便攜式粉塵測(cè)試儀的設(shè)計(jì)

1、 南 京 理 工 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號(hào)：專 業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器設(shè)計(jì)(論文)題目：便攜式粉塵測(cè)試儀的設(shè)計(jì)指 導(dǎo) 教 師: 2011年 3 月 6 日開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求1開(kāi)題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專業(yè)審查后生效；2開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)；3“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書(shū)寫(xiě)

2、（或打?。┰诒鹃_(kāi)題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫(xiě)文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊(cè)）；4有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 74082005數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫(xiě)2000字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述一 課題研究的背景粉塵是指在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生并能較長(zhǎng)時(shí)間懸浮于氣體中的固體顆?！，F(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展不僅給人類帶來(lái)現(xiàn)代化的生活,同時(shí)也給自然環(huán)境造成了極大污染,而大氣中懸浮

3、顆粒物的超標(biāo)是環(huán)境污染中的一個(gè)重要方面?？諝庵械膽腋☆w粒物（又稱 “粉塵”）能較長(zhǎng)時(shí)間懸浮在空氣中。環(huán)境保護(hù)部門(mén)將空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑10um 的懸浮顆粒稱為可見(jiàn)粉塵。它們?cè)陟o止空氣中會(huì)快速沉降；空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑10um的懸浮顆粒稱為可吸入顆粒物。這些小粒徑顆粒物能長(zhǎng)時(shí)間漂浮于空氣中,難以沉降到地面,易被吸入人體呼吸道,且粒徑越小,進(jìn)入人體呼吸道的位置越深,對(duì)人體的危害越大,因而研究大氣粉塵含量的測(cè)量方法意義重大1。煤礦粉塵影響礦井安全生產(chǎn)，威脅職工身體健康，是煤礦五大災(zāi)害之一 。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，如鉆眼,爆破，掘井及采煤作業(yè)，頂板管理,煤的裝載運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)，都會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵。各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的

4、粉塵量的比例大致為：采煤工作面約占 45%8O%。掘進(jìn)工作面約占2O% 38%。錨噴作業(yè)點(diǎn)約占10%15%，運(yùn)輸通風(fēng)巷道約占5%10%，其他作業(yè)點(diǎn)約占2%5%。煤礦粉塵危害人體健康，輕者會(huì)患呼吸道疾病，重者會(huì)患?jí)m肺?。灰l(fā)爆炸，煤塵的爆炸濃度下限3050g/m,上 限為10002000gm；降低工作場(chǎng)所的能見(jiàn)度；增加工傷事故的發(fā)生；加速機(jī)械磨損【2】。所以研制了一種能實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量,具有自動(dòng)連續(xù)取樣，實(shí)時(shí)顯示，體積小，重量 輕，便攜式的粉塵濃度測(cè)量?jī)x，對(duì)保護(hù)環(huán)境，防止大氣污染，具有非常重要的意義。二 便攜式粉塵測(cè)試儀的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)2.1.粉塵測(cè)試儀的發(fā)展現(xiàn)狀目前，隨著煤礦開(kāi)采強(qiáng)度和機(jī)械化水平

5、的提高，在提高煤炭產(chǎn)量的同時(shí)，產(chǎn)塵量和礦井作業(yè)場(chǎng)所的粉塵濃度也大大增加。粉塵給作業(yè)人員和安全生產(chǎn)造成極大危害。粉塵濃度過(guò)高可能導(dǎo)致粉塵爆炸。除了煤礦安全規(guī)程對(duì)各作業(yè)場(chǎng)所的粉塵檢測(cè)、粉塵治理以及粉塵有關(guān)指標(biāo)做了明確規(guī)定外，國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局于2003年還相繼頒布了3個(gè)法規(guī)，對(duì)粉塵的危害防治都有相關(guān)條文規(guī)定。因此， 對(duì)作業(yè)場(chǎng)所的粉塵檢測(cè)顯得尤為重要。目前，對(duì)粉塵監(jiān)測(cè)方法有過(guò)濾稱重法，x射線衍射法，光學(xué)分光鏡法，散射光法，壓電天平法，射線粉塵測(cè)量法和光透法4。此外該儀器也已廣泛應(yīng)用于糧食加工、 制藥、 環(huán)境檢測(cè)、 粉塵治理等行業(yè)。其中某些粉塵濃度的測(cè)量方法如下：1）射線粉塵測(cè)量?jī)x系統(tǒng)的工作原理一般射

