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文檔簡介

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計

目錄

1項目簡介.......................................................................................................................1

1.1產(chǎn)品設(shè)計背景.....................................................................................................1

1.2產(chǎn)品簡介與設(shè)計分析........................................................................................1

1.3產(chǎn)品應(yīng)用價值.....................................................................................................2

2產(chǎn)品設(shè)計方案...............................................................................................................2

2.1產(chǎn)品設(shè)計要求.....................................................................................................2

2.2元器件的選擇.....................................................................................................3

3產(chǎn)品硬件系統(tǒng)設(shè)計.......................................................................................................4

3.1單片機的最小系統(tǒng).............................................................................................4

3.2時鐘電路與復位電路.........................................................................................5

3.3煙霧檢測模塊.....................................................................................................5

3.4顯示模塊.............................................................................................................6

3.5報警模塊.............................................................................................................7

3.6控制電路設(shè)計.....................................................................................................8

4系統(tǒng)軟件設(shè)計...............................................................................................................9

4.1系統(tǒng)程序設(shè)計語言.............................................................................................9

4.2主程序設(shè)計.........................................................................................................9

4.3報警程序設(shè)計...................................................................................................10

4.4控制按鍵設(shè)計子程序.......................................................................................10

5產(chǎn)品組裝調(diào)試.............................................................................................................11

5.1元器件的檢測試...............................................................................................11

5.2電路的檢測.......................................................................................................12

5.3系統(tǒng)的功能檢測...............................................................................................12

6設(shè)計小結(jié).....................................................................................................................12

附錄1產(chǎn)品實物圖........................................................................................................12

附錄2系統(tǒng)原理............................................................................................................15

附錄3PCB圖..............................................................................................................16

附錄4元件清單............................................................................................................17

附錄5程序代碼............................................................................................................18

參考資料.........................................................................................................................25

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計

基于STC89C52控制的煙霧報警器設(shè)計與制作

1項目簡介

1.1產(chǎn)品設(shè)計背景

火災(zāi)不是受操縱的燃燒造成的一種災(zāi)害。大家生活中常常能聽見的各種各

樣災(zāi)害中火災(zāi)最經(jīng)常和最廣泛的。緣故主要是對火災(zāi)防止了解不夠,火災(zāi)的產(chǎn)

生由來許多,例如隨便丟掉、沒有徹底滅掉的煙蒂、所有燃放的煙花炮竹、應(yīng)

