危險氣體自動報警系統(tǒng)設(shè)計

1、危險氣體自動報警系統(tǒng)設(shè)計摘 要隨著城市煤氣、天然氣事業(yè)及化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展，易燃、易爆的氣體種類和應(yīng)用范圍在不斷增加，這些易燃易爆氣體在生產(chǎn)和使用過程中，一旦發(fā)生泄漏將會引起中毒、火災(zāi)、爆炸等重大事故，所以研制一種新型、性能穩(wěn)定、準確監(jiān)測針對這些危險氣體自動報警系統(tǒng)勢在必行。本次設(shè)計采用以STC12C5A60S2芯片為核心，用半導(dǎo)體陶瓷式氣體傳感器MQ-5來檢測外部氣體濃度，采集的數(shù)據(jù)通過LCD1602顯示，當(dāng)濃度超過一定的量時，通過蜂鳴器和LED來進行聲光報警。關(guān)鍵字：單片機 MQ-5 LCD1602Dangerous gas automatic alarm systemABSTRACTWi

2、th the rapid development of city gas, natural gas utilities and the chemical industry, flammable, explosive gas type and range of applications are increasing, these explosive gases in the production and use of the process, once the leak will cause poisoning, major accidents fires, explosions, etc.,

3、so the development of a new, stable, accurate monitoring is imperative for these dangerous gases alarm system. . The design uses to STC12C5A60S2 chip as the core, with the semiconductor ceramic gas sensor MQ-5 to detect the external gas concentration data collected by LCD1602 display, when the conce

4、ntration exceeds a certain amount, by the sound of the buzzer and the LED to light Call the police.Key words: single chip MQ-5 LCD16021 緒論我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常使用的液化石油氣和煤氣等，這些氣體主要含有烷類以及一氧化碳、氫等成分。隨著化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這些氣體的應(yīng)用范圍都有所增加。在生產(chǎn)、輸送、貯存和使用這些氣體的過程中，很容易發(fā)生泄漏甚至于爆炸因為設(shè)備密封質(zhì)量不好或者操作不當(dāng)?shù)鹊绕渌?。易燃易爆的氣體與空氣混合后生成一種爆炸性混合物，它們遇到火就會發(fā)生劇烈的化

5、合反應(yīng)，從而產(chǎn)生大量的熱量，進而會燃起大火，給人民的生命和財產(chǎn)造成危險。所以只有采用先進、可靠的安全監(jiān)測儀表，在生活中時時檢測有毒氣體，才可以保障人民的生命和財產(chǎn)安全。國家法律明確規(guī)定:“散發(fā)可燃氣體的場所，應(yīng)設(shè)置可燃性氣體濃度檢測裝置”。但根據(jù)目前國內(nèi)的情況，許多檢測儀使用時間過長，性能也不穩(wěn)定，而且老化嚴重和技術(shù)指標達不到標準。2003年12月，國家執(zhí)行新的可燃性氣體探測器標準(GB 15322-2003)可燃氣體檢測儀。一部分不合規(guī)定的可燃性氣體檢測儀將停止使用。因此，現(xiàn)如今研制一種性能穩(wěn)定、準確監(jiān)測的危險氣體檢測儀非常重要。隨著今年來電子技術(shù)的突飛猛進，研制一種性能穩(wěn)定、準確監(jiān)測，并且

6、合乎國家相關(guān)規(guī)定的檢測儀的難度已經(jīng)大大降低，目前也有許多企業(yè)已經(jīng)有產(chǎn)品面向市場，越來越多更先進的測量儀也在研發(fā)之中。作為測量儀器的處理器，單片機由運算器，控制器和存儲器等構(gòu)成。它是近年來發(fā)展成熟和應(yīng)用廣泛的一種芯片，許許多多簡單的控制都可以用到它，它不但使用簡單，而且成本也低，市面上的單片機型號更是繁多，可以讓設(shè)計人員根據(jù)自己的需求去選擇。單片機和計算機相比，單片機缺少了外圍設(shè)備等。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。由于單片機的需求大，現(xiàn)在已經(jīng)有8位、16位、32位的單片機，其中作為8位單片機的51單片機最為成功，因為其簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。 近年來傳感器技術(shù)突飛猛進，為我們的

7、生活帶來了生活的便捷。傳感器技術(shù)也應(yīng)用在各個行業(yè)，例如汽車上的雷達報警，以及手機的重力傳感器?？扇夹詺怏w傳感器是各種類型儀表的核心之一。2 設(shè)計要求與方案論證2.1 設(shè)計要求 （1）報警裝置的總體設(shè)計方案；（2）完成控制電路、感知電路設(shè)計；（3）電路優(yōu)化設(shè)計。2.2 方案論證 2.2.1 控制部分的方案選擇方案一：采用傳統(tǒng)的8位單片機，例如STC12C5A60S2作為控制核心。該單片機是目前最流行以及開發(fā)平臺最低的一種嵌入式控制芯片，目前已經(jīng)廣泛運用于市場上，高校的教學(xué)也有講這方面的知識。 方案二：采用FTC10F04單片機，還帶有非易失性Flash程序存儲器。它是一種高性能、低功耗的8位CM

