辨，分辨率即為率即為1/70.143。左圖即是其。左圖即是其輸出電壓，是階梯的，每一個輸出電壓，是階梯的，每一個最小變化量最小變化量ULSE1V（稱為一（稱為一個階梯）。如果是個

9、階梯）。如果是1010位輸入的，位輸入的，分辨率約為分辨率約為1/2100.00098。 所以分辨率一般直接用所以分辨率一般直接用位數(shù)來表示，如位數(shù)來表示，如8 8位、位、1010位位等，位數(shù)越高，分辨率越高。等，位數(shù)越高，分辨率越高。電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐*精度精度 精度是指實際輸出電壓與理論輸出電壓之間的偏精度是指實際輸出電壓與理論輸出電壓之間的偏離程度，通常用最大誤差與滿量程輸出電壓之比的百離程度，通常用最大誤差與滿量程輸出電壓之比的百分數(shù)表示。分數(shù)表示。 例如某例如某DAC的滿量程輸出電壓是的滿量程輸出電壓是10V，如果誤差，如果誤差1

10、 1，則輸出電壓最大誤差為，則輸出電壓最大誤差為0.1V（100mV），百分，百分數(shù)越小精度越高。數(shù)越小精度越高。 一個系統(tǒng)中，分辨率和精度往往應(yīng)當(dāng)一致，以避一個系統(tǒng)中，分辨率和精度往往應(yīng)當(dāng)一致，以避免不合理的資源浪費。免不合理的資源浪費。電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐*輸出建立時間輸出建立時間 是指從送入數(shù)字信號起，到輸出電壓（或電流）是指從送入數(shù)字信號起，到輸出電壓（或電流）到達穩(wěn)態(tài)值所需要的時間到達穩(wěn)態(tài)值所需要的時間。 也稱作轉(zhuǎn)換時間，有時為輸出上升到滿刻度的某也稱作轉(zhuǎn)換時間，有時為輸出上升到滿刻度的某一百分數(shù)所需要的時間，一般為幾納秒到幾微秒一

11、百分數(shù)所需要的時間，一般為幾納秒到幾微秒。*輸出極性及范圍輸出極性及范圍 輸出信號有單極性和雙極性兩種輸出信號有單極性和雙極性兩種。電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐 輸出信號的形式有電流輸出和電壓輸出。輸出信號的形式有電流輸出和電壓輸出。對電流輸出的對電流輸出的DAC，常常需外接運放將電流轉(zhuǎn)，常常需外接運放將電流轉(zhuǎn)換成電壓。左圖為反相電壓輸出，換成電壓。左圖為反相電壓輸出，uOUTiRf；右圖是同相電壓輸出，右圖是同相電壓輸出， uOUTiR3（1R2/R1）。電子電路分析與實踐電子

12、電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐集成集成D/A轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換芯片 DAC0830DAC0830系列是系列是8 8位分辨率位分辨率的集成的集成D/AD/A轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換電路，采用采用2020腳雙列直插封裝。主要腳雙列直插封裝。主要特性參數(shù)特性參數(shù)如下：如下：* *分辨率分辨率8 8位位* *電流穩(wěn)定時間電流穩(wěn)定時間1us1us* *可可單單緩沖、緩沖、雙雙緩沖或緩沖或直接數(shù)字直接數(shù)字輸入輸入* *只需在只需在滿量程滿量程下調(diào)整線性度下調(diào)整線性度* *單單電源供電電源供電(+5V(+5V15V)15V)* *低低功耗功耗 (200mW)(200mW)電子電路分析與實踐電子電路分析與

13、實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐08300830系列管腳配置如圖示系列管腳配置如圖示：GNDDIOUT1IOUT2VREFDAC131415161718192087654321VDD9101211GNDA083008310832D10D11D12D13D14D15D16D17(LSB)(MSB)RFBILECS1WRXFER2WRD10D17：數(shù)據(jù)輸入線數(shù)據(jù)輸入線ILE：數(shù)據(jù)允許鎖存信號數(shù)據(jù)允許鎖存信號CS：輸入寄存器：輸入寄存器選擇選擇信號信號1WR：輸入寄存器：輸入寄存器寫選通信號寫選通信號XFER：數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)傳送傳送信號信號2WR：DAC寄存器寫選通信號寄存器寫選通信號VREF:

14、 :基準基準電源輸入管腳電源輸入管腳RFB：反饋反饋信號輸入管腳信號輸入管腳、IOUT2IOUT1：電流輸出電流輸出管腳管腳GNDA：模擬模擬信號地信號地GNDD：數(shù)字數(shù)字信號地信號地電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐(2)(2)模模/ /數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)(ADC) dn-1d1d0數(shù) 字 量 輸 出(n位 )ADC的 數(shù) 字化 編 碼 電 路 CPS SCADC采 樣 -保 持 電 路采 樣 展 寬 信 號輸 入 模 擬 電 壓ui(t)us(t)電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐模擬電子開關(guān)模擬電子開關(guān)S

15、 S在采樣脈沖在采樣脈沖CPSCPS的控制下重復(fù)接通、的控制下重復(fù)接通、斷開。斷開。S S接通時，接通時，ui(t)ui(t)對對C C充電，為采樣過程；充電，為采樣過程；S S斷斷開時，開時，C C上的電壓保持不變，為保持過程。在保持過上的電壓保持不變，為保持過程。在保持過程中，采樣的模擬電壓經(jīng)數(shù)字化編碼電路轉(zhuǎn)換成一程中，采樣的模擬電壓經(jīng)數(shù)字化編碼電路轉(zhuǎn)換成一組組n n位的二進制數(shù)輸出。位的二進制數(shù)輸出。電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐采樣和保持采樣和保持+uiuoCHSA1A2uCuo, uiuoui0(a) 電 路 圖(b) 波 形 圖 t0 t1

16、 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11t采 樣 脈 沖 （ fS）開 關(guān) 驅(qū)動 電 路采樣定理采樣定理：max2isff電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐 t0時刻時刻S閉合，閉合，CH被迅速充電，電路處于采樣階段。被迅速充電，電路處于采樣階段。由于兩個放大器的增益都為由于兩個放大器的增益都為1 1，因此這一階段，因此這一階段uo跟隨跟隨ui變化，即變化，即uoui。t1時刻采樣階段結(jié)束，時刻采樣階段結(jié)束，S斷開，電路斷開，電路處于保持階段。若處于保持階段。若A2的輸入阻抗為無窮大，的輸入阻抗為無窮大，S為理想為理想開關(guān)，則開關(guān)，

17、則CH沒有放電回路，兩端保持充電時的最終電沒有放電回路，兩端保持充電時的最終電壓值不變，從而保證電路輸出端的電壓壓值不變，從而保證電路輸出端的電壓uo維持不變。維持不變。電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐量化和編碼量化和編碼 將采樣保持后的電壓化為某個規(guī)定的最小單位將采樣保持后的電壓化為某個規(guī)定的最小單位電壓整數(shù)倍的過程稱為量化。把量化的數(shù)值用二進制電壓整數(shù)倍的過程稱為量化。把量化的數(shù)值用二進制代碼表示，稱為代碼表示，稱為編碼編碼。 量化所規(guī)定的最小單位電壓稱為量化單位，用量化所規(guī)定的最小單位電壓稱為量化單位，用表示。由于輸入模擬電壓幅值連續(xù)，不一定能被表

18、示。由于輸入模擬電壓幅值連續(xù)，不一定能被整整除，因而量化過程中不可避免會引入誤差，稱此誤差除，因而量化過程中不可避免會引入誤差，稱此誤差為量化誤差，最大可達為量化誤差，最大可達。一般采用。一般采用“四舍五入四舍五入”的的方法量化，誤差為方法量化，誤差為/2/2。例如下表：。例如下表：12n(max)Iu電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐采樣電壓/V量化值/V輸出二進制編碼00.5000000.51.51 10011.52.52 2010量化單位量化單位的大小與輸入信號范圍和輸出位數(shù)有關(guān)的大小與輸入信號范圍和輸出位數(shù)有關(guān)。電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐

19、電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐按工作原理分類按工作原理分類并行比較型并行比較型逐次逼近型逐次逼近型雙積分型雙積分型V/FV/F轉(zhuǎn)換型轉(zhuǎn)換型ADC的分類的分類按轉(zhuǎn)換方式分類按轉(zhuǎn)換方式分類直接轉(zhuǎn)換直接轉(zhuǎn)換逐次逼近型逐次逼近型雙積分型雙積分型V/FV/F轉(zhuǎn)換型轉(zhuǎn)換型間接轉(zhuǎn)換間接轉(zhuǎn)換并行比較型并行比較型電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐逐次逼近型工作原理逐次逼近型工作原理 逐次逼近型逐次逼近型ADCADC是通過對模擬量不斷地逐次比較、鑒別，是通過對模擬量不斷地逐次比較、鑒別，直到最末一位為止，它類似用天平稱物重的過程。直到最末一位為止，它類似用天平稱物重的過