用輸出功率過大的家用電器、溫度過高的一部分易燃物的自燃等。并且,家中

居所、市場、店鋪、企業(yè)等場地有可能產(chǎn)生火災(zāi)。這時智能化火災(zāi)報警設(shè)備可

以造成很好的防止實際效果,這可以很大程度地確保大家的財物和人身安全。

該設(shè)計方案必須的關(guān)鍵部件包含氣體傳感器、A/D轉(zhuǎn)化器、單片機等。在其

中最重要的關(guān)鍵部件是單片機。剩余的各個板塊都接入到單片機上,為單片機

給予鍵入數(shù)據(jù)信號,信號分析后進行單片機的回應(yīng)。51單片機因為功能齊全、

質(zhì)優(yōu)價廉、資料完整、應(yīng)用簡易,現(xiàn)階段在市場上的許多行業(yè)均有普遍的運用。

此外,51單片機使用方便,使用方便,因此有關(guān)51單片機的信息內(nèi)容非常多。

除此之外,可以按位實行乘除法和乘法等指令,使單片機有著可編的邏輯性模

塊。學習培訓簡易的C語言或匯編程序就可以立即開始了。這就是51單片機的

優(yōu)勢。51單片機的作用十分詳細,低成本,容積也小,因此許多初中級單片機

的人一定會挑選51單片機。這也是為什么這一設(shè)計方案中采用的單片機也選用

了51系列產(chǎn)品單片機。在這里設(shè)計方案中可以實行的作用涉及全自動警告、手

動式警告、設(shè)定警告限定和撤銷手動式警告。

1.2產(chǎn)品簡介與設(shè)計分析

該設(shè)計方案主要是科學研究基于單片機的智能化煙霧報警系統(tǒng),涉及到A/D

變換、最少系統(tǒng)軟件基本建設(shè)、警報路面、表明電源電路、鎖匙控制回路設(shè)計

方案、AltiumDesigner8.0、Protues、keil等系統(tǒng)的應(yīng)用?;旧弦?guī)定是在火

災(zāi)時精確合理地鑒別信息內(nèi)容并發(fā)送報警。并且,可以操縱煙霧濃度值,善于

手動式警報和撤銷警報。

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1.3產(chǎn)品應(yīng)用價值

在我國逐漸研發(fā)火災(zāi)煙霧警報器的時間段不長,與西方國家對比晚了幾十

年,但由于電子信息技術(shù)的發(fā)展,在我國的煙霧報警系統(tǒng)獲得了快速發(fā)展。尤

其警報器制技術(shù)性在這段時間獲得了快速發(fā)展。此外,在我國的煙霧報警研究

人員得到了許多學習培訓機遇和材料,在我國煙霧預(yù)警系統(tǒng)研發(fā)水準已經(jīng)快速

發(fā)展。中國人口多,遍布不均勻,許多城市人口密度散布高。近些年,城市的

摩天大廈和大中型綜合性工程建筑愈來愈多,工作人員更為聚集,此外,火災(zāi)

風險也大大增加,消防安全的難度系數(shù)越來越大。據(jù)統(tǒng)計,近些年,在我國產(chǎn)

生電氣設(shè)備火災(zāi)和人為因素火災(zāi)的次數(shù)一直很高,此外,山林火災(zāi)和一些加工

廠爆炸事故引發(fā)的火災(zāi)頻率也在提升。這一場火災(zāi)對人民導致了很大的損害,

不但有資產(chǎn)上的損害,也有生命安全。據(jù)搜狐統(tǒng)計分析,搜集的2019年全年度

1653起火災(zāi)爆炸事故中,火災(zāi)爆炸事件為718起,導致239人死亡。假如住宅

建筑都能安裝智能化火災(zāi)煙霧預(yù)警系統(tǒng),火災(zāi)產(chǎn)生時,可以接到相關(guān)工作人員

撤出和貴重的物品立即遷移工作中的報警。因而,對煙霧報警系統(tǒng)的探討和開

發(fā)設(shè)計十分關(guān)鍵。

2產(chǎn)品設(shè)計方案

2.1產(chǎn)品設(shè)計要求

當火情出現(xiàn)時,周邊環(huán)境(如煙霧濃度、溫度)它會產(chǎn)生變化,我們可以根

據(jù)感應(yīng)器捕獲這種變化,例如煙霧感應(yīng)器,可以檢測煙霧濃度的變化。一旦感

應(yīng)器捕獲這種變化,它會馬上將他們轉(zhuǎn)化成電信號。這種電信號會根據(jù)A/D轉(zhuǎn)