8、OS微處理芯片，市場應(yīng)用最多。方案一成本比較低，適合做設(shè)計，方案二運算速度高，性能好，所以兩種方案都有可取之處。但是方案一做設(shè)計容易上手，方案比較通用，而且貨源充足，有利于生產(chǎn)。綜合比較選用方案一2.2.2 顯示模塊的選擇方案和論證方案一：LED數(shù)碼管動態(tài)掃描。相對于液晶顯示比較經(jīng)濟實惠，但液晶顯示比數(shù)碼管顯示美觀，LED數(shù)碼管在操作上比較繁瑣。方案二：點陣顯示。用點陣顯示美觀，但是分辨率不高，而且需要的功率比較大，單個LED出現(xiàn)問題后會對整個點陣的顯示產(chǎn)生影響。方案三：LCD1602液晶是一種具有8位并行接口方式的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為16x2。1602液晶操作簡單，容易上手和

9、使用，而且可構(gòu)成簡單的人機交互圖形界面。經(jīng)過綜合比較最終選擇方案三，即選擇LCD1602液晶顯示屏。2.2.3 危險氣體檢測傳感器的選擇方案和論證近年來傳感器技術(shù)突飛猛進，為我們的生活帶來了生活的便捷。傳感器技術(shù)也應(yīng)用在各個行業(yè)，例如汽車上的雷達報警，以及手機的重力傳感器?？扇夹詺怏w傳感器是各種類型儀表的核心之一。危險氣體檢測傳感器是一個氣-電變換器，作用是把可燃性氣體在空氣中的含量(即濃度)變成電信號，然后把電信號傳輸給單片機處理，單片機處理這些數(shù)據(jù)，然后報警或者顯示。傳感器的選型是非常重要的。下面將對傳感器的類型進行介紹。(1) 半導(dǎo)體氣體傳感器半導(dǎo)體氣體傳感器主要使用半導(dǎo)體氣敏材料。半導(dǎo)

10、體氣體傳感器的工作原理是利用氣敏元件的電阻、電流或電壓隨氣體濃度變化。半導(dǎo)體氣體傳感器具有諸多優(yōu)點，比如使用簡單、產(chǎn)品種類多、以及穩(wěn)定性比較強。正是由于這些優(yōu)點，半導(dǎo)體氣體傳感器得到了廣泛的應(yīng)用。(2) 固體電解質(zhì)氣體傳感器固體電解質(zhì)氣體傳感器也是一種常見的傳感器。固體電解質(zhì)氣體傳感器的工作原理是使用固體電解質(zhì)材料作為氣敏元件，氣敏材料在通過氣體時產(chǎn)生離子，形成電動勢，電動勢從而測量氣體濃度。由于這種傳感器靈敏度和選擇性好，使用簡單以及電導(dǎo)率高，因而得到了廣泛的應(yīng)用。如測量H2S YST-Au-WO3， NH3的NH'4CaCO3等。固體電解質(zhì)傳感器制造雖然成本高，檢測的氣體數(shù)量也不是

11、很多，但是它在檢測環(huán)境污染領(lǐng)域中有優(yōu)勢，所以還是一種應(yīng)用廣泛的氣體傳感器，在市面上也比較常見。 (3) 高分子氣體傳感器高分子氣體傳感器是近年來發(fā)展迅速的一種氣體傳感器，雖然它的價格昂貴，但是也有一定的市場。高分子氣體傳感器的工作原理是高分子氣敏材料在遇到特定氣體時，其電阻和材料表面聲波傳播速度和頻率、材料重量等物理性能發(fā)生變化。高分子氣體傳感器對特定氣體分子靈敏度高且結(jié)構(gòu)簡單，能在常溫下使用，所以它的優(yōu)點也是十分得明顯。(4) 電化學(xué)傳感器電化學(xué)傳感器也是一種常見的氣體檢測傳感器。電化學(xué)傳感器反映速度快、準確、穩(wěn)定性好、能夠定量檢測，但它的缺點是壽命較短，容易引起誤差。如今主要適用于毒性氣體

