基于單片機(jī)的氣體檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 f慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文基于單片機(jī)的氣體檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)考生姓名：準(zhǔn)考證號:專業(yè)層次：院（系）:指導(dǎo)教師：職稱:重慶科技學(xué)院二O一三年九月十五摘要本論文研究設(shè)計(jì)了一種用于公共場所及室內(nèi)具有檢測及超限報(bào)警功能的室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)。其設(shè)計(jì)方案基于89C51單片機(jī)，選擇瑞士蒙巴波公司的CH20/S-10甲醛傳感器和MQ-5氣體傳感器。系統(tǒng)將傳感器輸出的420mA的標(biāo)準(zhǔn)信號通過以AD0832為核心的A/D轉(zhuǎn)換電路調(diào)理后，經(jīng)由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后由LCD顯示甲醛濃度值。文中詳細(xì)介紹了數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理過程以及數(shù)據(jù)顯示子系統(tǒng)和報(bào)警電路的設(shè)計(jì)方法和過程。系統(tǒng)對于采樣地點(diǎn)超出規(guī)定的甲

2、醛容許濃度和天然氣規(guī)定濃度時(shí)采用三極管驅(qū)動的單音頻報(bào)警電路提醒監(jiān)測人員。同時(shí)，操作人員對于具體報(bào)警點(diǎn)的上限值可以通過單片機(jī)編程進(jìn)行設(shè)置。另外，該系統(tǒng)對濃度信號進(jìn)行了信號補(bǔ)償?shù)忍幚?，減少了測量誤差，因此，具有較高的測量精度，而且結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)良。本系統(tǒng)的量程為0-10ppm,精度為0.039ppm。關(guān)鍵詞：甲醛檢測，天然氣檢測，AT89C52單片機(jī)ABSTRACTThisthesisdesignofapaperforpublicplacesandindoortestingandover-limitalarmfunctionswithindoorairqualitytestingsystem.I

3、tsdesignisbasedon89C51singlechip,withthechoiceofMQ-5gassensorsandCH20/S-10formaldehydesensorfromSwitzerlandmengbabocompany.Sensorsystemwilloutput420mAstandardsignalthroughthecoreADC0832forA/Dconversioncircuitafterconditioning,bythesingle-chipmicrocomputerfordataprocessing,atlastdisplaytheformaldehyd

4、econcentrationontheLCD.Thearticledetailedthedataacquisitionsubsystem,dataprocessinganddatadisplayandalarmsystemcircuitdesignmethodandprocess.WhenthesamplingsiteswhentheformaldehydeandNaturalgasconcentrationexceeded，Tothesingle-transistordrivecircuitaudioalarmwillsoundthealarm，Testingstafftoremind.At

5、thesametime，Theconcentrationofformaldehyde,Canbesetthroughthesingle-chipprogramming.Inaddition,thesystemsignalsaconcentrationcompensationsignalprocessing,areductionofmeasurementerror,therefore,haveahighmeasurementaccuracy,andsimplestructure,excellentperformance.Therangeofthesystemfor0-10ppm,accuracy

6、0.039ppm.Keywords:Formaldehydedetection,Naturalgasdetection,AT89C52single-chip重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文目錄 IV目錄.IIIII.1摘要ABSTRACT1緒論.TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1.1設(shè)計(jì)的意義1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 1.2設(shè)計(jì)的內(nèi)容1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.3發(fā)展背景12總體方案設(shè)計(jì)

7、 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2.1總體方案設(shè)計(jì)3 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2.2總體電路概念圖設(shè)計(jì)3 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 3硬件設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 3.1主控芯片AT89C52的設(shè)計(jì)4 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 3.2傳感器設(shè)計(jì)5 HYPERLINK l bookmark24 o Cur

8、rent Document 3模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)7 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 按鍵設(shè)計(jì)9 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 外圍擴(kuò)充存儲器設(shè)計(jì)10 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 3.6時(shí)鐘芯片設(shè)計(jì)10 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 3.7LCD顯示器設(shè)計(jì)114軟件設(shè)計(jì) HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 1主程序模塊設(shè)計(jì)13 HYPERLI

