51單片機(jī)的室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的氣體質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要本論文研究設(shè)計(jì)了一種用于公共場(chǎng)所及室內(nèi)具有檢測(cè)及超限報(bào)警功能的室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)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-54~20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)通過(guò)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)處理規(guī)定的甲醛容許濃度和天然氣規(guī)定濃度時(shí)采用三極管驅(qū)動(dòng)的單音頻報(bào)警電路提設(shè)置。另外，該系統(tǒng)對(duì)濃度信號(hào)進(jìn)行了信號(hào)補(bǔ)償?shù)忍幚?，減少了測(cè)量誤差，因此，0-10ppm度為0.039ppm。關(guān)鍵詞:甲醛檢測(cè)/天然氣檢測(cè)/AT89C52單片機(jī)ABSTRACTThisthesisdesignofapaperforpublicplacesandindoortestingandover-limitalarmfunctionswithindoorairqualitytestingsystem.Itsdesignisbasedon89C51singlechip,withthechoiceofMQ-5gassensorsandCH20/S-10formaldehydesensorfromSwitzerlandmengbabocompany.Sensorsystemwilloutput4~20mAstandardsignalthroughthecoreADC0832forA/Dconversioncircuitafterconditioning,bythesingle-chipmicrocomputerfordataprocessing,atlastdisplaytheformaldehydeconcentrationontheLCD.Thearticledetailedthedataacquisitionsubsystem,dataprocessinganddatadisplayandalarmsystemcircuitdesignmethodandprocess.WhenthesamplingsiteswhentheformaldehydeandNaturalgasconcentrationexceeded，Tothesingle-transistordrivecircuitaudioalarmwillsoundthealarm，Testingstafftoremind.Atthesametime，Theconcentrationofformaldehyde,Canbesetthroughthesingle-chipprogramming.Inaddition,thesystemsignalsaconcentrationcompensationsignalprocessing,areductionofmeasurementerror,therefore,haveahighmeasurementaccuracy,andsimplestructure,excellentperformance.Therangeofthesystemfor0-10ppm,accuracy0.039ppm.Keywords:Formaldehydedetection,Naturalgasdetection,AT89C52single-chip目錄HYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINKHYPERLINK\l"br32"檢測(cè)主程序程序HYPERLINK\l"br32"271緒論1.1引言37%19.5℃40%氧化硫也很少。天然氣易燃易爆和空氣混合后，溫度達(dá)到550℃左右就會(huì)燃燒；其混合物濃度達(dá)到5%－15%，遇到火種就會(huì)爆炸。天然氣熱值高，約8500－10000千卡/米32.5倍左右。２概述2.1系統(tǒng)總概述A/D轉(zhuǎn)換器程序、控制程序、超標(biāo)報(bào)警、鍵盤(pán)檢測(cè)、數(shù)據(jù)顯示等。5分鐘后自動(dòng)進(jìn)入休眠模式，以降低電源消耗。和軟件的設(shè)計(jì)三大部分。2.2總體方案設(shè)計(jì)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(dòng)化程度低過(guò)感器與MQ-5大倍數(shù)的調(diào)整經(jīng)A/DMQ-5氣體傳感器由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感層,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(chǎng)自動(dòng)控制檢測(cè)并顯示甲醛濃度和煤氣、天然氣主要參數(shù)。2.3硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)部分主要包括：（MCU、A/D、時(shí)鐘芯片、LCD、外圍擴(kuò)展數(shù)據(jù)RAM）等芯片的選擇；硬件主電路設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)、液晶等功能模塊電路設(shè)計(jì)[1]。2.4軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)部分主要包括：編寫(xiě)語(yǔ)言的選擇、主程序/子程序流程的設(shè)計(jì)、功能模塊程序的編寫(xiě)、軟/51驅(qū)動(dòng)、檢測(cè)、液晶顯示、時(shí)鐘、鍵盤(pán)、模數(shù)軟換。