12、的檢測。通過對各種傳感器的對比，本次設(shè)計最終采用半導(dǎo)體氣體傳感器，該傳感器型號為MQ-5,下面將介紹它的特性及使用方法。(1) MQ-5 傳感器概述MQ-5適用于家庭或工業(yè)上對液化氣，天然氣，煤氣的監(jiān)測裝置。其具有對液化氣、天然氣、城市煤氣有較好的靈敏度；對乙醇，煙霧幾乎不響應(yīng)，具有優(yōu)良的抗干擾能力；有快速的響應(yīng)恢復(fù)特性；有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性；測試電路比較簡單等優(yōu)點。(2) MQ-5 特性介紹MQ-5氣敏元件的外形和典型的應(yīng)用電路如圖1所示,氣敏元件有6只針狀管腳，分別用于信號取出和提供加熱電流。MQ-5氣敏元件適用于對液化氣，天然氣，煤氣的監(jiān)測裝置，而且它技術(shù)成熟，在市面上很常見，

13、而且價格便宜，具有優(yōu)良的抗干擾能力，有快速的響應(yīng)恢復(fù)特性，有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性，測試電路比較簡單等諸多好處。參數(shù)： A. 標準工作條件 符號 參數(shù)名稱 技術(shù)條件 備注 Vc 回路電壓 15V AC or DC VH 加熱電壓 5.0V±0.2V AC or DC RL 負載電阻 可調(diào)   RH 加熱電阻 31±3 室溫 PH 加熱功耗 900mW   B. 環(huán)境條件 符號 參數(shù)名稱 技術(shù)條件 備注 Tao 使用溫度 -10-50   Tas 儲存溫度 -20-70 Rh 相對濕度 小于95%Rh O2 氧氣濃度 21%(標準條件) C

14、. 靈敏度特性 符號 參數(shù)名稱 技術(shù)參數(shù) 備注 Rs 敏感體電阻 10K- 60K (1000ppm 甲烷 ) 探測范圍： 300-5000ppm 液化氣，天然氣，煤氣。 (1000ppm/5000ppm CH4)   濃度斜率 0.6 標準工作條件 溫度： 20±2 ，Vc:5.0V±0.1V； 相對濕度： 65%±5% Vh: 5.0V±0.1V 預(yù)熱時間 不少于24小時 圖1 MQ-5 結(jié)構(gòu)及電路圖2.3 設(shè)計方案確定 本設(shè)計采用STC12C5A60S2作為控制芯片，顯示模塊采用LCD1602，傳感器采用MQ-5，報警信號采用蜂鳴器和LE

15、D燈。3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1 各單元模塊功能分析及模塊電路設(shè)計3.1.1 單片機控制模塊本系統(tǒng)以STC12C5A60S2單片機為控制核心。STC12C5A60S2 系列 1T 單片機特點如下：1. 增強型 8051 CPU,1T,單時鐘 / 機器周期2 . 工作電壓:有5.5V - 3 . 3 V和 3.6V - 2 . 2 V兩種電壓的單片機可以選擇，可以最大的適應(yīng)你所需要的設(shè)計需求3. 工作頻率范圍:0 - 35MHz4. 用戶應(yīng)用程序空間選擇多5. 片上集成 1280 字節(jié) RAM 6. 通用 I/O 口(36/40/44 個) 7. 不用下載器和仿真器可通過串口直接下載用

16、戶程序,數(shù)秒即可完成一片單片機的程序載入 8. 有 EEPROM 功能9. 看門狗 10. 內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路11. 外部掉電檢測電路12. 時鐘源:外部高精度晶體或者內(nèi)部 R/C 振蕩器13. 共 4 個 16 位定時器,16 位定時器 T0 和 T1,沒有定時器 2,但有獨立波特率發(fā)生器等等引腳信號介紹：P0.0P0.7 ：P0口8位雙向口線 P1.0P1.7 ：P1口8位雙向口線 P2.0P2.7 ：P2口8位雙向口線 P3.0P3.7 ：P3口8位雙向口線 P1口的第二功能如表3-1：表3.1 P1口第二功能表引腳號第二功能P1.0T2（定時器計數(shù)

17、器T2的外部記數(shù)輸入），時鐘輸出P1.1T2EX(定時器)P1.5MOSI(在系統(tǒng)編程用)P1.6MISO(在系統(tǒng)編程用)P1.7MCK(在系統(tǒng)編程用)P3口的第二功能如表3-2: 表3.2 P3口第二功能表引腳號第二功能P3.0RXD（串行輸入）P3.1TXD（串行輸出）P3.2INT0（外部中斷0）P3.3INT0外部中斷0）P3.4T0（定時器0外部輸入）P3.5T1（定時器1外部輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）單片機電路如圖2所示圖2 單片機電路3.1.2 MQ-5傳感器模塊MQ-5傳感器的電路如圖3所示圖3 MQ-5 傳感器電路3.1.3