9、NK l bookmark38 o Current Document 4.2模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)13 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 4.3按鍵模塊設(shè)計(jì)13 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 4.4時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)14 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 4.5LCD顯示模塊設(shè)計(jì)155系統(tǒng)仿真 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 1編譯軟件介紹16 HYPERLINK l bookmark50 o Curren

10、t Document 5.2主程序16結(jié)論致謝參考文獻(xiàn)2324重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文1緒論 1緒論1.1設(shè)計(jì)的意義甲醛是一種無色，有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體。易溶于水、醇和醚。甲醛在常溫下是氣態(tài)，通常以水溶液形式出現(xiàn)。其37%的水溶液稱為福爾馬林，醫(yī)學(xué)和科研部門常用于標(biāo)本的防腐保存。此溶液沸點(diǎn)為19.5C故在室溫時(shí)極易揮發(fā)，隨著溫度的上升甲醛的揮發(fā)速度加快。在我國有毒化學(xué)品優(yōu)先控制名單中甲醛列居第二位。甲醛已被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸形物質(zhì)。甲醛是原漿毒物，能與蛋白質(zhì)結(jié)合，吸入高濃度甲醛后會出現(xiàn)呼吸道的嚴(yán)重刺激和水腫、眼刺痛、頭痛，也可發(fā)生支氣管哮喘皮膚直接接觸甲醛，可引起皮

11、炎、色斑、壞死。經(jīng)常吸入少量甲醛，能引起慢性中毒，出現(xiàn)粘膜充血、皮膚刺激癥、過敏性皮炎、指甲角化和脆弱等。全身癥狀有頭痛、乏力、心悸、失眠、體重減輕以及植物神經(jīng)紊亂等。天然氣、液化天然氣（俗稱煤氣罐）是一種多組分的混合氣體，主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般還含有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣，以及微量的惰性氣體，如氦和氬等。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲烷至丁烷以氣體狀態(tài)存在，戊烷以上為液體。天然氣在燃燒過程中產(chǎn)生的能影響人類呼吸系統(tǒng)健康的物質(zhì)極少，產(chǎn)生的二氧化碳僅為煤的40%左右，產(chǎn)生的二氧化硫也很少。天然氣易燃易爆和空氣混合后，溫度達(dá)到550C左右就會燃燒；其混合物濃

12、度達(dá)到5%15%,遇到火種就會爆炸。天然氣熱值高，約850010000千卡/米3，天然氣燃燒后發(fā)出的熱量是相同體積的城市煤氣的2.5倍左右。1.2設(shè)計(jì)的內(nèi)容本論文主要完成室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀的軟件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：A/D轉(zhuǎn)換器程序、控制程序、超標(biāo)報(bào)警、鍵盤檢測、數(shù)據(jù)顯示等。本系統(tǒng)采用單片機(jī)為控制核心，以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀的基本控制功能。系統(tǒng)主要功能內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)處理、時(shí)間設(shè)置、開始測量、超標(biāo)報(bào)警、鍵盤檢測、自動休眠儀器若不進(jìn)行稱量操作，5分鐘后自動進(jìn)入休眠模式，以降低電源消耗。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用功能模塊化的設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)主要分為總體方案設(shè)計(jì)、硬件和軟件的設(shè)計(jì)三大部分。1.3發(fā)展背景室內(nèi)甲醛污染

13、和天然氣泄露對人身體健康影響較大，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法絕大多數(shù)是化學(xué)分析法,使用的手段是實(shí)驗(yàn)室分析儀器主要有比色計(jì)、分光光度計(jì)、化學(xué)滴定、氣相和液相色譜。但這些方法費(fèi)力費(fèi)時(shí)、成本高、自動化程度低過程復(fù)雜、大多數(shù)過程是人工操作很難做到現(xiàn)場實(shí)時(shí)控制隨著傳感器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)已有了基于單片機(jī)的空氣質(zhì)量檢測儀，并且測試測試范圍、分辨率、精度、穩(wěn)定性已接近標(biāo)準(zhǔn)要求。因此本設(shè)計(jì)可選用基于電化學(xué)原理的甲醛傳感器與MQ-5氣體傳感器。甲醛傳感器其原理是空氣中的甲醛在電極下發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的擴(kuò)散電極電流與空氣中的甲醛濃度成正比，通過檢測放大電路和放大倍數(shù)的調(diào)整經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送單片機(jī)；MQ-5氣體傳感器由微

