一氧化碳報(bào)警器設(shè)計(jì)

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本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）論文題目 ： 一氧化碳報(bào)警器設(shè)計(jì)姓名 ：學(xué)號(hào) ： 09045105班級(jí) ： 090451年級(jí) ： 09 級(jí)專(zhuān)業(yè) ： 電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 ： 機(jī)械與電子工程學(xué)院指導(dǎo)教師 ：完成時(shí)間 ： 2013 年 5 月 24 日作 者 聲 明本人以信譽(yù) 鄭 重聲明：所呈交的學(xué)位 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論 文），是本人在指 導(dǎo) 教師 指 導(dǎo) 下由本人獨(dú)立撰寫(xiě)完成的，沒(méi)有剽竊、抄 襲 、造假等 違 反道德、學(xué) 術(shù)規(guī) 范和其他侵 權(quán) 行 為 。文中引用他人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、 圖 件、 資 料均已明確 標(biāo)注出，不包含他人成果及 為獲 得 東華 理工大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或 證書(shū) 而使用 過(guò) 的材料。 對(duì) 本 設(shè)計(jì) （論 文）的研究做出重要 貢 獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式 標(biāo) 明。本 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論 文）引起的法律 結(jié) 果完全由本人承擔(dān)。本 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論 文）成果 歸東華 理工大學(xué)所有。特此聲明。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者（簽字）：簽字日期： 年 月 日本人聲明： 該 學(xué)位 論 文是本人指 導(dǎo) 學(xué)生完成的研究成果，已 經(jīng)審閱過(guò)論文的全部?jī)?nèi)容，并能 夠 保 證題 目、關(guān) 鍵詞 、摘要部分中英文內(nèi)容的一致性和準(zhǔn)確性。學(xué)位 論 文指 導(dǎo) 教 師簽 名： 年 月 日一氧化碳報(bào)警器的設(shè)計(jì)Carbon monoxide alarm design2013 年 5 月 24 日摘 要隨著我國(guó)可燃?xì)怏w的變革，煤氣和天然氣已成為多數(shù)家庭的燃料。每年都會(huì)有一氧化碳中毒引起的事件。一氧化碳?xì)怏w報(bào)警器是一種可以對(duì)室內(nèi)一氧化碳的濃度進(jìn)行檢測(cè)，濃度超過(guò)一定時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。廣泛應(yīng)用于居民家庭大大降低煤氣中毒事故的發(fā)生率，保障了人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全，具有重要的實(shí)用價(jià)值。對(duì)于傳統(tǒng)的氣體檢測(cè)裝置比較昂貴并且需要專(zhuān)業(yè)人士的檢修和維護(hù)的缺點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一種便攜式一氧化碳?xì)怏w報(bào)警器。設(shè)計(jì)采用 COMS 工藝的低功耗單片機(jī) ATC89C52 來(lái)控制整個(gè)檢測(cè)裝置，檢測(cè)裝置由幾個(gè)部分組成：傳感器模塊，數(shù)據(jù)采集處理模塊，顯示模塊，報(bào)警模塊機(jī)。整個(gè)報(bào)警器的測(cè)量保護(hù)功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。關(guān)鍵詞 ：一氧化碳； 氣體檢測(cè)； 自動(dòng)報(bào)警； 單片機(jī)東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) ABSTRACTⅡABSTRACTWith the change of combustible gas, gas, and natural gas has become the fuel of most families. Every year, carbon monoxide poisoning caused by events.Carbon monoxide is a gas alarm can detect the indoor concentration of carbon monoxide, will be issued when the concentration exceeds a certain alarm signal. Widely used in household greatly reduce the incidence of gas poisoning accident, protect people's lives and property safety, has important practical value.For conventional gas detection devices are expensive and require professional repair and maintenance