6、線粉塵測(cè)量?jī)x系統(tǒng)，由射線探測(cè)、粉塵采樣、信號(hào)處理與單片機(jī)(微處理器)系統(tǒng)組成。源采用一般C，射線由GM計(jì)數(shù)器(探測(cè)器)探測(cè)，用濾膜夾將待測(cè)濾膜置于放射源與計(jì)數(shù)器之間進(jìn)行測(cè)量。所得脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)放大成形后，經(jīng)單道脈沖幅度分析器分析，選擇對(duì)應(yīng)射線幅度的電壓脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字脈沖信號(hào)。數(shù)字脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)由單片機(jī)(微處理器)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、顯示，并通過(guò)其鍵盤(pán)和LCDLED顯示器實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，滿足參數(shù)設(shè)置與粉塵濃度測(cè)量結(jié)果輸出，即濾膜重量(mg)及粉塵濃度測(cè)量數(shù)據(jù)， 可以自動(dòng)顯示在單片機(jī)(微處理器)系統(tǒng)的液晶或發(fā)光二極管顯示器上。射線粉塵測(cè)量?jī)x系統(tǒng)的工作流程，可分為三個(gè)具體步驟：(1)首先

7、， 透過(guò)空白濾紙樣品介質(zhì)的G射線，由GM 探測(cè)器探測(cè)。經(jīng)過(guò)脈沖信號(hào)放大成形與單道脈沖幅度分析器后，由單片機(jī)(微處理器)系統(tǒng)分析處理，并記錄透過(guò)空白濾紙樣品介質(zhì)B射線的強(qiáng)度。(2)在空白濾紙樣品測(cè)量過(guò)程的同時(shí)，由單片機(jī)(微處理器)系統(tǒng)控制的抽氣泵系統(tǒng)，以恒定流量通過(guò)采氣氣路抽入一定量的被采樣空氣，其氣體中顆粒不斷吸附在被測(cè)濾紙樣品面上，其吸附量與控制采樣抽氣時(shí)問(wèn)有關(guān)。(3)經(jīng)過(guò)一定的采樣抽氣時(shí)間后，對(duì)吸附氣體顆粒(粉塵)的被測(cè)濾紙樣品的探測(cè)、處理，與透過(guò)空白濾紙樣品介質(zhì)I3射線強(qiáng)度的測(cè)量過(guò)程相同。射線粉塵測(cè)量?jī)x通過(guò)以上過(guò)程達(dá)到空氣中粉塵濃度測(cè)量目的，是基于G射線吸收法的基本原理。射線吸收法的基本

8、原理為： 射線通過(guò)介質(zhì)層時(shí)，由于介質(zhì)層的吸收作用，其射線強(qiáng)度將會(huì)減弱，減弱程度與介質(zhì)層的質(zhì)量厚度(單位面積上介質(zhì)質(zhì)量)有關(guān)，其減弱關(guān)系在一定范圍內(nèi)大致遵從指數(shù)衰減規(guī)律，如式(1)所示。假設(shè)質(zhì)量m的粉塵均勻分布在面積A上，即存在：ln(n0n)=( )d (1)式中：d = mA (mgcm2 )，是粉塵的表面質(zhì)量；n0，n分別代表采樣粉塵前后，計(jì)數(shù)器每分鐘以電流脈沖方式所記錄下來(lái)的粒子數(shù)，這個(gè)脈沖計(jì)數(shù)率表征了放射穿透強(qiáng)度；()是質(zhì)量衰減系數(shù)，該系數(shù)是介質(zhì)層衰減系數(shù)與介質(zhì)層密度的比值，受粉塵粒子化學(xué)成分的影響，與電子密度有關(guān)。對(duì)于射線粉塵測(cè)量?jī)x使用的特定場(chǎng)所來(lái)說(shuō)，該系數(shù)是個(gè)常值，因此由式(1)得

9、到粉塵的絕對(duì)質(zhì)量表達(dá)式(2)，即：m=A(/)ln（n0/n） (2)式中：m是粉塵的絕對(duì)質(zhì)量，單位mg；A為粉塵分布的表面積，單位cm2。粉塵絕對(duì)質(zhì)量m和氣體采樣體積Q的比值，就是粉塵濃度C，關(guān)系式(3)所示：C= mQ (3)2）光散射技術(shù)粉塵測(cè)試儀的原理理論和實(shí)驗(yàn)研究表明， 在粉塵性質(zhì)一定的條件下，粉塵的散射光強(qiáng)度與其質(zhì)量濃度成某種比例關(guān)系。粉塵濃度測(cè)量?jī)x正是依據(jù)這一理論進(jìn)行設(shè)計(jì)，它以懸浮顆粒物（粉塵）在光束中產(chǎn)生的光散射現(xiàn)象為原理，直接準(zhǔn)確測(cè)量空氣中懸浮顆粒物的相對(duì)質(zhì)量濃度根據(jù)光散射原理，當(dāng)塵埃顆粒的半徑r小于光的波長(zhǎng)入時(shí)滿足:I=9Hcos2R24-0+20022NV2I0式中V=4