14、型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感層，測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件組成，通過檢測放大電路和放大倍數(shù)的調(diào)整經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送單片機(jī)，由單片機(jī)現(xiàn)場自動控制檢測并顯示甲醛濃度和煤氣、天然氣主要參數(shù)。重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 2總體方案設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)室內(nèi)甲醛污染和天然氣泄露對人身體健康影響較大，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法絕大多數(shù)是化學(xué)分析法,使用的手段是實(shí)驗(yàn)室分析儀器主要有比色計(jì)、分光光度計(jì)、化學(xué)滴定、氣相和液相色譜。但這些方法費(fèi)力費(fèi)時(shí)、成本高、自動化程度低過程復(fù)雜、大多數(shù)過程是人工操作很難做到現(xiàn)場實(shí)時(shí)控制隨著傳感器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)已有了基于單片機(jī)的空氣質(zhì)量檢測儀，并且測試

15、測試范圍、分辨率、精度、穩(wěn)定性已接近標(biāo)準(zhǔn)要求。因此本設(shè)計(jì)可選用基于電化學(xué)原理的甲醛傳感器與MQ-5氣體傳感器。甲醛傳感器其原理是空氣中的甲醛在電極下發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的擴(kuò)散電極電流與空氣中的甲醛濃度成正比，通過檢測放大電路和放大倍數(shù)的調(diào)整經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送單片機(jī)；MQ-5氣體傳感器由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感層，測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件組成，通過檢測放大電路和放大倍數(shù)的調(diào)整經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送單片機(jī)，由單片機(jī)現(xiàn)場自動控制檢測并顯示甲醛濃度和煤氣、天然氣主要參數(shù)?？傮w電路概念圖設(shè)計(jì)總體的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示圖2-1硬件電路結(jié)構(gòu)圖重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文3硬件設(shè)計(jì)

16、 3硬件設(shè)計(jì)3.1主控芯片AT89C52的設(shè)計(jì)AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8Kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和256Kbytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器和FLASH存儲單元，功能強(qiáng)大，AT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。主要性能參數(shù)：與MCS-51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容8K字節(jié)可重擦寫FLASH閃存存儲器1000次寫/擦循環(huán)時(shí)鐘頻率：0Hz24MHz三級加密存儲器256字節(jié)內(nèi)部RA

17、M32個(gè)可編程1/O口線3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器6個(gè)中斷源可編程串行UART通道低功耗的空閑和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路（T2）P1.0E（T2EK）Pl.1P1.2F1.3P1.4P1.5P1.&Pl.7KESETEKD/P3.0TKD/F3.1EIBT0/P3.2EIBT1/F3.3T0/F3.4ET1/P3.5WP3.6Rfi/PS.7KTAL2KTAL1TDIFVss1402站33843T53&635734935332103111301229132&142T152&162517241823192220211VccJFO.O/ABOJPO.1/AB1JFO.2/AB2JPO.3/ADSH

18、F0.4/AD4JFO.5/AB5JFO.G/ADGJFO.7/AB?JEi/VppJALE/FRiOGJPSEHJF2.r/ADlS1F2.6/AB141P2.5/AB13JF2.4/AB12JP2.3/ADILJF2.2/AB10JP2.1/AB9JF2.O/ADS圖3-1弓|腳圖3.2傳感器設(shè)計(jì)從傳感器過來的電壓信號，必須放大，濾波，采集，轉(zhuǎn)換才能被MCU識和處理。由于假若每一路都設(shè)置放大、濾波等器件，那么成本會很大，所以信號的采集一般用多路模擬通路進(jìn)行選擇。然而選擇多路模擬開關(guān)時(shí)必須考慮以下的幾個(gè)因素：通道數(shù)量、切換速度、開關(guān)電阻和器件的封裝形式?？傊?dāng)?shù)據(jù)采集與硬件的選擇有很大的關(guān)系4