shortcomings, we designed a portable carbon monoxide gas alarm. COMS technology design uses low-power microcontroller ATC89C52 to control the entire detection means for detecting device consists of several components: a sensor module, data acquisition and processing module. Display module, the alarm module unit. Measuring and protecting the entire alarm function, simple structure, stable performance, economical and practical.Key words: CO gas; detection ; alarm ; SCM東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄目 錄緒 論 .1選題的目的和背景 1國(guó)內(nèi)外應(yīng)用與研究現(xiàn)狀 1本課題研究的意義 2課題的基本思路及采用方法 2第一章 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .31.1 系統(tǒng)的特征 .31.2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和原則 .31.3 系統(tǒng)的模塊 .31.4 系統(tǒng)的流程 .3第二章 單片機(jī)控制 42.1 單片機(jī)系統(tǒng)最小系統(tǒng) .52.1.1 晶振電路 52.1.2 復(fù)位電路 42.2 按鍵選擇設(shè)計(jì) .62.3 擴(kuò)充外圍存儲(chǔ)器 .72.4 時(shí)鐘芯片選擇與設(shè)計(jì) .72.5 上拉電阻的選擇 .8第三章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì) .103.1 一氧化碳傳感器 103.2 A/D 轉(zhuǎn)換電路 .11第四章 顯示模塊 .134.1 LCD 顯示原理 .134.2 LCD 的顯示設(shè)計(jì) .13第五章 聲光報(bào)警模塊 .155.1 蜂鳴器原理 155.2 設(shè)計(jì)電路 15第六章 軟件工作流程及軟件編寫(xiě) 176.1 軟件結(jié)構(gòu) .176.2 主程序模塊的設(shè)計(jì) 176.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì) 186.4 按鍵模塊的設(shè)計(jì) 196.5 時(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì) 206.6 液晶顯示模塊的設(shè)計(jì) 20結(jié) 論 .22致 謝 .23附 錄 .25附錄一 硬件設(shè)計(jì)圖 25東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論緒 論選題的目的和背景一氧化碳（CO）為無(wú)色、無(wú)味、無(wú)刺激性氣體，比重 0.967，幾乎不溶于水，不易被活性炭吸附。當(dāng)碳物質(zhì)燃燒不完全時(shí)，可產(chǎn)生 CO，如人體短時(shí)間內(nèi)吸收較高濃度的 C0，或濃度雖低，但吸時(shí)間較長(zhǎng)，均可造成急性中毒。CO 與血紅蛋白結(jié)合能力超過(guò)氧和血紅蛋白的結(jié)合能力的 200-300 倍，當(dāng) CO 與血紅蛋白結(jié)合形成的碳氧血紅蛋白含量達(dá)到 5%時(shí)，就會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生慢性損害，達(dá)到 60%時(shí)就會(huì)昏迷，達(dá)到 90%就會(huì)死亡。唐山開(kāi)灤集團(tuán)中潤(rùn)煤化工有限公司甲醇分廠，利用煉焦過(guò)程產(chǎn)生的焦?fàn)t氣，經(jīng)過(guò)凈化、濕脫硫、壓縮、精脫硫、合成、精餾等工段生產(chǎn)出高品質(zhì)甲醇。凈化后焦?fàn)t氣主要含量是 CO,在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)周?chē)豢杀苊獾挠忻簹獯嬖冢绻h(huán)境中 CO 含量超出安全范圍，常人很難發(fā)現(xiàn)，為了保證人們生命健康和正常生產(chǎn)不受影響，實(shí)時(shí)檢測(cè) CO 含量十分重要。由此可見(jiàn)報(bào)警器無(wú)論是在人們的日常生活中，還是在煤礦等工業(yè)生產(chǎn)中都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，所以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量周?chē)h(huán)境中的可燃性氣體，有毒有害氣體泄露，對(duì)保護(hù)人民的身體健康和財(cái)產(chǎn)安全有重要意義。所以基于單片機(jī)設(shè)計(jì)制作一氧化碳報(bào)警器，來(lái)保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。國(guó)內(nèi)外應(yīng)用與研究現(xiàn)狀河南因特 IntePG610 系列便攜式氣體檢測(cè)報(bào)警儀該氣體探測(cè)器為擴(kuò)散方式檢測(cè)氣體濃度，也可采用外置吸氣泵抽樣檢測(cè)，采用進(jìn)口電化學(xué)傳感器（可燃?xì)鉃榇呋紵剑?