2.5硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)如圖2-1圖2-1硬件電路結(jié)構(gòu)圖2.6軟件結(jié)構(gòu)軟件結(jié)構(gòu)如圖2-2系統(tǒng)初始化、按鍵掃描顯示選擇菜單測(cè)量相關(guān)設(shè)置數(shù)據(jù)處理上位機(jī)軟件對(duì)數(shù)據(jù)處理串行通信顯示數(shù)據(jù)圖2-2軟件結(jié)構(gòu)框圖3硬件設(shè)計(jì)3.1硬件設(shè)計(jì)主電路圖硬件設(shè)計(jì)住電路圖見(jiàn)附錄一。3.2硬件選擇3.2.1MCU的選擇與簡(jiǎn)介1）.單片機(jī)的概念和特點(diǎn)現(xiàn)代社會(huì)中，盡管PC機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍，但是，在工控領(lǐng)域，在日益追求小而精、輕而薄的自動(dòng)化控制器、自動(dòng)化儀器儀表、家電產(chǎn)品等方面,PC機(jī)仍有所不相適宜的地方。而工業(yè)控制、儀器儀表、家電產(chǎn)品等市場(chǎng)廣闊，要求PCI/O的單片機(jī)是指將微型計(jì)算機(jī)3個(gè)單元的多個(gè)分體中的主要功能用1個(gè)集成電路片即稱(chēng)為單片微型計(jì)算機(jī)，通常簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)。單片機(jī)具有以下特點(diǎn)：(1)8位單片機(jī)的ROM小于8/16KRAM小于256ROMRAM可分別擴(kuò)展至64K字節(jié)。(2)可靠性好。芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，其抗工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一般通用CPUROM通道均在一個(gè)芯片內(nèi)，故可靠性高。(3)易擴(kuò)展。片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件。芯片外部有許多供擴(kuò)展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。(4)控制功能強(qiáng)。為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中具有極豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。一般說(shuō)來(lái)，單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微處理器。(5)一般單片機(jī)內(nèi)無(wú)監(jiān)控程序或系統(tǒng)通用管理軟件，只放置有用戶(hù)調(diào)試好的應(yīng)用程序。但近年來(lái)也開(kāi)始出現(xiàn)了在片內(nèi)固化有BASIC解釋程序的單片機(jī)[4]。2）.單片機(jī)的發(fā)展與趨勢(shì)能化設(shè)備和各種家用電器等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著微電子工藝水平的提高，近十年來(lái)單片微型計(jì)算機(jī)有了飛速的發(fā)展。歸納起來(lái)，它是沿著兩條路發(fā)展的：在保留共同的CPU體系結(jié)構(gòu)，最基本的外設(shè)裝置（如異步串行口，定時(shí)外設(shè)裝置集成到芯片內(nèi)，在同一個(gè)家族內(nèi)繁衍滋生出各種型號(hào)的單片機(jī)。術(shù)，主要表現(xiàn)在一下幾點(diǎn)：(1)EFT(ElectricalFastTransient)技術(shù)(2)低噪音布線技術(shù)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)(3)采用低頻時(shí)鐘單片機(jī)在目前的發(fā)展形勢(shì)下，表現(xiàn)出幾大趨勢(shì)：可靠性及應(yīng)用水平越來(lái)越高，和internet連接已是一種明顯的走向；所集成的部件越來(lái)越多；功耗越來(lái)越低；和模擬電路結(jié)合越來(lái)越多。3）.單片機(jī)選擇(1)/MCU主要有51基本型和52增強(qiáng)型，而相比之下52型比51型功能更為強(qiáng)大，ROM和RAM存儲(chǔ)空間更大，52還兼容51指令系統(tǒng)。(2)AT89C52介紹AT89C52是美國(guó)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(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器(PEROM)和256Kbytes的隨機(jī)ATMEL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FLASHAT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)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(xiě)FLASH閃存存儲(chǔ)器1000次寫(xiě)/擦循環(huán)時(shí)鐘頻率：0Hz—24MHz三級(jí)加密存儲(chǔ)器256字節(jié)內(nèi)部RAM32個(gè)可編程I/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)鐘電路圖3-1引腳圖3.2.2單片機(jī)最小系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)介紹完以上的單片機(jī)系統(tǒng)的核心芯片之后，我們采用AT89C52來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)能運(yùn)行起來(lái)的需求最小的系統(tǒng)，電路圖見(jiàn)圖3-2：圖3-2單片機(jī)最小系統(tǒng)圖AT89C52下面詳細(xì)介紹其中的兩個(gè)電路。