19、。甲醛傳感器的選擇：甲醛傳感器由甲醛探頭CH20傳感器組成。甲醛傳感器/甲醛模塊(CH2O傳感器)詳細(xì)介紹如下表3-3：MQ-5氣體傳感器的選擇：MQ-5氣體傳感器由微型AL203陶瓷管、SnO2敏感層，測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件組成。MQ-5氣體傳感器詳細(xì)介紹如下表3-4。(3)測量電路測量電路由CH20/S-10甲醛傳感器，MQ-5氣體傳感器，ADC0832組成。甲醛傳感器由甲醛探頭和CH20傳感器組成。當(dāng)空氣被內(nèi)部的采樣系統(tǒng)吸收后，產(chǎn)生一個(gè)與甲醛濃度成正比的電壓信號，該電壓信號經(jīng)AD0832與AT89C52單片機(jī)相連，在顯示器上顯示出甲醛的濃度值，當(dāng)超過國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)報(bào)警。MQ-5

20、傳感器通過+熱氣對敏感層加熱，當(dāng)有煙霧性煤氣接觸單敏感層會產(chǎn)生電壓信號經(jīng)AD0832與AT89C52單片機(jī)相連超過國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)報(bào)警。表3-3甲醛傳感器參數(shù)表名稱甲醛傳感器測量范圍0-10ppm最大負(fù)荷50ppm工作壽命空氣中3年輸出1200300nA/ppm4-20m分辨率0.05ppm溫度范圍-20Cto45C壓力范圍大氣壓10%響應(yīng)時(shí)間（T50seconds濕度范圍-20Cto45C零點(diǎn)輸出（純凈空體，20C）0.1ppm最大零點(diǎn)漂移（20Cto40C）0.1ppm長期漂移2%/每月推薦負(fù)載值10Q線性度輸出線性重量約32克表3-4MQ-5氣體傳感器參數(shù)表名稱MQ5氣體傳感器加熱電壓5

21、.0V0.2VACorDC負(fù)載電阻可調(diào)加熱電阻31Q3Q室溫加熱功耗W900mW回路電壓W15VACorDC使用溫度-10C-50C儲存溫度-20C-70C相對濕度小于95%Rh氧氣濃度21%（標(biāo)準(zhǔn)條件）敏感體電阻10KQ-60KQ濃度斜率W0.6標(biāo)準(zhǔn)工作條件溫度：20C2CVc:5.0V土0.1V相對濕度：65%5%Vh:5.0V0.1V預(yù)熱時(shí)間不少于24小時(shí)探測范圍300-5000ppm液化氣，天然氣，煤氣。3.3模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)（1）實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的基本方法很多，有計(jì)數(shù)法、逐次逼近法、雙斜積分法和并行轉(zhuǎn)換法。由于逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換具有速度，分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，而且采用這種方法的ADC芯片成本低

22、，所以我們采用逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。逐次逼近型ADC包括1個(gè)比較器、一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器、1個(gè)逐次逼近寄存器（SAR）和1個(gè)邏輯控制單元。逐次逼近型是將采樣信號和已知電壓不斷進(jìn)行比較，一個(gè)時(shí)鐘周期完成1位轉(zhuǎn)換，依次類推,轉(zhuǎn)換完成后，輸出二進(jìn)制數(shù)。這類型ADC的分辨率和采樣速率是相互牽制的。優(yōu)點(diǎn)是分辨率低于12位時(shí)，價(jià)格較低，采樣速率也很好。（2）由于ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換、輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容、5V電源供電時(shí)輸入電壓在05V之間、工作頻率為250KHZ、轉(zhuǎn)換時(shí)間為32微秒、一般功耗僅為15MW等優(yōu)點(diǎn)，適合本系統(tǒng)的應(yīng)用，所以我們采用ADC0832為模

23、數(shù)轉(zhuǎn)換器件。電路圖見圖3-6如下:LUIMALIRST.LEP2.D/AeP2.VAP2.2/A10P2.3JA11P2.4JA12P2.5JA12-P2.fi/A14P2.7/A15POllfADDPOVAD1POLADSFU眇氏PO.4rAD4POLADSPOADBPH7MD7U4C3VCCCHCiCLKCH1DIGNDOTM1匚HUACDrarrrrrF3iimtTP：14/T!：i匚唸卯12P12亠13P13Pii亠-111677圖3-6模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖ADC0832具有以下特點(diǎn)：8位分辨率；雙通道A/D轉(zhuǎn)換；輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；5V電源供電時(shí)輸入電壓在05V之間；工作