10、r33；N 為單位體積內(nèi)的粒子數(shù)；為空氣中的介電常數(shù)；0為真空中的介電常數(shù)；為散射角；R為光敏感區(qū)到光電轉(zhuǎn)換器的距離；r為粒子的半徑；I0為入射光強(qiáng)；為光源的波長(zhǎng)；H為與測(cè)量系統(tǒng)幾何尺寸有關(guān)的一個(gè)常數(shù)。顯然, 在某一測(cè)量系統(tǒng)中，0 ，R，H，IO 可以認(rèn)為是常數(shù)，由于進(jìn)行質(zhì)量濃度測(cè)量時(shí)， 塵埃顆粒是數(shù)顆一起通過(guò)光敏感區(qū)，,因此在入射光強(qiáng)保持不變的情況下，散射光強(qiáng)I與V,N相關(guān)。3）光透法粉塵測(cè)試儀的原理采用光透法的便攜式粉塵測(cè)試儀的系統(tǒng)框圖如圖1所示，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引入了消光度概念。令E=，根據(jù)伯朗公式：T=e，lnT=2.3lgT，故：C= (4) 式中:C為粉塵濃度；X為測(cè)光光程；K為衰減系數(shù)

11、。由式（4）可知，光強(qiáng)的衰減量與粉塵濃度成反比，根據(jù)對(duì)光強(qiáng)衰減量的測(cè)量間接測(cè)得被測(cè)區(qū)域的粉塵濃度4。光源光 電轉(zhuǎn) 換電 路單片機(jī)信 號(hào)調(diào) 理電 路A/D轉(zhuǎn) 換電 路報(bào)警電路鍵 盤(pán)LCD顯示計(jì) 算 機(jī)圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖目前,國(guó)內(nèi)外大多采用基于光射原理和光透原理的直讀式粉塵濃度測(cè)量?jī)x，可快速準(zhǔn)確得到測(cè)量結(jié)果。而我國(guó)許多環(huán)保部門(mén)目前仍采用 “濾膜采樣-稱重法”測(cè)量粉塵濃度,即通過(guò)測(cè)量采集一定體積空氣后濾膜重量的變化來(lái)得到空氣中粉塵濃度，這是一種間接測(cè)量方法。雖然重量法作為粉塵測(cè)量的最常見(jiàn)的方法，測(cè)量的精度較高，是粉塵測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)方法。但該法還是存在如下缺點(diǎn):1）滿足不了自動(dòng)，連續(xù) ，無(wú)人操作以及數(shù)據(jù)的

12、自動(dòng)記錄和傳輸?shù)男枰?) 測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，每張濾膜采樣時(shí)間一般需要數(shù)小時(shí)； 3)準(zhǔn)確性差，有時(shí)甚至出現(xiàn)負(fù)值現(xiàn)象，這是因?yàn)闉V膜重量極易受環(huán)境濕度、溫度和人為因素影響；4)測(cè)量過(guò)程復(fù)雜，程序多，測(cè)量結(jié)果不直接； 5)采樣器體積和重量大，不宜攜帶工作效率低。x射線衍射法只能檢測(cè)大氣中游離的二氧化硅，不能進(jìn)行全面檢測(cè)。壓電天平法以及其它一些粉塵濃度測(cè)試方法雖然能夠及時(shí)測(cè)得生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的粉塵濃度，但精度均不高，尤其國(guó)產(chǎn)儀器誤差較大。2.2粉塵測(cè)試儀的發(fā)展趨勢(shì)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和快速發(fā)展，現(xiàn)代粉塵測(cè)試儀的發(fā)展更傾向于：體積小巧，現(xiàn)場(chǎng)操作方便，成本低，測(cè)量準(zhǔn)確，測(cè)量快速，穩(wěn)定性，功能多樣化 ,顯示，計(jì)算，分析