，具有極好的靈敏度和出色的重復(fù)性；該氣體使用有機(jī)發(fā)光顯示屏，自發(fā)光，視角廣，高亮度和清晰度，5 米外仍能清楚看到檢測(cè)數(shù)據(jù)，抗震性能好，耐低溫，適用于各種復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境。對(duì)于國(guó)外進(jìn)口的產(chǎn)品，例如法國(guó) Odum 便攜式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀、日本的新空間便攜式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀、可燃?xì)怏w探測(cè)器 ISC 美國(guó)；國(guó)內(nèi)比較有代表性的產(chǎn)品像：沈陽(yáng) Ai 二堡儀器有限公司 GP.09C 便攜式可燃?xì)怏w檢測(cè)儀北京燕山時(shí)代儀器有限公司 KS.3 類(lèi)型遠(yuǎn)程數(shù)字顯示可燃?xì)怏w變送器。產(chǎn)品之間沒(méi)有太大的差異，唯一一點(diǎn)產(chǎn)品的差異在家里設(shè)計(jì)和國(guó)外主要是在監(jiān)測(cè)和控制的單一芯片傳感器選擇，業(yè)務(wù)方面的用戶(hù)界面以方便外國(guó)的產(chǎn)品，功能更完整的。 [1]東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論本課題研究的意義在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展中，現(xiàn)代化的發(fā)展給人類(lèi)帶了很大的方便，但與此同時(shí)，人生安全越來(lái)越受到人們的重視，一氧化碳在工業(yè)領(lǐng)域所給我們帶來(lái)的方便不言而喻，但它對(duì)人體的危害也是顯而易見(jiàn)的。所以我們?cè)O(shè)計(jì)一款基于單片機(jī)控制的一氧化碳檢測(cè)儀，對(duì)一氧化碳進(jìn)行檢測(cè)，為人們提供了安全的保障。課題的基本思路及采用方法論文所完成的任務(wù)是針對(duì)日常的煤氣泄漏事故設(shè)計(jì)一個(gè)根據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)，并且具有體積小，質(zhì)量小，抗干擾能力強(qiáng)，價(jià)格低廉，可靠性高的特點(diǎn)，用傳感器來(lái)采集空氣中有害氣體的量，并且數(shù)碼管上的顯示其值。系統(tǒng)主要由不同的傳感器檢測(cè)模塊，檢測(cè)空氣中的不同有害氣體的濃度，ATC89C52為核心。系統(tǒng)由顯示模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，報(bào)警模塊機(jī)，等功能模塊組成。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)第一章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.1 系統(tǒng)的特點(diǎn)從功能上講有一氧化碳體檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)該能夠快速提供真實(shí)準(zhǔn)確的一氧化碳?xì)怏w的實(shí)時(shí)狀況，并且實(shí)現(xiàn)一定的報(bào)警作用，以達(dá)到提醒人們及時(shí)的做出反應(yīng)。同時(shí)一氧化碳?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)也具有如下特征：(1) 有效地準(zhǔn)確測(cè)量。(2) 系統(tǒng)反應(yīng)快，穩(wěn)定性高。(3) 執(zhí)行裝置可靠。1.2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和原則一氧化碳檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程。根據(jù)一氧化碳?xì)怏w檢測(cè)器的特點(diǎn)，確定如下設(shè)計(jì)原則：(1) 成本低廉并能對(duì)一氧化碳準(zhǔn)確報(bào)警。(2) 該產(chǎn)品不需專(zhuān)業(yè)人員操作，只要放在合適位置，連續(xù)使用方便，操作簡(jiǎn)單易懂。(3) 能起到預(yù)防一氧化碳中毒的效果，使人們安全放心的工作。(4) 出現(xiàn)一氧化碳漏或者著火時(shí)，報(bào)警器能夠立即鳴笛報(bào)警，告之工作人員及時(shí)采取措施。1.3 系統(tǒng)的模塊（1） 單片機(jī)控制模塊（2） 傳感器感應(yīng)模塊（3） 顯示模塊（4） 報(bào)警模塊1.4 系統(tǒng)的流程設(shè)計(jì)以 ATC89C52 單片機(jī)核心的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)儀器，直接有一氧化碳傳感器東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 主控電路設(shè)計(jì)3采集有害氣體，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集電量的轉(zhuǎn)換，得到被測(cè)對(duì)象的數(shù)據(jù)由單片機(jī)綜合分析以后，送到數(shù)碼管上顯示，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的某一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)判斷空氣中的濃度是否超標(biāo)，若超標(biāo) ,控制報(bào)警電路報(bào)警 ,同時(shí)向報(bào)警命令，以提醒人們及時(shí)的通風(fēng)換氣。