24、頻率為250KHZ,轉(zhuǎn)換時(shí)間為32口S；一般功耗僅為15mW；8P、14PDIP（雙列直插）、PICC多種封裝；商用級芯片溫寬為0Cto+70C,工業(yè)級芯片溫寬為40Cto+85C；芯片接口說明：CS_片選使能，低電平芯片使能；CH0模擬輸入通道0,或作為IN+/-使用；CH1模擬輸入通道1,或作為IN+/-使用；GND芯片參考0電位（地）；DI數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制；DO數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出；CLK芯片時(shí)鐘輸入；Vcc/REF電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）；ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用

25、，使得芯片的模擬電壓輸入在05V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32uS,據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn),以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。單片機(jī)對ADC0832的控制原理：正常情況下ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK和DO/DI的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須

26、先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第1個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號。在第2、3個(gè)脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，測量量程本系統(tǒng)的量程為0-10ppm。由于我所使用的是8位ADC0832，所以本系統(tǒng)的精度為：10ppm/256=0.039ppm。3.4按鍵設(shè)計(jì)本系統(tǒng)應(yīng)用有人機(jī)對話功能，該功能即能隨時(shí)發(fā)出各種控制命令和數(shù)據(jù)輸入以及和LCD連接顯示運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行結(jié)果。鍵盤分為：獨(dú)立式和矩陣式兩類，每一類按其編碼方法

27、又可以分為編碼和非編碼兩種。由于本系統(tǒng)只有UP、DOWN、OK、CANCEL4個(gè)控制命令，所需按鍵較少，所以本系統(tǒng)選擇獨(dú)立式按鍵。電路圖見圖3-7：圖3-7按鍵電路圖獨(dú)立式按鍵是直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。每個(gè)獨(dú)立式按鍵占有一根I/O口線。各根I/O口線之間不會相互影響。在此電路中，按鍵輸入部采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開時(shí)，I/O口線有確定的高電平，（AT89C52.P1口內(nèi)部接有上拉電阻）所以就不需要再外接上拉電阻。鍵盤抖動的消除：抖動的消除大致可以分為硬件削抖和軟件削抖。硬件削抖是采用硬件電路的方法對鍵盤的按下抖動及釋放抖動進(jìn)行削抖，經(jīng)過削抖電路后使按鍵的電平信號只有兩種

28、穩(wěn)定狀態(tài)。軟件削抖的基本原理是當(dāng)檢測出鍵盤閉合時(shí)，先執(zhí)行一個(gè)延時(shí)子程序產(chǎn)生數(shù)毫秒的延時(shí)，待接通時(shí)的前沿抖動消失后再判別是否有健按下。當(dāng)按鍵釋放時(shí)，也要經(jīng)過數(shù)毫秒延時(shí)，待后沿抖動消失后再判別鍵是否釋放。由于應(yīng)用硬件削抖還需要外加器件，成本相對較高，所以本系統(tǒng)選擇軟件延時(shí)削抖的方法。3.5外圍擴(kuò)充存儲器設(shè)計(jì)基于AT89C52單片機(jī)具有8KB的程序存儲器（ROM），256B的數(shù)據(jù)存儲器（RAM），由于考慮到本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與存儲所需的容量，現(xiàn)在需要擴(kuò)充存儲器的容量。在應(yīng)用中要保存一些參數(shù)和狀態(tài)，據(jù)了解基于EEPROM的存儲芯片是一種很好的選擇，選定了AT24C128存儲器。電路圖見圖3-8：圖3-8

29、外圍擴(kuò)充存儲電路圖3.6時(shí)鐘芯片設(shè)計(jì)因?yàn)榇讼到y(tǒng)需要記錄測量發(fā)生的時(shí)間，所以需要時(shí)鐘芯片來記錄不同人在不同時(shí)間的監(jiān)測數(shù)據(jù)，因此我們在系統(tǒng)中加入了時(shí)鐘芯片。對時(shí)鐘芯片的要求首先是低功耗，其次是編程簡單，縮短程序開發(fā)時(shí)間，實(shí)際上也就縮短了系統(tǒng)用于實(shí)際生產(chǎn)所用的開發(fā)周期以及成本，在本系統(tǒng)，我們選擇了DS1302時(shí)鐘芯片。時(shí)鐘電路選擇的芯片是DS1302，其內(nèi)含一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM,可以通過串行接口與單片機(jī)通信。而通信時(shí)，僅需要3個(gè)口線：（1）RES（復(fù)位），（2）I/O數(shù)據(jù)線，（3）SCLK（串行時(shí)鐘）。時(shí)鐘/RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達(dá)31字節(jié)的字符組方式通信。其工作時(shí)功耗很低