（1）晶振電路89c52內(nèi)，此方式常用于多片89C52單片機(jī)同時(shí)工作，以便于各單片機(jī)的同步，一般要求外部信號(hào)高電平的持續(xù)時(shí)間大于20ns.且為頻率低于12MHz的方波。對(duì)于CHMOS工藝的單片機(jī)，外部時(shí)鐘要由XTAL1端引入，而XTAL2端應(yīng)懸空。本系統(tǒng)中為了盡量降低功耗的原則，采用了內(nèi)部時(shí)鐘方式。電路圖如圖3-3：圖3-3晶振電路圖在89C52單片機(jī)的內(nèi)部有一個(gè)震蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體（簡(jiǎn)稱(chēng)晶振）就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)C1和C25—30pF，典型值是22pF，晶振CYS選擇的是12MHz。（2）復(fù)位電路據(jù)……..因此，任何單片機(jī)在開(kāi)始工作前，都必須進(jìn)行一次復(fù)位過(guò)程，使單片機(jī)處于一種確定的狀態(tài)。復(fù)位電路原理：當(dāng)在89C52單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器一種是上電與按鍵均有效的復(fù)位，上電復(fù)位位見(jiàn)圖3-4，要求接通電源后，單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位電路如下圖所示。上電瞬間RST引腳獲得高電平，隨著電容C1的充電，RST引腳的高電平將逐漸下降。圖3-4上電復(fù)位電路圖RST引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（2進(jìn)行復(fù)位操作。該電路典型的電阻和電容參數(shù)為：晶振為12MHz時(shí)，C1為22uF：R1為8.2K；振為6MHz時(shí)，C1為22uF，R1為1.S9未按下是上電復(fù)位電路，RST腳的電壓與VCCRST腳上的電壓才慢慢下降。選擇合理的充電常數(shù)，就能保證在開(kāi)關(guān)按下時(shí)是RST端有兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平從而使AT89C52RST端通過(guò)電阻與VCC電源接通，通過(guò)電阻的分壓就可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。復(fù)位電路圖如圖3-5：圖3-5復(fù)位電路圖3.2.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)MCU識(shí)別硬件的選擇有很大的關(guān)系[4]。甲醛傳感器的選擇：甲醛傳感器由甲醛探頭CH20/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AL2O3陶瓷管、SnO2敏感層,測(cè)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(cè)量電路測(cè)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(hào)，該電壓信號(hào)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(guò)國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)報(bào)警。MQ-5傳感器通過(guò)+熱氣對(duì)敏感層加熱，當(dāng)有煙霧性煤氣接觸單敏感層會(huì)產(chǎn)生電壓信號(hào)經(jīng)AD0832與AT89C52單片機(jī)相連超過(guò)國(guó)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(chēng)測(cè)量范圍最大負(fù)荷工作壽命輸出甲醛傳感器0-10ppm50ppm空氣中3年1200±300nA/ppm4-20m0.05ppm分辨率溫度范圍壓力范圍響應(yīng)時(shí)間(T-20℃to45℃大氣壓±10%〈50seconds濕度范圍零點(diǎn)輸出(純凈空體，20℃)最大零點(diǎn)漂移(20℃to40℃)長(zhǎng)期漂移-20℃to45℃〈0.1ppm0.1ppm〈2%/每月推薦負(fù)載值線性度輸出重量10Ω線性約32克表3-4MQ-5氣體傳感器參數(shù)表名稱(chēng)加熱電壓MQ—5氣體傳感器5.0V±0.2VACorDC可調(diào)負(fù)載電阻加熱電阻31Ω±3Ω室溫加熱功耗≤900mW≤15VACorDC-10℃-50℃回路電壓使用溫度儲(chǔ)存溫度相對(duì)濕度氧氣濃度敏感體電阻濃度斜率標(biāo)準(zhǔn)工作條件-20℃-70℃小于95%Rh21%(標(biāo)準(zhǔn)條件)10KΩ-60KΩ≤0.6溫度：20℃±2℃Vc:5.0V±0.1V相對(duì)濕度：65%±5%Vh:5.0V±0.1V預(yù)熱時(shí)間探測(cè)范圍不少于24小時(shí)300-5000ppm液化氣，天然氣，煤氣。3.2.4模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇與簡(jiǎn)介（1A/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ADCA/D近型ADC包括11SAR1周期完成1,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0～5V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為模數(shù)轉(zhuǎn)換器件。電路圖見(jiàn)圖3-6如下：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0~5V之間；??·工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32μS；·一般功耗僅為15mW；??