化器轉(zhuǎn)化成單片機設(shè)計可以解決的模擬信號,單片機設(shè)計會馬上對這種數(shù)據(jù)信

號做好處置和回應(yīng)。下邊的圖2-1是系統(tǒng)軟件硬件設(shè)備的一般框架圖。

2

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圖2-1硬件系統(tǒng)總框圖

2.2元器件的選擇

2.2.1單片機的選型

智能化煙霧探測器的主要機器設(shè)備,單片機的51系列產(chǎn)品具備功能齊全、

質(zhì)優(yōu)價廉、材料健全、方便使用等優(yōu)勢,因而,本設(shè)計中選擇的單片機是STC89C51

的單片機。

2.2.2煙霧傳感器的選擇

(1)傳感器簡介

數(shù)據(jù)采集模塊,感應(yīng)器敏感度立即影響到所有體系的精密度和敏感度。因

而,感應(yīng)器的選擇十分關(guān)鍵。圖2-2是典型性氣體傳感器的歸類。本設(shè)計方案

選擇的MQ-2歸屬于氣敏特點。

傳感器類型優(yōu)點適用范圍

離子式技術(shù)先進、工作穩(wěn)定易發(fā)生悶燒火災(zāi)場地

光電式可光亮強度亮度變化不大場地

氣敏式能識別多種可燃氣體存放可燃氣體場地

圖2-2常見煙霧傳感器的分類

2.2.3顯示器的選擇

顯示屏大概有兩個選擇項。一個是數(shù)碼管,另一個是液晶屏。數(shù)碼管表明

作用在沒有液晶屏的情形下只有表明簡易的數(shù)據(jù)和英文字母,但價格低。在這

個設(shè)計中選擇的顯示屏是數(shù)碼管。

2.2.4A/D轉(zhuǎn)換器

單片機不可以立即解決模擬信號,因而需要應(yīng)用A/D轉(zhuǎn)化器將模擬信號變

換為模擬信號。A/D轉(zhuǎn)換器種類繁多可以根據(jù)不同需要選擇。本設(shè)計選用的是ADC

0832。

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3產(chǎn)品硬件系統(tǒng)設(shè)計

3.1單片機的最小系統(tǒng)

3.1.1最小系統(tǒng)電路

最小系統(tǒng)是由非常簡單、至少的部件構(gòu)成的可電腦操作系統(tǒng)。包含單片機、

晶體電源電路和延時電路。

3.1.2STC89C52簡介

STC89C52是歸屬于MCS-51的單芯片,是amd公司于1981年生產(chǎn)制造的八

個單芯片微控制器,intel已經(jīng)將MCS51的關(guān)鍵技術(shù)授予很多企業(yè),而且到現(xiàn)在

早已發(fā)展壯大成為一個十分普遍、作用全方位的微控制器。依然有很多企業(yè)生

產(chǎn)制造以STC89C52為關(guān)鍵的單片機,如東芝、Atmel、沈華廈建材等,并持續(xù)

開發(fā)設(shè)計更強勁、更強有力的兼容商品。STC89C52單片機是一個同歩次序邏輯

系統(tǒng),徹底依靠系統(tǒng)軟件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的時鐘信號來轉(zhuǎn)化成各種各樣姿勢周期時間

和同歩數(shù)據(jù)信號。換句話說,因為內(nèi)嵌了時鐘信號機,應(yīng)用時只需聯(lián)接石英諧

振器和電力電容器,系統(tǒng)軟件就能轉(zhuǎn)化成精確的時鐘信號。下圖3-1為STC89C52

芯片的引腳圖。

圖3-1STC89C52芯片引腳圖

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3.2時鐘電路與復位電路

晶振電路和復位電路是單片機設(shè)計中十分關(guān)鍵的二種配備。時鐘電路的首

要功能是轉(zhuǎn)化成像鐘表一樣精確的機械振動數(shù)據(jù)信號。全部指令都按先后順序

實行。STC89C52單片機設(shè)計內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)嵌時鐘電路,因此只需聯(lián)接晶振電路就

可以應(yīng)用,但一般是接入一個電力電容器應(yīng)用。時鐘信號的次數(shù)由晶振電路決

策,通常應(yīng)用12MHZ。重置電源電路最重要的功能是修復原始指令,便于在出現(xiàn)