30、，廣泛應(yīng)用于電話，傳真，便攜式儀器等產(chǎn)品領(lǐng)域。DS1302主要性能有：時(shí)實(shí)時(shí)鐘能計(jì)算2100年之前的秒、分、時(shí)、日、日期、星期、月、年的能力，還有閏年的調(diào)整能力；讀/寫時(shí)鐘或RAM數(shù)據(jù)時(shí)，有單字節(jié)和多字節(jié)傳送兩種方式；與DS1202/TTL兼容。DS1302引腳概述：X1,X2:振蕩源，外接32。768KHZ晶振;SCLK：串行時(shí)鐘輸入端。其電路圖如圖3-9：J!=lUL牛U310kFl1PI2八y1sVCC22P1uTEXTS13PISII。FT5s7I-7|h片呂l/Q；23.f.D31圖3-9時(shí)鐘電路圖3.7LCD顯示器設(shè)計(jì)對于本系統(tǒng)要有顯示裝置完成顯示功能。顯示器最好能夠顯示數(shù)據(jù)、圖形

31、?？紤]到同種LCD顯示器的屏幕越大體積越大，功耗越大的特點(diǎn)，在同類產(chǎn)品中選用了AMPIRE128X64液晶顯示模塊。該型號顯示器消耗電量比較低，可以滿足系統(tǒng)要求。該類液晶顯示模塊采用動態(tài)的液晶驅(qū)動，可用5V供電。以下為LCD顯示電路接線原理圖如圖3-11圖3-11液晶電路圖在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用LCD顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)有點(diǎn)：顯示質(zhì)量高：由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，LCD顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍。數(shù)字式接口：液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡單可靠,操作更加方便。體積小、重量

32、輕：液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕的多。功耗低：相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動IC上，因而耗電量比其他顯示器要少的多5。4軟件設(shè)計(jì)4.1主程序模塊設(shè)計(jì)主程序?qū)崿F(xiàn)的功能：與硬件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)便攜式甲醛檢測儀的各個(gè)功能。主要是檢測與顯示，時(shí)間調(diào)整與顯示，數(shù)據(jù)存儲。功能子函數(shù)的調(diào)用。見圖4-1圖4-1主程序流程圖4.2模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)(1)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的主要功能就是將經(jīng)放大器放大的模擬電壓信號轉(zhuǎn)化為MCU能夠處理的數(shù)字信號，并傳送給MCU。(2)ADC0832轉(zhuǎn)換的流程圖如下圖4-2圖4-2數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖4.3按鍵模

33、塊設(shè)計(jì)(1)按鍵時(shí)顯現(xiàn)人機(jī)對話的一個(gè)控制按鈕，通過按鍵的操作，對系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)送操作指令，后經(jīng)與MCU串行通信，然后在液晶上顯示。(2)按鍵查詢式的流程圖如下圖:圖4-3按鍵查詢式的流程圖4.4時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)DS1302模塊主要是用于設(shè)置時(shí)間和與MCU通信經(jīng)LCD顯示時(shí)間。時(shí)鐘模塊操作流程圖如下圖：圖4-4時(shí)鐘模塊操作流程圖4.5LCD顯示模塊設(shè)計(jì)LCD模塊在本系統(tǒng)中主要起著開界面漢字顯示，以及各控制效果的顯示。采用直接訪問方式。液晶顯示的操作流程圖如下圖4-5：圖4-5液晶顯示的操作流程圖重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文5系統(tǒng)仿真 5系統(tǒng)仿真5.1編譯軟件介紹Keil軟件簡介：單片機(jī)開發(fā)中

34、除必要的硬件外，同樣離不開軟件，我們寫的匯編語言源程序要變?yōu)镃PU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，這從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境(uVision