18、 聲光報警模塊聲光報警采用蜂鳴器和LED燈來作為提示信息，電路如圖4所示圖4 聲光報警電路3.1.4 顯示模塊1602在單片機系統(tǒng)中很常見，優(yōu)點就不再敘述，它的特點如下：顯示質(zhì)量高，數(shù)字式接口，體積小、重量輕，功耗低，而且它可以構(gòu)建簡單的人機交互界面，技術(shù)成熟，而且在網(wǎng)上的資料很多，所以容易使用和開發(fā)。1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:16×2個字符工作電壓:4.55.5V工作電流:2.0mA(5.0V)各引腳接口說明如下表所示:編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/

19、W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極第1腳：接地第2腳：接5V。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端第4腳：RS為寄存器選擇第5腳：R/W為讀寫信號線第6腳：E端為使能端第714腳：D0D7數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源的正極。第16腳：背光源的負極。1602LCD的指令說明及時序如表10-14所示：序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5字符移位000001S/CR/L*6置功能00001

20、DLNF*7置字符發(fā)生存貯器的地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器的地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)據(jù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容與HD44780相兼容的芯片時序表如下：讀狀態(tài)輸入RS=L，R/W=H，E=H輸出D0D7=狀態(tài)字寫指令輸入RS=L，R/W=L，D0D7=指令碼，E=高脈沖輸出無讀數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=H，E=H輸出D0D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=L，D0D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖輸出無該模塊在本次設(shè)計中的電路圖如圖5所示：圖5 LCD1602電路3.2 系統(tǒng)

21、硬件組成 電源模塊為系統(tǒng)提供電源，傳感器模塊的數(shù)據(jù)傳輸給單片機，1602顯示單片機處理過的數(shù)據(jù)，即檢測到的氣體含量。第4章 軟件調(diào)試部分在單片機設(shè)計中，可以使用C語言和匯編語言。由于C語言通俗易懂，移植性好，所以本次設(shè)計使用C語言來設(shè)計程序。4.1 程序流程圖系統(tǒng)軟件流程圖如圖6所示：圖6 系統(tǒng)程序流程圖4.1.2 傳感器信息讀取程序流程本次設(shè)計傳感器的數(shù)據(jù)都是模擬信號，通過STC12C5A60S2的AD功能把傳感器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。程序流程如圖7所示：設(shè)置寄存器地址設(shè)置寄存器功能處理數(shù)據(jù)讀取AD口數(shù)據(jù)圖 7 傳感器程序流程圖4.1.3 1602LCD程序流程 1602LCD顯示模塊的各個

22、程序模塊比較常用，其流程圖如圖8所示：測試LCD忙碌狀態(tài)寫入指令數(shù)據(jù)到LCDLCD初始化設(shè)定寫入字符顯示數(shù)據(jù)到LCD圖8 LCD1602 程序流程圖4.2 KEIL軟件使用本設(shè)計的軟件設(shè)計是在Keil3中完成的，下面就來介紹一下他的使用步驟。打開Keil軟件，在菜單欄中選擇“Project”“New Project”，選擇目標路徑，在“文件名”欄中輸入項目名后，如圖9所示。圖9 “CreateNewProject”對話窗口點擊“保存(S)”按鈕，彈出“Select Device for Target”。在此對話窗口的“Database”欄中，在其子類中選擇“AT89C51，確定CPU類型，如圖

23、10所示。圖10 選擇CPU在Keil Vision3的菜單欄中選擇“File”一“New”命令，新建文檔，在“文件名(N)”一欄中，為此文本命名，注意要填寫擴展名“.c”，如圖11所示。圖11 保存文件程序編寫完后，再次保存。在Keil中“Project Workspace”子窗口中，單擊“Targetl”前的“+”號，展開此目錄。在“Source Group1”文件夾上單擊鼠標右鍵，在右鍵菜單中選擇“Add File to GroupGroupSourcel”，“Project Workspace”子窗口如圖12所示。圖12 “Project Workspace”子窗口在“Project

24、Workspace”窗口中的“Target 1文件夾上單擊鼠標右鍵，在彈出的右鍵菜單中選擇“Option for Target”選項，這時會彈出“Options for Target”對話窗口，在本設(shè)計中，根據(jù)實際需要，需要將時鐘頻率變?yōu)?2.0MHz并生成HEX文件。在此對話窗口中選擇“Output”選項卡，選中“Create HEX File”選項，如圖13所示。圖13 “Options for Target”對話窗口在Keil的菜單欄中選擇“Project'”一“Build Target”命令，編譯源文件。如果編凋成功，則在Keil的“Output Window”子窗口中會顯示如