13、，打印全部過(guò)程自動(dòng)化的一系列優(yōu)點(diǎn)。三 本課題研究的目的和意義本課題-便攜式粉塵測(cè)試儀的設(shè)計(jì)的選題充分結(jié)合了實(shí)際工程應(yīng)用，完成便攜式粉塵濃度測(cè)試儀的設(shè)計(jì)，課題所涉及到的工程技術(shù)等一系列的問(wèn)題具有一定的通用性和實(shí)用性，對(duì)鍛煉學(xué)生的綜合素質(zhì)以及在大學(xué)期間所學(xué)習(xí)的書(shū)本知識(shí)有著很大的幫助。通過(guò)此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)能充分的讓學(xué)生從前期的資料查詢與收集，再到中途的程序的設(shè)計(jì)、編程以及最后階段的程序調(diào)試等各方面進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，了解更多工程方面的技術(shù)問(wèn)題和實(shí)際應(yīng)用方面的東西，拓寬同學(xué)們書(shū)本以外的知識(shí)面，使學(xué)生能夠更親切的感受到書(shū)本與實(shí)際的差別，不斷提高理論與實(shí)踐的能力，提高綜合運(yùn)用基礎(chǔ)理論知識(shí)，解決工程設(shè)計(jì)問(wèn)題

14、的能力。在工業(yè)上粉塵給作業(yè)人員和安全生產(chǎn)造成極大危害。粉塵濃度過(guò)高可能導(dǎo)致粉塵爆炸。便攜式粉塵測(cè)試儀的研制可以方便的對(duì)粉塵濃度超標(biāo)的作業(yè)場(chǎng)所及時(shí)提出整改意見(jiàn)，有效地保證作業(yè)人員的人身安全。同時(shí)便攜式的粉塵濃度測(cè)量?jī)x，對(duì)保護(hù)環(huán)境,防止大氣污染，具有非常重要的意義。四結(jié)束語(yǔ)采用光透法的便攜式粉塵測(cè)試儀是根據(jù)光透法原理，通過(guò)對(duì)硬件電路和軟件接口程序的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能。便攜式粉塵測(cè)試儀可以方便地對(duì)作業(yè)場(chǎng)所進(jìn)行抽查檢測(cè), 顯示粉塵濃度， 對(duì)粉塵濃度超標(biāo)的作業(yè)場(chǎng)所及時(shí)提出整改意見(jiàn)， 有效地保證作業(yè)人員的人身安全。測(cè)試儀具有成本低，攜帶，操作方便等特點(diǎn)。通過(guò)日后的進(jìn)一步設(shè)計(jì)使其向小型化便攜化高性價(jià)比等方

15、面不斷發(fā)展相信會(huì)在以后的日常生活中一定會(huì)有不錯(cuò)的應(yīng)用和發(fā)展的。參考文獻(xiàn)1 鄒麗新，季晶晶，湯榮生.基于光散射的小型便攜式粉塵測(cè)量?jī)x的研制J.大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報(bào)，2008,3(5) : 355-362.2 李宗倫，趙修良等.射線粉塵測(cè)量?jī)x在煤礦粉塵濃度監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用J. 中國(guó)礦業(yè)，2010,19（3）：107-109. 3 王雅茹FCY一001型粉塵測(cè)試儀的研制J江蘇電器，1998（4）：5-104 焦敬品，張強(qiáng). 便攜式粉塵測(cè)試儀的研制J.儀表技術(shù)與傳感器，2009（4）：29-32. 5 趙新民.智能儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001.6 李衛(wèi)東, 王連富, 劉道文, 等.

16、 我國(guó)煤炭行業(yè)粉塵濃度監(jiān)測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J. 礦業(yè)安全與環(huán)保, 2005( 32 ) : 66- 67.7 鄒昌淇. 控制粉塵危害消除塵肺病J. 職業(yè)與健康, 2001 , 17 ( 12 ) : 1- 2.8 李新光, 董紅光, RADANDT S . 哈特曼裝置上粉塵濃度的測(cè)量J. 東北大學(xué)學(xué)報(bào), 2007, 28( 4) : 493- 496.9 龔涵, 陳浩宇. 微弱光信號(hào)檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J. 機(jī)械與電子,2007( 27) : 85- 87.10 李潮青. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)M. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 2003.11 何宏等.單片機(jī)原理M.北京：國(guó)防工業(yè)出版社