35、)將這些部份組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)】5。5.2主程序#include/調(diào)用外函數(shù)/#include#include#include#include#include#include/*初始化CPU*/voidinit_cpu()/初始化cPuEA=1;TR0=1;TR1=1;TMOD=0 x11;TH1=0 x3c;TL1=0 xb0;/*voidtime1(void)interrupt3using1TH1=(65536-50000)/256;TL1=(6

36、5536-50000)%256;keyval=P1;*/初始化CPU結(jié)束/voidmain_menu_initial()/LCD主菜單初始化./main1_menu0.menu_count=4;/有4個(gè)菜單項(xiàng)./main1_menu0.display=measurearray;/定義一個(gè)”開始測量“數(shù)組/main1_menu0.subs=NULL;main1_menu0.children_menus=measure_menu;/當(dāng)前菜單子菜單的指針main1_menu0.parent_menus=NULL;/還有“數(shù)據(jù)存儲”、“時(shí)間設(shè)置”/voidmeasure_menu_initial()/

37、“開始測量”菜單設(shè)置/measure_menu0.menu_count=2;measure_menu0.display=qr;/開始測量函數(shù),確認(rèn).measure_menu0.subs=start_measure_function;/開始測量函數(shù)measure_menu0.children_menus=NULL;measure_menu0.parent_menus=main1_menu;measure_menu1.menu_count=2;measure_menu1.display=qx;/開始測量函數(shù),消.measure_menu1.subs=NULL;measure_menu1.child

38、ren_menus=NULL;measure_menu1.parent_menus=main1_menu;void/還有voidstore_menu_initial()、time_menu_initial()/voidled_menu_pro()max_item=menu_led-menu_count;switch(keyval)case0:break;case1:/向上鍵.if(user_choosen=0)user_choosen=max_item;shuaxin=1;user_choosen-;break;/“向上”“向下”“確認(rèn)”“取消”鍵/if(shuaxin)/是否需要刷新LCD標(biāo)

39、志位.Clr_Scr();shuaxin=0;led_menu_show();voidled_menu_show()ucharn;max_item=menu_led-menu_count;if(max_item=4)/菜單項(xiàng)為3則表示為主菜單.for(n=0;n4;n+)draw_bmp(n*2,20,96,0,menu_ledn.display);select_item(user_choosen);/標(biāo)記出當(dāng)前菜單項(xiàng).elseswitch(temp_choosen)case0:/draw_bmp(0,20,96,0,measurearray);/“開始測量”數(shù)組break;default:b

40、reak;for(n=0;nmax_item;n+)draw_bmp(n+1)*2,20,32,0,menu_ledn.display);select_item(user_choosen+1);voidselect_item(ucharn)draw_bmp(n*2,2,16,0,curflag);voidstart_measure_function(void)/開始測量函數(shù)/main_Menu();/*主函數(shù)*/main()init_cpu();Init_Clock();init_lcd();Disp_Img(FirstPage);delay(2000);/延時(shí)/ClockMsg();Refr

41、esh();delay(2500);Clr_Scr();main_Menu();Clr_Scr();main_menu_initial();measure_menu_initial();store_menu_initial();time_menu_initial();communication_menu_initial();while(1)keyval=get_key();/讀鍵.led_menu_pro();/適當(dāng)延時(shí)防止因?yàn)椴粩嗖槊Χ馁M(fèi)大量CUP資源/重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文6結(jié)論 6結(jié)論目前，公共場所民用建筑室內(nèi)需要檢測甲醛氣體，同樣建筑材料中甲醛含量也需要檢測。由于甲醛含量超量的話，將對人體健康造成很大的影響。隨著使用天然氣的居民越來越多，天然氣存在的潛性危害、天然氣泄露也在一步步威脅著居民的身體健康，設(shè)計(jì)能夠滿足生活需要，攜帶方便的室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀迫在眉睫。針對目前的現(xiàn)狀，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵守體積小，質(zhì)量輕，性價(jià)比高的原則9。室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)前對該系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)功能的要求，綜合考慮采用AT89C52單片機(jī)為控制核心。由于所學(xué)知識的限制，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能不是很健全，但在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的過程中，讓