·8P、14P—DIP（雙列直插）、PICC多種封裝；??·商用級(jí)芯片溫寬為0°Cto+70°C，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為?40°Cto+85°C；??芯片接口說(shuō)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(hào)輸入，選擇通道控制；??·DO數(shù)據(jù)信號(hào)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(jí)，可以適應(yīng)壓輸入在0~5V32μS接和處理器控制變的更加方便。通過(guò)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(duì)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、DODIDO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A/DCS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(kāi)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(hào)。在第1個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前DI23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，（4）測(cè)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。3.2.5按鍵選擇與簡(jiǎn)介以及和LCD連接顯示運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行結(jié)果。鍵盤(pán)分為：獨(dú)立式和矩陣式兩類(lèi)，每一類(lèi)按其編碼方法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(jiàn)圖3-7：圖3-7按鍵電路圖獨(dú)立式按鍵是直接用I/O根I/OI/O口線之間不會(huì)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(kāi)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(pán)抖動(dòng)的消除：抖動(dòng)的消除大致可以分為硬件削抖和軟件削抖。過(guò)削抖電路后使按鍵的電平信號(hào)只有兩種穩(wěn)定狀態(tài)。毫秒的延時(shí)，待接通時(shí)的前沿抖動(dòng)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(guò)數(shù)毫秒延時(shí)，待后沿抖動(dòng)消失后再判別鍵是否釋放。時(shí)削抖的方法。3.2.6外圍擴(kuò)充存儲(chǔ)器基于AT89C52單片機(jī)具有8KBROM256B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM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(chǔ)芯片是一種很好的選擇，選定了AT24C128存儲(chǔ)器。電路圖見(jiàn)圖3-8：圖3-8外圍擴(kuò)充存儲(chǔ)電路圖3.2.7時(shí)鐘芯片選擇與簡(jiǎn)介際生產(chǎn)所用的開(kāi)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)RAM31RES2）I/O3）SCLK/RAM的讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)以一字節(jié)或多達(dá)31傳真，便攜式儀器等產(chǎn)品領(lǐng)域[3]。DS13022100/寫(xiě)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。DS1302X1,X232。768KHZSCLK時(shí)鐘輸入端。其電路圖如圖3-9：圖3-9時(shí)鐘電路圖3.2.8上拉電阻在主電路圖中接在P0口處有一個(gè)排阻RP1P0口沒(méi)有內(nèi)接上拉電阻，為了為P0RP1P0口有穩(wěn)定的電平。電路連接圖如圖3-10:圖3-10上拉電阻電路圖3.2.9液晶顯示器簡(jiǎn)介對(duì)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?？紤]到同種LCD用了AMPIRE128X64統(tǒng)要求。該類(lèi)液晶顯示模塊采用動(dòng)態(tài)的液晶驅(qū)動(dòng)，可用5V供電。以下為液晶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)用液晶顯示器作為輸出器件有以下幾個(gè)有點(diǎn)：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，液晶顯示器畫(huà)質(zhì)高且不會(huì)閃爍。操作更加方便。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(duì)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(dòng)IC上，因而耗電量比其他顯示器要少的多[5]。3.2.10報(bào)警電路增加。壓電蜂鳴器，當(dāng)在蜂鳴器兩引腳上加3～15V直流工作電壓，就能產(chǎn)生3kHZ左10mA組成的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng),基于本系統(tǒng)的需求和功耗要求，只需要基本的報(bào)警功能即可，我選擇采用的是三極管驅(qū)動(dòng)的單音頻報(bào)警電路。