AT89C52CO 傳感器A/D 轉(zhuǎn)換信號(hào)處理LCD 顯示按鍵模塊時(shí)鐘外圍存儲(chǔ)器報(bào)警模塊東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 主控電路設(shè)計(jì)第二章 主控電路設(shè)計(jì)2.1 單片機(jī)系統(tǒng)最小系統(tǒng)如圖所示為 AT89C52 的需求最小的系統(tǒng)如圖 2-1：圖 2-1 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖單片機(jī)最小系統(tǒng)是包括晶振電路和復(fù)位電路，晶振電路時(shí)為和單片機(jī)的內(nèi)部晶振一起構(gòu)成時(shí)鐘信號(hào)，產(chǎn)生機(jī)器周期。2.1.1 晶振電路時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生有兩種方式：內(nèi)部時(shí)鐘方式，和外部時(shí)鐘方式。為了盡量降低功耗，本系統(tǒng)中采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。電路圖如圖 2-2。圖 2-2 晶振電路圖東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 主控電路設(shè)計(jì)把石英晶體連接在 AT89C52 的 XTAL1 和 XTAL2 的倆個(gè)引腳上與內(nèi)部的電容和電阻構(gòu)成自激振蕩電路用來(lái)產(chǎn)生機(jī)器周期，電容器 C1 和 C2 穩(wěn)定頻率和快速起振，晶振 CRY 選擇的是 12MHz。2.1.2 復(fù)位電路復(fù)位電路由上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種方式共同構(gòu)成。開(kāi)關(guān)未按下是上電復(fù)位電路，上電復(fù)位電路在上電的瞬間，由于電容上的電壓不能突變，電容處于充電（導(dǎo)通）狀態(tài)，故 RST 腳的電壓與 VCC 相同。隨著電容的充電，RST 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 AT89C52 內(nèi)部復(fù)位。開(kāi)關(guān)按下時(shí)是按鍵手動(dòng)復(fù)位電路，RST 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。圖 2-3 復(fù)位電路2.2 按鍵選擇設(shè)計(jì)（1）系統(tǒng)只有 UP、DOWN、OK、CANCEL 4 個(gè)按鍵來(lái)控制，采用獨(dú)立式按鍵。電路圖見(jiàn)圖 2-4。圖 2-4 按鍵電路圖（2）按鍵輸入部為低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開(kāi)時(shí)（P1 口內(nèi)部接有上拉電阻） ，I/O 口線有確定的高電平，所以就不需要再外接上拉電阻。（3）按鍵 UP，DOWN，OK，CANCEL 是用來(lái)控制菜單的功能的，分別為東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 主控電路設(shè)計(jì)上，下，確認(rèn)和取消，的不同功能，并且可已調(diào)整時(shí)間。2.3 擴(kuò)充外圍存儲(chǔ)器AT89C52 單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器（ROM）只有 8KB，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）只有256B。為方便保存報(bào)警的數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，現(xiàn)用 FM24C128 存儲(chǔ)器來(lái)擴(kuò)充存儲(chǔ)。可以在 EA 為低電平時(shí)工作，將報(bào)警發(fā)生的時(shí)間日期，濃度值等參數(shù)記錄在芯片中。圖 2-5 外圍擴(kuò)充存儲(chǔ)電路圖2.4時(shí)鐘芯片選擇與設(shè)計(jì)（1）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(guò)串行接口與單片機(jī)通信。而通信時(shí)，僅需要 3 個(gè)口線：①RES（復(fù)位） ，②I/O 數(shù)據(jù)線，③SCLK（串行時(shí)鐘） 。（2） （2）DS1302 功能有：時(shí)鐘能自動(dòng)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；數(shù)據(jù)的傳送有單字節(jié)和多字節(jié)傳送兩種方式，并且可與 DS1202/TTL 兼容。表 2-1 時(shí)鐘控制字對(duì)照命令字 各位內(nèi)容寄存器名寫(xiě)操作 讀操作取值范圍 7 6 5 4 3～0秒寄存器 80H 81H 00～59 CH 10SEC SEC時(shí)寄存器 84H 85H01～12 00～2312/24010/（A/P）HR HR日寄存器 86H 87H01～28，29、30、310 0 10DATE DATE東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 主控電路設(shè)計(jì)（3）DS1302 引腳概述：X1，X2，32.768KHZ 晶振共同構(gòu)成震蕩電路；SCLK為串行時(shí)鐘輸入端。