異常時重置系統(tǒng)軟件。STC89C52soc芯片微電子計算機工作中時,有二種重置方

式可選擇:重置開關(guān)電源自動控制系統(tǒng)和重置手動式操縱。該操作系統(tǒng)應(yīng)用全

自動復位開關(guān)電源的復位電源電路和內(nèi)部結(jié)構(gòu)時鐘電路,運作的速度比一般

AT89C51單片機設(shè)計快,抗干擾性強,工作中時可以保障系統(tǒng)軟件內(nèi)部結(jié)構(gòu)運作。

此外,全自動復位和手動式復位對周邊電源電路的需求不一樣。全自動復位的

電位差是由電力電容器電池充電充放電造成的電位差造成的,手動式復位必須

外界VCC。圖3-2是時鐘電路圖,圖3-3是重置電路原理圖。

30pF

Res

C22X1

XTALX2C-RST

C1R1

1VCCGND

GND10K

30pF10uF

3-2時鐘電路

30pF

Res

C22X1

XTALX2C-RST

C1R1

1VCCGND

GND10K

30pF10uF

3-3復位電路

3.3煙霧檢測模塊

3.3.1MQ-2簡介

MQ-2是半導體材料傳感器。其功效是當傳感器覺得到周邊煙霧濃度值增高

時轉(zhuǎn)化成仿真模擬電信號。該傳感器具備精確度高、輸出數(shù)據(jù)信號大、回應(yīng)和

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修復時間較短、抗干擾性強、工作中平穩(wěn)、使用期限長等優(yōu)勢,在市場上取得