17、，2006.12 周嚴(yán). 測(cè)控系統(tǒng)電子技術(shù)M. 北京：科學(xué)出版社，2007.13 吳泉英.數(shù)字式粉塵測(cè)試儀中的信號(hào)處理J.蘇州城建環(huán)保學(xué)院學(xué)報(bào),1999,12（2）:53-55.14 侯曉霞等.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.15 崔建國(guó)，石劍民.基于光吸收原理的BX型粉塵濃度測(cè)試儀的設(shè)計(jì)J.沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004,21（5） ：18-20. 16 季晶晶，鄒麗新，湯榮生，徐婷婷.具有自適應(yīng)測(cè)量功能的空氣粉塵測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)J.現(xiàn)代電子技術(shù)，2010,1 ：120-122. 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：本課

18、題的研究對(duì)象是便攜式粉塵濃度測(cè)試儀，要研究或解決以下幾個(gè)問(wèn)題：1. 它可以方便地用于煤礦開(kāi)采，磚瓦廠等粉塵作業(yè)場(chǎng)所、也可以用于對(duì)大氣環(huán)境的污染情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)以及辦公室和某些公共場(chǎng)所的空氣污染程度進(jìn)行方便快捷的檢測(cè)。2. 可以通過(guò)外接鍵盤(pán)設(shè)定報(bào)警閥值并當(dāng)超過(guò)預(yù)設(shè)濃度時(shí)可以實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警提示。3. 通過(guò)LCD顯示測(cè)量濃度。4. 利用基于單片機(jī)的主控器、顯示電路、報(bào)警電路等總體電路的設(shè)計(jì)及編程。本課題主要采用的研究手段為：一粉塵濃度的測(cè)量方法有過(guò)濾稱重法，射線法，壓電振動(dòng)法，光散射法，光透法等。對(duì)于本課題選用光透法對(duì)粉塵濃度進(jìn)行測(cè)量。二. 便攜式粉塵測(cè)試儀主要由光電轉(zhuǎn)換，信號(hào)調(diào)理，LCD顯示和鍵盤(pán)，報(bào)警

19、等組成。三系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)測(cè)試儀硬件電路由不同模塊組成，包括電源模塊，單片機(jī)模塊，光電轉(zhuǎn)換模塊，信號(hào)調(diào)理模塊，LCD顯示及鍵盤(pán)模塊，報(bào)警模塊和RS-232通信模塊。3.1.1電源模塊便攜式儀器是低功耗儀器，要求電源模塊的轉(zhuǎn)換效率高且需常見(jiàn)的電源提供的電壓，可以選用DC-DC升壓芯片MAX1678作為電源模塊，他的轉(zhuǎn)換效率高達(dá)90%，采用1到2節(jié)常用堿性電池就可以輸出系統(tǒng)所需要的5V電壓。3.1.2單片機(jī)模塊 單片機(jī)模塊采用AT89S52單片機(jī)，它是一款低功耗，高性能的COMS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含有8KB ISP的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次得Flash制度程序存儲(chǔ)器，器件采用高密度，非易失性

20、存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash 存儲(chǔ)單元。單片機(jī)具有32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口，看門(mén)狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。3.1.3光電轉(zhuǎn)換模塊光電轉(zhuǎn)換模塊選擇對(duì)射式紅外傳感器，把紅外接收二極管接收到的發(fā)光強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流，光的強(qiáng)度與強(qiáng)，電流值越大。設(shè)計(jì)中，選用IR-333-A作為紅外發(fā)射端，BPW 24R作為紅外接收端。3.1.4信號(hào)調(diào)理模塊信號(hào)調(diào)理電路包括紅外接收頭輸出電流的電流-電壓轉(zhuǎn)換，電壓信號(hào)的放大，濾波和A/D轉(zhuǎn)換。要檢測(cè)的是直流弱電信號(hào)，頻率比較低，且要求在電流-電壓轉(zhuǎn)換中線性度好，噪聲低。運(yùn)算放大器選用 OPA244 , 采用 2.236V供電, 它的輸入偏置電流為 nA級(jí), 滿足測(cè)量A 級(jí)電流的要求。此時(shí), 紅外接收二極管處于零偏狀態(tài), 不存在暗電流,滿足設(shè)計(jì)要求, 適合于比較精確的測(cè)量。經(jīng)電流-電壓轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換的信號(hào), 輸入到放大電路和A /D轉(zhuǎn)換電路。設(shè)計(jì)中,放大芯片選擇 AD8553 , 1. 8 5.0 V 供電, 它是一種由電阻值控制的電壓放大的芯片, A/D 芯片選擇ADS7841 ,它是一款串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器, 能夠在滿足設(shè)計(jì)要求的同時(shí),減少對(duì)單片機(jī)I