25、圖14所示的信息；如果編譯不成功，雙擊“Output Window”窗口中的錯誤信息，則會在編輯窗口中指示錯誤的語句。圖14 編譯源文件5 調(diào)試與測試經(jīng)過初步的分析和設(shè)計完成后，在做硬件設(shè)計和軟件設(shè)計的過程過，調(diào)試時穿插進行的，應(yīng)該系統(tǒng)的調(diào)戲中，軟件和硬件的分不開的。在后面的調(diào)試中，我們會發(fā)現(xiàn)，許多的硬件故障時在調(diào)試軟件的時候才慢慢的發(fā)現(xiàn)的，如果我們先排除掉系統(tǒng)中一些較為明確的硬件故障，然后再對其進行然間測試，這樣就可以調(diào)高測試的效率，減少測試的時間，使測試的可靠性更加好。在我們進行系統(tǒng)調(diào)試的時候，我們要先對各個模塊進行調(diào)試，避免系統(tǒng)調(diào)試的時候，因為模塊故障而無法繼續(xù)調(diào)試下去。學(xué)會排除，是設(shè)計

26、成功的一大因素。5.1 硬件的調(diào)試 本次設(shè)計的調(diào)試不問分為下面幾個部分：（1）邏輯錯誤調(diào)試 成品模塊的邏輯錯誤是由于在設(shè)計過程中，模塊的排布安裝等問題造成的，這類錯誤包含：連接錯線、短路、開路，信號不同幾種，其中這個短路時最常見的錯誤。（2）器件調(diào)試元器件在使用的過程中也可能會失效，其中原因可能是本身元器件壞掉了或者是由于組裝元器件的時候元器件失效了。例如某些電容、二極管的極限錯誤等等。（3）可靠性調(diào)試對于這樣的一種系統(tǒng)，引起系統(tǒng)不可靠的因素會有很多，很多時候，接觸不良，內(nèi)部干擾，外部干擾，電源過大，器件的負載太大等等，另外，走線和布局不合理有時候也導(dǎo)致出現(xiàn)在各種問題。（4）電源故障 如果這系

27、統(tǒng)中出現(xiàn)電源故障，那么可能是通電后，造成了器件的損壞。電源的故障包括下面幾個方面，有時候因為電壓值不符合設(shè)定的要求，有時候是電源的插座和引線借口不對，電源的功率不足，負載能力很差。在本次調(diào)試系統(tǒng)的時候，我們要用運用萬用表和反正模擬器，根據(jù)硬件電路圖我已經(jīng)設(shè)計好的裝配圖檢查好各個線路的正確性，并確定好各個元器件的型號，參數(shù)，規(guī)格是否正確。還要注意在焊接電路板的時候，布局布線等方面，避免電路出現(xiàn)極性錯誤或者短路，還要重點的檢查擴張的系統(tǒng)是否存在相互之間的短路，或者有其他的信號之間短路。由于本次的整個電路板都是手工焊制，可能我出現(xiàn)虛焊短接等可能，需要特別注意這一方面。5.2 軟件調(diào)試在本系統(tǒng)中，硬件

28、電路采用了集成芯片設(shè)計。每一個集成芯片都有相應(yīng)的控制方法，即工作時序。在應(yīng)用每一個芯片的時候，都要認真閱讀它的數(shù)據(jù)手冊，再了解它的參數(shù)和性能。該系統(tǒng)除含有傳感器模塊外，還含有液晶顯示模塊，模塊比較多，可以分別用子函數(shù)來實現(xiàn)各模塊的初始化和工作。（1）按鍵部分軟件調(diào)試 以前學(xué)習(xí)過讀取微控制器引腳狀態(tài)的基本語句。觀察按鍵按下之后顯示界面是否按照理論設(shè)計變化，發(fā)現(xiàn)只在按下一次按鍵之后，液晶上的字符會移動很多位，這說明硬件有抖動。本設(shè)計在最后按鍵部分軟件設(shè)計過程中，采用軟件消抖和按鍵釋放判斷，很好的解決了這個問題。（2） 調(diào)試子程序 在調(diào)試主程序前，必然要調(diào)用子程序，所以也要確保子程序沒有錯誤，才不會

29、對主程序有影響。（3） 調(diào)試主程序 主程序運行后，觀察液晶顯示屏是否工作，它顯示的數(shù)據(jù)是否會變化。若運行結(jié)果不正確，首先分析可引起相關(guān)故障的原因，再通過調(diào)試排除。例如：若定時/計數(shù)器的初始化出錯，則時鐘將不能工作；若顯示程序出錯，則將不能正確顯示時鐘單元內(nèi)容；若定時/計數(shù)器中斷服務(wù)子程序出錯，則其顯示數(shù)據(jù)的變化規(guī)律將不正常。（4）調(diào)試總結(jié)剛開始調(diào)試程序的時候，由于單片機的定時器功能涉及到寄存器的設(shè)置，由于比較少接觸到這方面的知識，所以一開始的時候也是調(diào)試了很多次，也沒有什么頭緒。但后來經(jīng)過同學(xué)的指導(dǎo)，認真查看了STC12C5A60S2的芯片資料說明書之后，根據(jù)里面的詳細的介紹，再三調(diào)試，終于能