以下為報(bào)警電路接線圖如圖3-12圖3-12報(bào)警電路圖3.2.11硬件仿真環(huán)境介紹ProteusISIS是英國(guó)Labcenter于Windows(SPICE)軟件的特點(diǎn)是：℃實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICERS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤(pán)和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等?！?8000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。℃也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如KeilC51uVision2等軟件?！鍿PICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。本章介紹ProteusISIS軟件的工作環(huán)境和一些基本操作。本章小結(jié)效率與質(zhì)量。4軟件設(shè)計(jì)4.1編寫(xiě)語(yǔ)言的選擇對(duì)于單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用中，逐漸引入了高級(jí)語(yǔ)言，C語(yǔ)言就是其中的一種。匯編語(yǔ)言的可控性較高級(jí)語(yǔ)言來(lái)說(shuō)更具優(yōu)越性。程序編寫(xiě)語(yǔ)言比較常見(jiàn)的有C高。C理器都支持C容易閱讀、維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，且編寫(xiě)的模塊程序易于移植。基于C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的優(yōu)缺點(diǎn)，本系統(tǒng)采用C語(yǔ)言編寫(xiě)方法。軟件編寫(xiě)的主體思路是將系統(tǒng)按功能用查詢(xún)式方式編寫(xiě)的。4.2編譯軟件介紹Keil軟件簡(jiǎn)介：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MCS-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前最流行開(kāi)發(fā)MCS-51來(lái)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(kù)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(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uVisionKeil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤(pán)空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)[5]。4.3主程序模塊是檢測(cè)與顯示，時(shí)間調(diào)整與顯示，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。功能子函數(shù)的調(diào)用。見(jiàn)圖4-118讀鍵開(kāi)始顯示主菜單顯示時(shí)間初始化CPU初始化LCD初始化時(shí)鐘顯示開(kāi)機(jī)畫(huà)面圖4-1主程序流程圖4.4模數(shù)轉(zhuǎn)換(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(hào)轉(zhuǎn)化為MCU能夠處理的數(shù)字信號(hào)，并傳送給MCU。(2)ADC0832轉(zhuǎn)換的流程圖如下圖4-2開(kāi)始結(jié)束使能芯片送入指定寄存器字節(jié)數(shù)據(jù)校驗(yàn)讀取2字節(jié)數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)輸入通道控制字圖4-2數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖4.5按鍵模塊(1)按鍵時(shí)顯現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的一個(gè)控制按鈕，通過(guò)按鍵的操作，對(duì)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(xún)式的流程圖如下圖:按調(diào)鍵用鍵程延值序時(shí)傳入程送口序N按按鍵鍵按下放？？YN釋Y圖4-3按鍵查詢(xún)式的流程圖4.6時(shí)鐘模塊(1)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。(2)時(shí)鐘模塊操作流程圖如下圖：開(kāi)始結(jié)束初始化向DS讀取字節(jié)數(shù)據(jù)向DS寫(xiě)入字節(jié)數(shù)據(jù)保護(hù)寄存器操作圖4-4時(shí)鐘模塊操作流程圖4.7液晶顯示模塊LCD模塊在本系統(tǒng)中主要起著開(kāi)界面漢字顯示，以及各控制效果的顯示。采用直接訪問(wèn)方式。液晶顯示的操作流程圖如下圖4-5：入口否讀狀態(tài)字忙?是寫(xiě)指令代碼/顯數(shù)示數(shù)據(jù)讀顯示據(jù)圖4-5液晶顯示的操作流程圖5系統(tǒng)仿真用的是軟件仿真，使用的是proteus軟件。Proteus軟件由ISIS和ARES兩個(gè)軟件構(gòu)成，其中ISIS是原理圖編輯與仿真軟件，ARES是布線編輯軟件。本次系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)其中的原理圖編輯和PCB布線proteus軟件中的ISIS和KeiluVision進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試[8]。