了廣泛運用。這一傳感器在這個設(shè)計中采用了。

3.3.2AD轉(zhuǎn)換電路

火災(zāi)事故出現(xiàn)時,假如周邊煙霧濃度值上升,煙霧傳感器MQ-2會接受外部

煙霧濃度值提升的數(shù)據(jù)信號,并產(chǎn)生對應(yīng)的電信號,但這時電信號是脈沖信號,

因而沒法直接進入單獨硬盤開展解決,因而需要第一步對信息開展智能化解決。

其中應(yīng)用的零件是ADC0832。圖3-4為轉(zhuǎn)換電路圖。

32

P1

yinwu34

VCPC

18

CSVCC

33

27P

CH0CLK

36

CH1DO

45

GNDDI

ADC0832

GND

VCC

2

inwu

U2y

16

34

5

R14

5

R171K

GND

圖3-4為轉(zhuǎn)換電路圖

3.4顯示模塊

由于這一設(shè)計方案選用了4位共陰數(shù)碼管。程序編寫時,電位高時數(shù)碼管

開啟,電位低時數(shù)碼管不打開,下面的圖3-5是表明電源電路框架圖。

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23

HHb

1

Haf

210

111987DS1

共陰數(shù)碼管

F

HAHHB

123

P

H

EDDCG4

123456

4

p

eddcgH

圖3-5顯示電路原理圖

3.5報警模塊

3.5.1蜂鳴器簡介

蜂鳴器是能傳出警報聲音的部件,它能依據(jù)移動的電流量傳出適度的響聲,

因而在預(yù)警系統(tǒng)中是不可缺少的。蜂鳴器可以分成兩大類。一個是積極的,一

個是處于被動的。不一樣的是驅(qū)動電流的特性。假如驅(qū)動電流為直流電,則蜂

鳴器是主題活動蜂鳴器。假如驅(qū)動電流是交流電流,那麼這一蜂鳴器便是無源

蜂鳴器。這一設(shè)計方案應(yīng)用直流電推動蜂鳴器,因此挑選了任何的緣分蜂鳴器。

3.5.2報警電路

報警電路是電源電路的報警模塊,是在外界火災(zāi)事故出現(xiàn)時由氣體傳感器

接受時,根據(jù)A/D轉(zhuǎn)化器變換解決傳送到單獨硬盤的外界數(shù)據(jù)信號控制模塊。

單片機設(shè)計解決后,將無線傳輸數(shù)據(jù)拿給報警電路,報警電路相對應(yīng)回應(yīng)。電

路原理如下圖3-6所顯示。

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VCC

P

3

R136

2KQ5

8550

蜂+鳴器

B1

GND

圖3-6報警模塊電

3.6控制電路設(shè)計

按照設(shè)計要求需要有手動報警、手動取消報警、報警值可調(diào)等等功能這就

要求有按鍵電路。按鍵電路部分的設(shè)計采用的是四個按鍵,其功能分別是一個

設(shè)置、一個緊急報警、一個對溫度報警等級往上加、一個對溫度報警等級減。

通過這四個按鍵就可以實現(xiàn)手動報警、手動取消報警以及調(diào)整報警溫度等級。

其電路原理如圖3-7所示。

圖3-7控制電路

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4軟件系統(tǒng)設(shè)計

4.1系統(tǒng)程序設(shè)計語言

c語言可以說十分適用的高級程序編寫語言。C語言誕生后,相繼誕生了多

種多樣程序編寫語言,但C語言因為功能豐富、可擴展性好、易讀性強,仍被

普遍應(yīng)用。這一設(shè)計的程序流程也是用C語言撰寫的。

4.2主程序設(shè)計

最先復位程序流程,隨后因為控制器的某種特點,最先要開展加熱解決,

使系統(tǒng)軟件進到監(jiān)管情況。這時,假如濃煙濃度值產(chǎn)生變化,感應(yīng)器就會被鑒

別和分辨。濃度值超出額定值時,脈沖信號將傳播到A/D轉(zhuǎn)化器并開展變換。

隨后傳輸?shù)絾纹瑱C設(shè)計解決,單片機設(shè)計做出恰當?shù)姆直?,并做出相對?yīng)的反

映。超出設(shè)置的警報值警報器時,警報就會傳來。主程序流程圖如下圖4-1所

顯示。

圖4-1主程序流程圖

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4.3報警程序設(shè)計

當煙霧濃度達設(shè)定值時報警器產(chǎn)生報警響應(yīng)。流程圖如圖4-2所示。

圖4-2報警子程序流程圖

4.4控制按鍵設(shè)計子程序

報警系統(tǒng)必須有控制按鈕,本設(shè)計采用自鎖復位開關(guān)調(diào)整設(shè)置值,從而達

到超出設(shè)定值時報警功能,鍵盤處理子程序流程路如圖4-3所示。

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圖4-3鍵盤處理子程序流程圖

5產(chǎn)品組裝調(diào)試

因為缺乏經(jīng)驗,大家設(shè)計的實體一定有多種多樣的問題。這一必須做實體

后再調(diào)節(jié)。這是一個十分耗費細心的全過程,必須好心態(tài)。與此同時,這也是

一個十分有益于大家成長的過程,根據(jù)調(diào)節(jié)可以具有回望電路設(shè)計方案、程序

編寫、電路焊接的功效,有利于理清思路,獲取留意點,擺脫畏難情緒心理狀

態(tài)。

5.1元器件的檢測試

關(guān)鍵要留意三點:一是,必須采用基座的組件在焊接進行后插入電路板。

二是在焊接全過程中檢查有沒有被電烙鐵損壞的零件。第三,像整流二極管的

正負那般有方位的情形下,確定是否有插進不正確。

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5.2電路的檢測

焊接全部設(shè)施后,插進電源插座需要的任何構(gòu)件。檢驗時,務(wù)必先關(guān)掉電

源總開關(guān),隨后開啟電源總開關(guān)。假如系統(tǒng)正常的運作,則表明硬件配置沒有

不正確;假如系統(tǒng)異常運作,則需要分控制模塊逐一檢查問題。這也是一項十