30、夠正常使用定時器功能。在調(diào)試超聲波模塊程序時，由于沒有認真查看時序電路圖，總是顯示錯誤，進過反復(fù)調(diào)試還是找不到問題的所在，最后我的網(wǎng)上查找資料，對比了一些人寫過的程序之后，進過修改，其功能還是調(diào)試好了。5.3 數(shù)據(jù)檢測把設(shè)計好的系統(tǒng)放置于房間里，測量到的數(shù)據(jù)如圖15所示圖15 系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)5.4 設(shè)計總結(jié)經(jīng)過三個月的畢業(yè)論文設(shè)計，收獲頗豐，感觸良多。首先畢業(yè)論文的設(shè)計要求我們認真研究該課題，了解該課題研究的國內(nèi)外相關(guān)背景，發(fā)展前沿及趨勢，通過上網(wǎng)和圖書館查找相關(guān)資料，不但給我們的方案選擇指明了方向，而且拓寬了視野，增長了見識。在提出一系列初步方案之后，要求我們根據(jù)客觀實際情況作出最優(yōu)化的選擇，

31、通過各環(huán)節(jié)各方案的仔細比較，我們不但對各元器件的功能性能增加了了解，而且更加熟悉和深刻了該方案的目的和作用要求，整體方案 是由各小方案組成的，這又要求我們根據(jù)誤差要求及前后環(huán)節(jié)的實際情況進行優(yōu)化組合。本次畢業(yè)設(shè)計涉及了模擬電子技術(shù)，數(shù)字電子技術(shù)和單片機等多方面的知識，比如小信號部分用的主要是模擬電子技術(shù)方面的知識，而計數(shù)部分又用到數(shù)字電子技術(shù)知識，最后處理使用的是單片機編程，環(huán)環(huán)相扣，需要我們對每個環(huán)節(jié)的設(shè)計考慮周全。而在仿真方面，這是一個考驗人耐性的階段，在我們用Protel 99SE繪制出SCH原理圖并設(shè)置參數(shù)進行仿真時，總是出現(xiàn)錯誤，經(jīng)過將近10天的檢查，原本以為準確無誤的原理圖被我們找

32、出了將近十幾個錯誤，修改之后，終于柳暗花明，撥云見日，預(yù)期的波形躍入了眼簾。而經(jīng)過這個階段，我們對Protel軟件的使用比以前大有長進。在仿真波形及各項參數(shù)得出之后，要求我們對其進行分析運算，看看是否達到了預(yù)期要求。誤差分析要求我們對各環(huán)節(jié)可能產(chǎn)生的誤差進行分析，并有針對性的提出改進方案。在論文書寫方面，論文書寫格式，字體等的要求相當(dāng)嚴格，經(jīng)過這個階段后，基本掌握了論文的規(guī)范書寫，而在專業(yè)英語翻譯部分，為我們以后對外文資料的閱讀打下了基礎(chǔ)。等等這些都為以后在工作崗位上更好的工作有很大的幫助?？傊敬萎厴I(yè)設(shè)計鞏固了我們的專業(yè)理論知識，拓寬了視野，其中遇到的種種困難，提高了我們解決實際問題的能力

33、。同時我和班上的同學(xué)互相幫助，學(xué)習(xí)，互相體諒，增強了我們的團隊合作精神。參考文獻 1 高衛(wèi)東 辛友順 韓彥征. 51單片機原理與實踐，M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008年. P85-962 孫俊逸 盛秋林 張錚. 單片機原理及應(yīng)用，M 北京：清華大學(xué)出版社，2006年3月.P28-523 張紅潤 劉秀英 張亞凡. 單片機應(yīng)用設(shè)計200例, M 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006年. P120-1254 石著. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M北京:高等教育出版社，2005.P93-3355 戴伏生主編基礎(chǔ)電子電路設(shè)計與實踐M北京:國防工業(yè)出版社，2002.P102-1056 孫肖子，鄧建國主編.電

34、子設(shè)計指南M北京:高等教育出版社，2006.P98-1207 李銀華主編.電子線路設(shè)計指導(dǎo)M北京:航空航天大學(xué)出版社2005.P78-1328 陳光明等主編電子技術(shù)課程設(shè)計與綜合實訓(xùn)M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.P158-1609 高衛(wèi)東. 辛友順. 韓彥征. 51單片機原理與實踐. M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008年。P85-9610 張靖武 周靈彬. 單片機原理、應(yīng)用與PROTEUS仿真, M北京：電子工業(yè)出版社，2007年4月.P63-8611 周潤景 張麗娜 基于PROTUSE的電路及單片機系統(tǒng)設(shè)計與仿真，M北京航空航天大學(xué)出版社，2006年.P54-5912 張毅