（4）DS1302 數(shù)據(jù)輸入/輸出時(shí)序數(shù)據(jù)輸入是在輸入命令字的 8 個(gè) SCLK 周期之后，后 8 個(gè) SCLK 周期中的上升沿觸發(fā)，數(shù)據(jù)從 0 位開(kāi)始。如果有額外的 SCLK 周期，它們將被忽略。數(shù)據(jù)輸出是在輸出命令字的 8 個(gè) SCLK 周期之后，后 8 個(gè) SCLK 周期中的下降沿觸發(fā)，數(shù)據(jù)從 0 位開(kāi)始。需要注意的是，第一個(gè)數(shù)據(jù)位在命令字節(jié)的最后一位之后的第一個(gè)下降沿被輸出。RST 保持高電平，如果有額外的 SCLK 周期，將重新發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)，即多字節(jié)傳送。圖 2-8 時(shí)鐘電路圖2.5上拉電阻的選擇AT89C52 中沒(méi)有上拉電阻，為使 PO 口有確定的高電平，因此要接上排阻RP1，確保有 P0 口有穩(wěn)定的電平。 月寄存器 88H 89H 01～12 0 0 010MMONTH周寄存器 8AH 8BH 01～07 0 0 0 0 DAY年寄存器 8CH 8DH 01～99 10YEAR YEAR保護(hù)寄存器 8EH 8FH WP 0 0 0 0慢充電寄存器 90H 91HTCSTCS TCSTCSDSDSRSRS時(shí)鐘突發(fā)寄存器 BEH BFH東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第二章 主控電路設(shè)計(jì)圖 2-9 上拉電阻電路圖東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì)第三章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì)3.1 一氧化碳傳感器一氧化碳傳感器選用 CO/CF-1000 探頭組成，如下表 3-1。表 3-1 一氧化碳傳感器參數(shù)（2）AT89C52 只能識(shí)別數(shù)字量，不能識(shí)別模擬量。從一氧化碳傳感器傳過(guò)來(lái)的信號(hào)要經(jīng)過(guò)放大，轉(zhuǎn)換等處理才可以傳到 AT89C52。假若每一路都設(shè)置放大、濾波等，電路就會(huì)很復(fù)雜并且成本會(huì)很高，因此信號(hào)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(kāi)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(kāi)關(guān)電阻和器件的封裝形式。總之?dāng)?shù)據(jù)采集與硬件的選擇有很大的關(guān)系。（3）測(cè)量電路測(cè)量電路由 CO/CF-1000 一氧化碳傳感器、ADC0832 組成。當(dāng)空氣被內(nèi)部的采樣系統(tǒng)接收后，產(chǎn)生一個(gè)與一氧化碳濃度成正比的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)經(jīng)ADC0832 與 AT89C52 單片機(jī)相連，在顯示器上顯示出一氧化碳的濃度值，當(dāng)超過(guò)國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)報(bào)警。名稱(chēng) 一氧化碳傳感器 一氧化碳 /CF-1000測(cè)量范圍 0 - 1 000 ppm輸 出 100±20nA/ppm分辨率 0.05 ppm響應(yīng)時(shí)間 (T 90) ﹤50 se 一氧化碳 nds濕度范圍 15-90 %RH（非凝結(jié)）最大零點(diǎn)漂移(20℃to 40℃) 10 ppm長(zhǎng)期漂移 ﹤2% /每月推薦負(fù)載值 10Ω線性度輸出 線性東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì)圖 3-1 數(shù)據(jù)采集處理原理圖3.2 A/D轉(zhuǎn)換電路由于 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。芯片接口說(shuō)明：①CS_片選使能端，低電平有效；②CH0 輸入通道 0，或作為 IN+/-使用；③CH1 輸入通道 1，或作為 IN+/-使用；④GND 芯片參考 0 電位（地）⑤DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制；⑥D(zhuǎn)O 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出；⑦CLK 時(shí)鐘輸入；⑧Vcc/REF 電源輸入東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第三章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的選擇與設(shè)計(jì)圖 3-2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖單片機(jī)對(duì) ADC0832 的控制原理：經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集處理之后，信號(hào)接在 ADC0832 的 CH0 引腳。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，CLK 和 DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，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。