图3-4 LM324四运放引脚图和结构图
设计中采用LM324作为电路的运算放大器。LM324是价格便宜的带差动输入功能的高增益四运算放大器。LM324的静态功耗小、价格低廉，可在较宽电压范围内的单电源或双电源下工作，其电源电流很小且与电源电压无关，四个运放一致性好；其输入偏流电阻是温度补偿的，也不需外接频率补偿，可做到输出电平与数字电路兼容。
如图3-5所示，IC2A作为电压跟随器，通过滑动变阻器Rp2产生的参考电压Vref接入IC2B的反相输入端，从传感器输出的信号经过运算放大器LM324的同相输入端，为保证电路引入负反馈，在IC2B中，输出电压Vo通过电阻R22接到反相输入端，由此组成差分比例运算电路。该电路的反馈组态为电压串联负反馈。
5VR2IC2A:1Rp21320KLM324R221MVrefR181M1MR1965IC2B:1LM3247IN0AKGRp120KIN1IN2R161KR175.1KR205.1KR211M
图3-5 信号采集及前置放大电路图
设计中采用的信号放大电路有以下几个特点：
(1) 由于电路不存在“虚地”现象，所以其两个输入端都有较高的共模输入电压，这对放大电路的稳定性和运算的精度都有影响。
(2)电电路中IC2A构成了的“电压跟随器”可以减少电路模块间由于阻抗引起的干扰。用来匹配阻抗用的，防止滑动变阻器输出电压受到影响。
(3)由于引入了深度电压串联负反馈，因此电路的输入阻抗很高，输出阻抗很低。高输入阻抗就可以减少放大电路对前端电路的影响，同时低输出阻抗也可以提高自身的抗干扰性，这显然有利于电路中其他模块的设计。
由于放大电路还增加入了参考电压，引入了零点调节功能，这样可以更方便地调整由于不同传感器导致的零点变化问题。它利用通过滑动变阻器Rp2产生的参考电压Vref和传感器的输出电压分别输入到运算放大电路的两个输入端，由此得到的输出电压Uo与两个输入端之差成正比而实现差分比例电路。所以调节滑动变阻器Rp2，就可以直接改变放大电路的参考电压值，使报警系统可以在
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可燃烟雾气体的不同浓度下工作，即用气敏传感器实现对不同烟雾浓度的测量。
3.4 A/D转换电路
ADC0809是一种逐次逼近式8路模拟输入、8位数字量输出的A/D转换器。ADC0809的转换速度较快，完成一次的转换时间为100μs左右，可对0-5V的模拟信号进行转换。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换，这是一种经济的多路数据采集方法。如图3-6所示，ADC0809的主要引脚功能如下。
(1)IN0～IN7是8路模拟信号输入端。 D0～ D7是8位数字量输出端。
(2)A,B,C分别是ALE控制8路模拟通道切换，A,B,C分别与三根地址线或数字线相连，三者编码对应8个通道地址口。C,B,A=000～111分别对应IN0～IN7通道地址。
(3)OE,START,CLK,EOC为控制信号端，OE为输出允许端，START为启动信号端，CLOCK为时钟信号输入端, EOC为转换结束信号端。
(4)Vref(+)和Vref(-)为参考电压输入端。
ADC0809虽然有8路模拟通道可以同时输入8路模拟信号，但每个瞬间只能转换一路，各路之间的切换由软件变换通道地址实现。地址锁存与译码电路完成对 A、B、C 3个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出，因此可以直接与系统数据总线相连。
图3-6 ADC0809引脚图和内部逻辑结构图
A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。设计中采用中断方式进行数据传送。
扩展中地址锁存器使用74LS373。74LS373是八D锁存器，常应用在地址锁存及输出口的扩展中。其主要特点在于：控制端G为高电平时，输出Q0～Q7跟
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随输入信号D0～D7的状态;G下跳沿时，D0～D7的状态被锁存在Q0～Q7上。由于ADC0809片内无时钟，可利用AT89C51提供的地址锁存允许信号ALE经D触发器二分频后获得，ALE脚的频率是AT89C51单片机的时钟频率的1/6。由于单片机频率采用6MHz,则ALE脚的输出频率为1MHz，在经二分频后为500kHz，恰好符合ADC0809对时钟频率的要求。由于ADC0809具有输出三态锁存器，因此其8位数据输出引脚可直接与数据总线相连。
如图3-7所示，在单片机扩展连接ADC0809电路中，地址译码引脚A、B、C分别与地址总线的低三位A0,A1,A2相连，以选通IN0～IN7中的一路。将P2.7（地址总线A15）作为片选信号，在启动A/D转换时，由单片机的写信号和P2.7控制ADC的地址锁存和转换启动，由于ALE和START连在一起，因此ADC0809在锁存通道地址的同时，启动转换。在读取转换结果时，用低电平的读信号和P2.7脚经一级或非门后，产生的正脉冲作为OE信号，用以打开三态输出锁存器。转换结束信号EOC经反向后送到单片机的/INT0引脚，单片机读取A/D转换结果并将结果送P1端口显示。
IC4212019188151417IC3111IC1123456781312151431191891716P10P11P12P13P14P15P16P17INT1INT0T1T0EA/VPX1X2RESETRDWRAT89C513RXDTXDALE/PPSEN10113029P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P2739383736353433322122232425262728347813141718OCC1D2D3D4D5D6D7D8D74LS37371Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q256912151619252423229610msb2-12-22-32-42-52-62-7lsb2-8EOCIN-5ADD-AADD-BADD-CALEENABLESTARTCLOCKADC0809ref(-)ref(+)1612IN-6IN-7IN-0IN-1IN-2IN-3IN-426272812345IC5A:121374ALS02IC5B:121374ALS025IC6:1DCLK401331IC5C:174ALS022QQ12 图3-7 ADC0809与单片机的接口电路图
3.5声音报警及消音键电路
电路通过三极管基极串连一个电阻与单片机P2.3端口连接从而达到控制蜂鸣器是否报警。报警装置采用电磁式无源蜂鸣器 HC-12075-B其参数特点如下：
额定电压：1.5V
额定电流：=<10mA～=<70Ma 声压电平：>=75～>=85
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谐振频率：2048Hz
线圈电阻：6.5±1Ω～60±2Ω 重 量 ：1.5g
系统设有一个消音按键，当报警器发出鸣叫时，用户到达现场，可按下消音按键停止报警器鸣叫。若过一点时间浓度仍超出报警限，报警器会再次鸣叫提醒用户。
5V蜂鸣器R8C8550PNP47KP2.3 图3-8 声音报警电路图
5VR12470ΩP1.7S2消音按键
图3-9 消音按键连接电路图
3.6字符显示电路
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