35、剛 等編.新編MCS-51單片機應(yīng)用設(shè)計M.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003年7月.13 潘永雄，劉殊單片機原理及應(yīng)用M西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2000.14 謝沅清，鄧鋼編著.通信電子線路M.北京：電子工業(yè)出版社，2007年7月. 致 謝歷時將近幾個月的時間終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。首先最應(yīng)該感謝的是我的同學(xué)，由于我的基礎(chǔ)比較差，所以總是請教他們，但他們還是耐心的教我。還有我的舍友，在他的幫助之下，我的電路圖才能完工。班上的同學(xué)還指導(dǎo)我修改論文。如果沒有他們的幫助和支持，我將很難完成本次畢業(yè)設(shè)計。歲月如梭，時間在不

36、經(jīng)意之間就流逝的七七八八，有時候真想問問時間去哪兒了，短暫的時間生活即將結(jié)束，在這四年的生活中我學(xué)習(xí)到了很多專業(yè)知識，受到了很多良師益友的教誨與鼓勵，跟重要的是學(xué)會了如何獨立的去解決某一些問題，如果讓問題變的不是問題。在這一次的畢業(yè)設(shè)計中，我意識到，之前所學(xué)的一切都是有用的，他是我們未來的鋪墊，它帶給我們解決很多問題的理論知識。這里，我先要感謝我們的學(xué)校，是她給予了我這樣一個學(xué)習(xí)的平臺，讓我在這次辛勤的學(xué)過了四年，學(xué)習(xí)到了人生中一筆最為可貴的財富，為我出去社會打下了堅實的基礎(chǔ)，再者，我要感謝那些曾經(jīng)教過我的老師，使他們讓我在學(xué)習(xí)各種專業(yè)知識的同時，也同樣讓我這迷惘的四年的，慢慢的樹立目標，找到

37、自我，明確了未來發(fā)展的道路。還有就是要感謝那些在我生活中幫助過我點點滴滴的朋友或是陌生人，你的當(dāng)時的幫助，是我莫大的動力，是對我莫大的鼓舞，謝謝你們，謝謝大家。之后，也是在這一次畢業(yè)設(shè)計中，最重要的一個人，我要感謝的是我的指導(dǎo)老師。整個畢業(yè)設(shè)計的過程，首先是論文題目制定時，他給予了明確題目，給了我前進的目標，讓我在完成這個畢業(yè)設(shè)時有了具體方向。在論文提綱制定時，我本來沒有什么方向，但是經(jīng)過我的老師的幫助，讓我在設(shè)計的過程中慢慢清晰思路。在完成初稿后，老師認真查看審閱了我的文章，指出了論文及作品中的些許不足，指導(dǎo)我修改等等。在此十分感謝黃老師老師的細心指導(dǎo)，才能讓我順利完成畢業(yè)論文。附錄電路原理

38、圖：程序：#include "reg51.h"#include "intrins.h"#define FOSC 18432000L#define BAUD 9600/*Declare SFR associated with the ADC */sfr ADC_CONTR = 0xBC; /ADC control registersfr ADC_RES = 0xBD; /ADC hight 8-bit result registersfr ADC_LOW2 = 0xBE; /ADC low 2-bit result registersfr P1ASF =

39、0x9D; /P1 secondary function control register/*Define ADC operation const for ADC_CONTR*/#define ADC_POWER 0x80 /ADC power control bit#define ADC_FLAG 0x10 /ADC complete flag#define ADC_START 0x08 /ADC start control bit#define ADC_SPEEDLL 0x00 /540 clocks#define ADC_SPEEDL 0x20 /360 clocks#define AD

40、C_SPEEDH 0x40 /180 clocks#define ADC_SPEEDHH 0x60 /90 clockssfr CCON = 0xD8; /PCA control registersbit CCF0 = CCON0; /PCA module-0 interrupt flagsbit CCF1 = CCON1; /PCA module-1 interrupt flagsbit CR = CCON6; /PCA timer run control bitsbit CF = CCON7; /PCA timer overflow flagsfr CMOD = 0xD9; /PCA mo

41、de registersfr CL = 0xE9; /PCA base timer LOWsfr CH = 0xF9; /PCA base timer HIGHsfr CCAPM0 = 0xDA; /PCA module-0 mode registersfr CCAP0L = 0xEA; /PCA module-0 capture register LOWsfr CCAP0H = 0xFA; /PCA module-0 capture register HIGHsfr CCAPM1 = 0xDB; /PCA module-1 mode registersfr CCAP1L = 0xEB; /P

42、CA module-1 capture register LOWsfr CCAP1H = 0xFB; /PCA module-1 capture register HIGHsfr PCAPWM0 = 0xf2;sfr PCAPWM1 = 0xf3;sfr BRT=0x9c;sfr AUXR=0x8e;sbit KEY1=P35;sbit KEY2=P36;sbit KEY3=P37;sbit beep=P34;sbit EN=P33;sbit CHG=P32;bit bt_flag=0;/float code V_persend100=0,3,3.45,3.68,3.74,3.77,3.79,