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)。（3）測(cè)量量程由于 ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)為 8 位,所以 ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度為：10ppm/256=0.039ppm。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第四章 顯示模塊第四章 顯示模塊4.1 LCD顯示原理LCD 按其顯示方式通常可以分為斷式、點(diǎn)字符式、點(diǎn)陣式等。還有黑白、多灰度、彩色顯示等。①字符顯示：字符顯示比較復(fù)雜，一個(gè)字符由 16x8 點(diǎn)陣組成，即要找到和顯示屏是某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的 RAM 區(qū)的字節(jié)，再使不同的位置為“1”其他的為“0”；為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮，這樣就顯示出一個(gè)字符。②漢字顯示：漢字顯示和字符顯示的原理差不多，就是一個(gè)漢字一般采用圖形方式，事先從微機(jī)中用字模軟件提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼，每個(gè)漢字占32B，分為兩部分，各 16B。根據(jù)在 LCD 上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)就可以找出顯示 RAM 的對(duì)應(yīng)地址，送上漢字要顯示的第一字節(jié)，以此類(lèi)推，最后送完 32B，這樣漢字就顯示出來(lái)了。系統(tǒng)的液晶顯示字體和字母的顯示就是按照上述的原理顯示的，點(diǎn)陣碼是用字模軟件在相同的設(shè)置區(qū)域找出的。然后把提取的點(diǎn)陣碼放入編寫(xiě)的 LCD 軟件程序里。4.2 LCD的顯示設(shè)計(jì)我們選用了 AMPIRE128X64 液晶顯示模塊，是由于本系統(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，考慮到同種 LCD 顯示器的屏幕越大體積越大，功耗越大的特點(diǎn)，該型號(hào)顯示器消耗電量比較低，可以滿(mǎn)足系統(tǒng)要求。表 4-1 引腳說(shuō)明表引腳名稱(chēng) 管 腳 定 義/CSA 片選 1/CSB 片選 2VSS 數(shù)字地VDD 邏輯電源+5VV0 對(duì)比度調(diào)節(jié)R/S 指令數(shù)據(jù)通道R/W 讀寫(xiě)選擇東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第四章 顯示模塊E 使能選擇DB0-DB7 數(shù)據(jù)線CS1 片選 1CS2 片選 2/RES 復(fù)位信號(hào)VEE 液晶驅(qū)動(dòng)電源LED+ LED 背光正電源LED- LED 接地端AMPIRE128X64 液晶顯示模塊與計(jì)算機(jī)的接口電路有兩種方式。分為直接訪問(wèn)方式和間接控制方式。直接訪問(wèn)方式是把液晶模塊作為存儲(chǔ)器或 I/O 設(shè)備直接接在單片機(jī)的總線上，單片機(jī)以訪問(wèn)存儲(chǔ)器或 I/O 設(shè)備的方式操作液晶顯示模塊的工作。間接控制方式則不使用單片機(jī)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，而是利用它的 I/O 口來(lái)實(shí)與顯示模塊的聯(lián)系。即將液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的 Pl 口連接作為數(shù)據(jù)總線，另外三根時(shí)序控制信號(hào)線通常利用單片機(jī)的 P3 口中未被使用的 I/O口來(lái)控制。這種訪問(wèn)方式不占用存儲(chǔ)器空間，它的接口電路與時(shí)序無(wú)關(guān)，其時(shí)序完全靠軟件編程實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)采用間接控制方式。液晶顯示電路連接原理圖見(jiàn)圖下：圖 4-1 液晶顯示電路連接原理圖東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第五章 聲光報(bào)警模塊第五章 報(bào)警模塊5.1 蜂鳴器原理蜂鳴器是結(jié)構(gòu)一體化的電子訊響器，采用直流電壓供電。蜂鳴器主要分為壓電磁式蜂鳴器和電式蜂鳴器這兩種類(lèi)型。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.5~15V 直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出 1.5~2.5kHZ 的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。 圖 5-1 蜂鳴器的實(shí)物圖一氧化碳報(bào)警器主要是測(cè)量環(huán)境 CO 的濃度,從而判斷 CO 濃度對(duì)人體的危害性程度,作出相應(yīng)報(bào)警輸出。報(bào)警輸出分別采用光報(bào)警和聲報(bào)警。系統(tǒng)根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)( EN -50291)設(shè)定控制策略如表所示。