)PIC16F1937單片機控制電路單片機最小系統電路是系統中最核心的部分，其承擔著整個系統的運算和數據處理任務，并且控制著各部分程序的執行。引腳鏈接圖如圖4.3所示。圖4.3PIC16F1937引腳連接圖電源電路本文設計儀器為了提高其便攜性，采用三節1.5V干電池串聯供電，供電電壓可達4.5V，采用穩壓模塊控制輸入電壓的波動范圍，將輸入電壓控制在合適的范圍之內，且該模塊還能夠將輸入電壓降壓至其他器件需要的3V恒壓值。還在電源和地之間增加了濾波電容，保護電源的安全。由其特殊的制作材料以及制作工藝降低了重量減小了體積。故此其效率很高。本系統的電源電路原理圖如圖4.4所示。圖4.4電源電路TLC27L4ID高性能運算放大器是一種高增益的電壓放大器，它的工作狀態為直流耦合差動輸入，因此功耗較低，通常情況下為單端輸出。本文設計儀器由甲烷傳感器檢測到模擬信號后由轉換電路轉換為對應的電信號，在通過放大小信號再進行下一步處理。若在正常工況下，即空氣中時，輸出值為零，則設備工作正常，此時若設別檢測到待檢測氣體組分并經過差分放大后，輸出的電壓值在0~4.96V之間。本文設計系統的運算放大器電路如圖4.5所示。圖4.5運算放大器電路圖DS1302實時時鐘電路本文設計系統使用DS1302為時鐘芯片，它具有較高的工作性能且工作能耗較低，該器件自帶內部存儲器，能夠保存自身的計時信息，該器件所需要的觸發最低電壓在2.5V最高不超過5.5V。其帶有串行通信接口，能夠與主控芯片進行通信。該器件進行通信需要復位和串行I/O等三個I/O引腳，其一次能夠發送多數據位的時鐘信號。設備工作時，復位引腳接受到一個單位的邊沿變化就會觸發一次數據傳輸。器件數據的謝榮和數據的讀取分別在邊沿變化的前后執行，在邊沿上升前進行數據的寫操作，在邊沿下降后進行數據的讀操作。另外，需要外接時鐘震蕩電路，通過X1X2引腳與外部晶振相連接，由外部晶振提供震蕩信號。可以用于感興趣數據點的記錄。系統能夠對該時鐘芯片初始化和讀寫等操作，且系統可以通過按鍵將始終信息展示到數碼管上。系統時鐘電路原理圖如圖4.6所示。圖4.6DS1302實時時鐘電路圖DS18B20溫度傳感器本文設計系統通過采集工作環境的溫度值，該器件的測量輸出值能夠直接被主控部分所處理和使用，故使用簡單，占用空間小，測量范圍能夠達到使用要求，占用接口較少等。DS18B20僅使用單信號線即可完成與MCU的信號傳輸，且在實際使用過程中不必增加其他外圍元件。本文設計系統的DS18B20電路圖如圖4.7所示。圖4.7DS18B20電路圖聲光報警電路本文設計系統在工作時能及時的檢測到環境中甲烷氣體含量并在濃度超過一定閾值時進行提示，系統通過聽覺和視覺的多維度多信號方式進行報警。系統工作中會對采集到的信號進行運算處理得到標準化的輸入值，將該值與單片機內部存儲的設定閾值進行對比，如果檢測值高于系統的設定上限，則系統立即發出信號報警。其中，聽覺部分采用無源蜂鳴器實現該功能，其對驅動信號要求不高，且不需要獨立電源供電并且能夠發出高頻的提示音，具有很強的識別性。而光報警信號則是通過發光二極管實現的，發光二極管在接收到了報警要求時不斷閃爍以起到報警作用。報警電路的可靠實現需要驅動三極管的支撐，本文采用一種開關三極管，當達到三極管導通條件時，蜂鳴器以及發光二極管則會發出各自的報警信號。本文設計系統的聲光報警電路圖如圖4.8所示。圖4.8聲光報警電路圖LED數碼管電路本文設計系統采用的顯示部件是以發光二極管為基礎的LED數碼管，其由八個發光二極管構成。當某個二極管的陽極處于搞點平時，對應二極管被點亮，本文采用的是共陰極數碼管，其內部發光二極管的陰極被連接到一起并連接到低電平點。數碼管顯示內容可以通過字段表編碼查詢，一般可以通過軟件生成需要顯示的內容程序。本文使用的數碼管僅做顯示數字用，故僅表示出0~9十個數字即可。本文設計系統的LED數碼管引腳圖如4.9所示。圖4.9LED數碼管引腳圖鍵盤電路本系統中應用的是獨立機械按鍵，其優點在于物理結構清晰，程序編寫簡單，但是由于其每個按鍵需要一個接口，因此會占用大量單片機I/O引腳，每個引腳互相獨立，按鍵信號不會產生干擾。通過循環掃描方式判斷按鍵是否被激活，本系統中模式選擇按鍵與RB0口相連，左移、加一、確認按鍵分別與RB1、2、3口相連接。當端口處于低電平時，表示與其連接按鍵被觸發。本文設計系統鍵盤電路圖如圖4.10所示。圖4.10鍵盤電路圖在線串行變成ICSP模塊由于本系統采用便攜式設計，故系統預留了在線編程接口以及變成模塊。在變成模式下，要經過串行通信對系統進行程序編寫燒錄。