20、程。 電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐 然后再將次高位置然后再將次高位置1，同理，經(jīng)轉(zhuǎn)換、比較，根，同理，經(jīng)轉(zhuǎn)換、比較，根據(jù)比較結(jié)果，決定次高位的據(jù)比較結(jié)果，決定次高位的1清除或保留。這樣，逐清除或保留。這樣，逐位比較下去，一直比較到最低有效位為止。顯然，位比較下去，一直比較到最低有效位為止。顯然，寄存器的最后數(shù)字就是寄存器的最后數(shù)字就是A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)值。轉(zhuǎn)換后的數(shù)值。 先將寄存器最高位置先將寄存器最高位置1 1，使其輸出數(shù)字為，使其輸出數(shù)字為10000000(10000000(為為8 8位位) )，經(jīng)，經(jīng)DACDAC轉(zhuǎn)換成模擬電壓，再送到轉(zhuǎn)換成模擬電

21、壓，再送到比較器與采樣保持電壓相比較。如果比較器與采樣保持電壓相比較。如果u uI IuuuF F ，表明數(shù)字，表明數(shù)字比模擬信號小，則最高有效位比模擬信號小，則最高有效位1 1保留。保留。電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐主要技術(shù)指標主要技術(shù)指標 * *分辨率分辨率 A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率用輸出二進制數(shù)的位數(shù)表示，轉(zhuǎn)換器的分辨率用輸出二進制數(shù)的位數(shù)表示，位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高。例如，輸入位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高。例如，輸入模擬電壓的變化范圍為模擬電壓的變化范圍為05V，輸出，輸出8 8位二進制數(shù)可位二進制數(shù)可以分辨的最小模擬電壓為以分辨的

22、最小模擬電壓為5V2820mV；而輸出；而輸出1212位二進制數(shù)可以分辨的最小模擬電壓為位二進制數(shù)可以分辨的最小模擬電壓為5V2121.22mV。電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐 * *相對精度相對精度 在理想情況下，所有的轉(zhuǎn)換點應(yīng)當(dāng)在一條直線上。在理想情況下，所有的轉(zhuǎn)換點應(yīng)當(dāng)在一條直線上。相對精度是指實際的各個轉(zhuǎn)換點偏離理想特性的誤差。相對精度是指實際的各個轉(zhuǎn)換點偏離理想特性的誤差。 * *轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度 轉(zhuǎn)換速度是指完成一次轉(zhuǎn)換所需的時間。轉(zhuǎn)換時轉(zhuǎn)換速度是指完成一次轉(zhuǎn)換所需的時間。轉(zhuǎn)換時間是指從接到轉(zhuǎn)換控制信號開始，到輸出端得到穩(wěn)定間是指從接到轉(zhuǎn)換

23、控制信號開始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出信號所經(jīng)過的這段時間。的數(shù)字輸出信號所經(jīng)過的這段時間。電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐集成集成ADC芯片芯片 ADC0809ADC0809是是CMOSCMOS工藝工藝8 8位逐次比較型位逐次比較型A/DA/D轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換芯片，2828腳雙列直插封裝（腳雙列直插封裝（DIP28DIP28），具有），具有8 8個通道的模擬量個通道的模擬量輸入，可在程序控制下對任意通道分時進行輸入，可在程序控制下對任意通道分時進行A/DA/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐 *ADC

24、0809的主要技術(shù)指標的主要技術(shù)指標電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐控制與時序控制與時序逐次逼近寄存器逐次逼近寄存器模擬開關(guān)模擬開關(guān)256256電阻階梯電阻階梯數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鎖存鎖存和三和三態(tài)輸態(tài)輸出緩出緩沖器沖器8 8路路模擬模擬開關(guān)開關(guān)地址地址鎖存鎖存與與譯碼譯碼比較器比較器8 8位位DADA模模擬擬輸輸入入IN0IN73 3位位地址地址CBA地址地址鎖存鎖存允許允許ALEUCCGNDUREFUREFOE輸出允許輸出允許8 8位位輸輸出出EOC啟動啟動START時鐘時鐘CLOCK5V5V15V15V500KHz500KHz1MHz1MHz轉(zhuǎn)換結(jié)束轉(zhuǎn)換結(jié)束*ADC0809引腳功能引腳功能電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐電子電路分析與實踐IC1構(gòu)成施密特觸發(fā)器，其正向閾值電壓為構(gòu)成施密特觸發(fā)器，其正向閾值電壓為 V，負向閾值電壓為負向閾值電壓為 V。 3 . 332CCTVU7 . 131CCTVU氣敏傳感器采用氣敏傳感器采用QM-N型，型，f-f電極間加電極間加+5V直流電壓，直流電壓，RP用于用于調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)BA間電壓。間電壓。 當(dāng)電路所處環(huán)境中可燃