分必須耐性的工作中,與此同時也是一項十分有益于發(fā)展、學習培訓的工作中。

不但必須專業(yè)技能,還必須保持良好的情緒。

檢查全過程通??梢砸勒障铝羞^程開展。

最先,單片機應(yīng)用系統(tǒng)的電路全是手工制作焊接在PCB板上的,并且在PCB

版制作過程中熱轉(zhuǎn)印工藝不詳細,或時間避開浸蝕環(huán)節(jié),非常容易掉墨斷開,

造成各電路和點焊短路、焊接

第二,用萬用表測量。先用數(shù)字萬用表逐一檢查看著時看到的異常點焊,

確定有沒有預(yù)焊、布線短路或破裂的行為。

第三步,聯(lián)接全部必須聯(lián)接基座的構(gòu)件后開展電氣設(shè)備檢查。假如系統(tǒng)在

插電后常規(guī)工作中,則硬件配置沒有不正確。不然,必須分控制模塊開展檢查。

這也是一項考驗人的工作中,不但考驗專業(yè)知識,也考驗剖析力和心態(tài)。這也

許會根據(jù)斷掉某條路線或使某條線路短路來做好剖析,但在連接開關(guān)電源時,

請確保安全,如果出現(xiàn)意外立即短路開關(guān)電源。

5.3系統(tǒng)的功能檢測

硬件配置電路正常的運行時,務(wù)必對仿真模擬火災(zāi)事故現(xiàn)場檢驗系統(tǒng)開展

敏感度、精確性。具體做法包含打火慢慢貼近溫度感應(yīng)器,或是向MQ-2引入天

燃氣等,人力造就火災(zāi)事故產(chǎn)生的仿真模擬自然環(huán)境。針對氣體傳感器,足夠

接受濃度值和環(huán)境溫度的轉(zhuǎn)變,系統(tǒng)在接受到該轉(zhuǎn)變時發(fā)送報警。

6設(shè)計小結(jié)

此次設(shè)計最先尋找材料,對煙霧探測器有基礎(chǔ)的掌握,隨后融合設(shè)計方案

規(guī)定,將必須完成的功能區(qū)劃為小控制模塊,過程中出現(xiàn)了許多問題。例如,

在處理芯片挑選上,許多處理芯片在功能上十分類似,因而相比每一個處理器

的功能,最后挑選必須耗費大量的時間,在查看了很多相關(guān)資料后,對51系列

產(chǎn)品STC89C52處理芯片開展了較為仔細的研究。隨后設(shè)計方案每一個控制模塊,

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依據(jù)設(shè)計規(guī)定,應(yīng)用軟件撰寫設(shè)計室需的程序流程,將文檔導進模擬仿真單片

機設(shè)計開展模擬仿真。取得成功后,依據(jù)翠綠色仿真模擬電路原理圖在DXP軟

件中制作電路原理圖。期間,務(wù)必制作部件并將其增加到包庫中。電路原理圖

制作進行后,務(wù)必導進PCB線路板圖并走線。布線過程很繁雜,常常在這兒不

跳,反而是又跳。幾天后,將各構(gòu)件焊接到電路板上,再次查驗,調(diào)節(jié),進行

實體制作。系統(tǒng)軟件可以操縱濃煙的預(yù)警信息范疇、人工預(yù)警信息或人工撤銷

預(yù)警信息。在這段時間,每一個連接都是會發(fā)生許多問題。尤其是,焊接鏈接

存有虛焊、短鏈接構(gòu)件等各種問題,務(wù)必對每一個組件的各個板塊開展一一檢

測。這是一個十分繁雜、十分干燥的過程,十分耗費細心。在程序編寫的過程

中,假如想多查看有關(guān)書本,最先要知道程序流程的全部過程,搭建大概的架

構(gòu),程序編寫。制作過程不但較長,調(diào)節(jié)的過程也更長。此次畢業(yè)設(shè)計論文整

體上過程很艱辛,但也很更有意義。最先,根據(jù)此次畢業(yè)設(shè)計論文,我對單片

機設(shè)計的內(nèi)部構(gòu)造擁有更快的掌握,對每一個針角的功能擁有更快的掌握。第

二,對C語言的簡易應(yīng)用更為嫻熟。還學了怎么使用Proteus、Protel等軟件

建立電路原理圖和PCB圖。最終,得到了對硬件配置制作過程的了解,親自制

作了智能化火災(zāi)事故煙霧探測器。之后伴隨著自身專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗的累積,

我一定會逐步完善這一系統(tǒng)軟件,愈來愈智能化系統(tǒng),功能更為強勁。

13

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計

附錄1產(chǎn)品實物圖

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湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計

附錄2系統(tǒng)原理圖

1234

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23

HHb

1

Haf

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共陰數(shù)碼管

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H

B

HH

A

A

3

12

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123

P

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4

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140

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239

C1S2P1.1P0.0a2

S1338

S3P1.2P0.1f3

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S4P1.3P0.2b4

536

P1.4P0.3e5

635VCCVCC

P1.5P0.4d6

734

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LED2

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