基于C8051F340的智能气体分析仪

　　很多工业如钢铁、冶金、石油化工、煤化工和化肥等，有时会发生爆炸或中毒的情况。这是由于气体中某些气体含量超标所造成的，而气体分析仪的产生就能准确地分析当前气体含量，当某检测气体超标就会发出警报。

　　系统结构设计本系统是集数据采集、处理、控制和显示为一体的智能系统。系统由主副板构成，主板为采集板，副板为控制板，板间采用I2C总线进行数据通信。处理器采用Silicon Labs 公司C8051F350 和C8051F330 单片机，该类型单片机具有标准8051的组织架构，CIP -51 采用流水线结构，70% 的的指令执行时间为1或2个系统时钟周期，是标准8051 指令执行速度的12 倍;其中C8051F350单片机采样精度可达24 bit，采样速率可达500 Kbit/s。系统还具有LCD 实时显示、与电脑进行RS232 通信、当气体含量(浓度)超过要求进行报警等功能。

　　系统结构如图1 所示。

　　硬件电路的设计

　　1. 实时模块

　　DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31 bit静态R A M ，通过简单的串行接口与单片机进行通信。时钟/日历电路提供秒、分、时、日、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM 指示决定采用24 或12 h格式。

　　图2 为时钟模块与单片机之间的接口电路图，其中VCC1 为后备电源，VCC2 为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。

　　DS1302 由VCC1 或VCC2 中较大者供电。X1 和X2是振荡源，外接32.768 kHz晶振。/RST是复位/片选线，通过把/RST 输入驱动置高电平来启动所有数据传送。/RST 输入有2 种功能：首先，/RST 接通控制逻辑，允许地址 / 命令序列送入移位寄存器;其次，/RST 提供终止单字节或多字节数据的传送手段。如果在传送过程中，/RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在VCC 大于2.5 V之前，/RST 必须保持低电平。只有在SCLK 为低电平时，才能将/RST置为高电平。I/O 为串行输入输出端，SCLK 始终为输入端。

　　2. LCD 模块

　　LCD 液晶模块采用 RA8806，支持文字和绘图两种混和显示模式。内建512 B字型创造内存(Character Generation RAM，CGRAM)可以自行创造出最多16个全型或32个半型的字型或符号，甚至当只使用一个显示图层时，另一个没有使用到的图层内存也可被当成字型创造内存，于此设定状态下，提供了充足的自行创造的字或符号(300个全型或600 个半型字)。图3 是LCD 模块与单片机的原理图，RS为指令/数据选择控制信号，此脚为用于区别指令/数据周期。当RS=0时，RA8806为数据读取/写入周期。当 RS=1时，RA8806为状态(status)读取/指令写入周期。ZCS1、CS2为芯片选取控制信号，只有当ZCS1 为低电平且CS2 为高电平时，才可以接受指令。DATA0 -7 为数据总线，负责LCD 与单片机之间做数据传送与接收。ZRD 为数据读取信号，低电平有效。ZWR 此脚为数据写入信号，低电平有效。ZRST 为LCD 硬件复位信号。