43、3.82,3.87,3.92,3.98,4.06,4.15unsigned int per=0;unsigned char time_20;typedef structunsigned int Io;unsigned int Uo;UI;/*typedef structdouble Io;double Uo;UI2;*/unsigned char U_set=180,I_set;double Ro;unsigned char UI_count=0,ch=0;UI a17;UI b;unsigned int Io_sum=0,Uo_sum=0;bit I_limit_flag=0;sbit LC

44、D_RS = P27; sbit LCD_RW = P26;sbit LCD_EP = P25;void delay_ms(unsigned int t)unsigned int i=350,j;for(j=0;j<t;j+,i=350)while(i-);void SendData(unsigned char dat)SBUF = dat; /Send data to UART buffer/delay_ms(1);TI=0;bit lcd_bz() / 測試LCD忙碌狀態(tài)bit result;LCD_RS = 0;LCD_RW = 1;LCD_EP = 1;_nop_();_nop_

45、();_nop_();_nop_();result = (bit)(P0 & 0x80);LCD_EP = 0;return result; void lcd_wcmd(unsigned char cmd) / 寫入指令數(shù)據(jù)到LCDwhile(lcd_bz();LCD_RS = 0;LCD_RW = 0;LCD_EP = 0;_nop_();_nop_(); P0 = cmd;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();LCD_EP = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();LCD_EP = 0; void lcd_pos(unsign

46、ed char pos) /設(shè)定顯示位置lcd_wcmd(pos | 0x80);void lcd_wdat(unsigned char dat) /寫入字符顯示數(shù)據(jù)到LCDwhile(lcd_bz();LCD_RS = 1;LCD_RW = 0;LCD_EP = 0;P0 = dat;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();LCD_EP = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();LCD_EP = 0; void lcd_init() /LCD初始化設(shè)定lcd_wcmd(0x38); /16*2顯示，5*7點陣，8位數(shù)據(jù)delay_ms(1

47、);lcd_wcmd(0x0c); /顯示開，關(guān)光標delay_ms(1);lcd_wcmd(0x06); /移動光標delay_ms(1);lcd_wcmd(0x01); /清除LCD的顯示內(nèi)容delay_ms(1);void DisplayOneChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char DData) Y &= 0x1; X &= 0xF;/限制X不能大于15，Y不能大于1 if(Y)X |= 0x40;/當(dāng)要顯示第二行時地址碼+0x40;X |= 0x80;/ 算出指令碼lcd_wcmd(X);/這里不檢測忙信

48、號，發(fā)送地址碼lcd_wdat(DData); sfrP1M1=0x91;sfrP1M0=0x92;sfrP3M1=0xb1;sfrP3M0=0xb2;bit beep_flag=0,flish_flag=0;void main()unsigned char i;P1ASF = 0x07; /Set all P1 as analog input portP1M1=0x0f;P1M0=0x0f;P3M1=0x00;P3M0=0x10;ADC_RES = 0; /Clear previous resultIP=0x20;IE = 0xa8;IT0=1;ADC_CONTR = ADC_POWER |

49、 ADC_SPEEDHH | ADC_START | ch;TMOD = 0x11; /Set Timer1 as 8-bit auto reload modeAUXR=0x91;TR1 = 1; /Timer1 start runlcd_init();delay_ms(3);DisplayOneChar(15,1,'V');delay_ms(1);DisplayOneChar(11,1,'.');delay_ms(1);DisplayOneChar(12,0,'.');delay_ms(1);DisplayOneChar(14,0,'m

50、');DisplayOneChar(15,0,'A');delay_ms(1);DisplayOneChar(4,0,'m');DisplayOneChar(5,0,'A');DisplayOneChar(6,0,'h');delay_ms(1);beep=0; while (1)if(KEY2=0)if(EN=1)for(i=0;i<7;i+)DisplayOneChar(i,1,' ');delay_ms(1);EN=0;DisplayOneChar(0,1,'S');Displa

51、yOneChar(1,1,'T');DisplayOneChar(2,1,'O');DisplayOneChar(3,1,'P');delay_ms(1);elseEN=1;while(KEY2=0)delay_ms(150);else if(KEY1=0)delay_ms(80);else if(KEY3=0)while(KEY3=0)delay_ms(100);if(beep_flag=0&&CHG=1)delay_ms(300);if(CHG=1&&EN=1)delay_ms(1000);if(b.Uo*5/1024!=4|b.Uo*5/102%10!=1|b.Uo*5/10%10!=0|b.Uo*5%10!=0)flish_flag=1;for(i=0;i<7;i+)DisplayOneChar(i,1,' ');delay_ms(1);DisplayOneChar(0,1,'O');DisplayOneChar(1,1,'K');delay_ms(1);for(i=0;i<2;i+)beep=1;d