當(dāng)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)都完成的時(shí)候就可以看到虛擬的基于單片機(jī)的低功耗計(jì)數(shù)系統(tǒng)的運(yùn)行，以下為仿真效果：一、編譯結(jié)束，添加HEX文件單擊PROTEUS運(yùn)行按鈕，本系統(tǒng)主界面顯示圖如圖5-1所示圖5-1主界面顯示圖45-2圖5-2功能界面三、選擇“開(kāi)始測(cè)量”，單擊“OK”鍵，便有下面測(cè)量選擇界面，如圖5-322圖5-3測(cè)量選擇界面四、再按“OK”，則顯示檢測(cè)數(shù)據(jù)，范圍0-10ppm.如圖5-4圖5-4測(cè)量界面顯示圖五、4個(gè)功能的操作和演示是相同的，以下為“時(shí)間設(shè)置”顯示圖，如圖5-5圖5-5當(dāng)前時(shí)間顯示圖“開(kāi)始測(cè)量”“數(shù)據(jù)存儲(chǔ)”“時(shí)間設(shè)置”“通訊設(shè)置”等4個(gè)基本功能，后由于條件所限，我們并未做出全部的功能，但這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，收獲還是很多的！今后我們會(huì)進(jìn)一步進(jìn)完善該系統(tǒng)。結(jié)束語(yǔ)眉睫。針對(duì)目前的現(xiàn)狀，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵守體積小，質(zhì)量輕，性?xún)r(jià)比高的原則[9]。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(shí)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(guò)程中，讓我學(xué)會(huì)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，和養(yǎng)成了系統(tǒng)思考的思維方式。量檢測(cè)系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)。同時(shí)由于本設(shè)計(jì)是采用在proteus上進(jìn)行仿真，在keil軟件上進(jìn)行編程，最MQ-5氣體傳感號(hào)，經(jīng)AD0832轉(zhuǎn)換輸入單片機(jī)。致謝的道理。。和小組搭檔的全心幫助，所以一個(gè)個(gè)看似復(fù)雜的問(wèn)題便迎刃而解。的全心的幫助，我才能比較順利地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。謝謝你們！25參考文獻(xiàn)[1]何立民.《MCS-51.[2]北京：電子工業(yè)出版社，2000年．[3]新民.《智能儀器原理及設(shè)計(jì)》哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1995。[4]華成英.童詩(shī)白.《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第三版》北京:高等教育出版社,2004.4.[5]馬忠梅等.《單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)》北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1997[6]李剛林凌王焱編著新概念單片機(jī)教程.天津大學(xué)出版社，2004年[7]彭愛(ài)華.《單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言C51M〕.北京工業(yè)出版社，1999。[8]何立民.《MCS-51.[9]arek,H.P.Trah,Y.Suzuki.SensorsforAutomotiveechnology[M],2004.[10]R.C.etal.DynamicMulti-sensorDataFusionSystemforIntelligentRoboticsandAutomation[M],199826附錄附錄一硬件設(shè)計(jì)主電路圖27附錄二檢測(cè)主程序程序#include<AT89X52.H>#include<ctype.h>#include<string.h>#include<stdlib.h>#include<stdio.h>#include<math.h>//調(diào)用外函數(shù)//#include<LCD.h>/**********初始化CPU************/voidinit_cpu()//初始化cPu{EA=1;TR0=1;TR1=1;TMOD=0x11;TH1=0x3c;TL1=0xb0;}/*voidtime1(void)interrupt3using1{TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;keyval=P1;}*//初始化CPU結(jié)束////LCD主菜單初始化.//voidmain_menu_initial(){main1_menu[0].menu_count=4;//有4個(gè)菜單項(xiàng).//main1_menu[0].display=measurearray;main1_menu[0].subs=NULL;//定義一個(gè)”開(kāi)始測(cè)量“數(shù)組//main1_menu[0].children_menus=measure_menu;//當(dāng)前菜單子菜單的指針main1_menu[0].parent_menus=NULL;……//還有“數(shù)據(jù)存儲(chǔ)”“時(shí)間設(shè)置”……//}voidmeasure_menu_initial()//“開(kāi)始測(cè)量”菜單設(shè)置//{measure_menu[0].menu_count=2;measure_menu[0].display=qr;//開(kāi)始測(cè)量函數(shù),確認(rèn).measure_menu[0].subs=start_measure_function;//開(kāi)始測(cè)量函數(shù)measure_menu[0].children_menus=NULL;measure_menu[0].parent_menus=main1_men