表 5-1 一氧化碳傳感器報(bào)警參數(shù)當(dāng)氣體濃度超過(guò)允許值時(shí), 該電路發(fā)出警報(bào)信號(hào)并根據(jù)不同情況進(jìn)行事故處理。5.2 設(shè)計(jì)電路單頻音報(bào)警實(shí)現(xiàn)單頻音報(bào)警的接口電路比較簡(jiǎn)單，其發(fā)音元件通?？刹捎脡弘姺澍Q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CO 濃度 報(bào)警方式X35ppm 報(bào)警東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第五章 聲光報(bào)警模塊右的蜂鳴振蕩音響。壓電式蜂鳴器，約需 10mA 的驅(qū)動(dòng)電流，在某端口接上一只三極管和電阻組成的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)，P1.0 接三極管基極輸入端，當(dāng) P1.0 輸出高電平“1”時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器的通電而發(fā)音，當(dāng) P1.0 輸出低電平“0”時(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)音。圖 5-2 聲光報(bào)警及電源模塊電路圖東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第六章 軟件設(shè)計(jì)第 6 章 軟件設(shè)計(jì)6.1 軟件結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)部分主要包括：主程.序/子程序流程的設(shè)計(jì)、功能模塊程序的編寫(xiě)、軟/硬件結(jié)合調(diào)試與演示。主要包括以下功能模塊：51 驅(qū)動(dòng)、檢測(cè)、液晶顯示、時(shí)鐘、鍵盤(pán)、模數(shù)軟換，軟件結(jié)構(gòu)框圖。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)處理串行通信軟件進(jìn)行處理圖 6-1 軟件結(jié)構(gòu)框圖6.2主程序模塊的設(shè)計(jì)主程序?qū)崿F(xiàn)的功能：與硬件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)便攜式一氧化碳檢測(cè)儀的各個(gè)功能。主要是檢測(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 4-2。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第六章 軟件設(shè)計(jì)開(kāi) 始初始化 CPU初始化時(shí)鐘初始化 LED 屏顯示開(kāi)機(jī)畫(huà)面顯示時(shí)間顯示主菜單讀 鍵圖 6-2 主程序流程圖6.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的主要功能就是將經(jīng) CO/CF 1000 收集到的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò) A/D轉(zhuǎn)換之后，傳送給 89C52 的 P3 口進(jìn)行處理。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第六章 軟件設(shè)計(jì)圖 6-3 數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖6.4 按鍵模塊的設(shè)計(jì)按鍵時(shí)顯現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)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。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第六章 軟件設(shè)計(jì)按鍵初始化按鍵按下與否延時(shí)程序按鍵函數(shù)調(diào)用圖 6-4 按鍵流程圖6.5 時(shí)鐘模塊的設(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。開(kāi)始初始化保護(hù)寄存器操作向 DS 寫(xiě)入字節(jié)數(shù)據(jù)向 DS 讀取字節(jié)數(shù)據(jù)開(kāi)始圖 6-5 時(shí)鐘模塊操作流程圖6.6 液晶顯示模塊的設(shè)計(jì)東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第六章 軟件設(shè)計(jì)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見(jiàn)下圖。圖 6-6 液晶顯示的操作流程圖東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論結(jié) 論本一氧化碳檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)體積小，質(zhì)量輕，性?xún)r(jià)比高。主要分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)?；緦?shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)前對(duì)該系統(tǒng)所要求實(shí)現(xiàn)的功能。軟件是基于 C 語(yǔ)言編寫(xiě)的，具有很好的可控性、模塊化和移植性。編寫(xiě)的思路以模塊化思想，將系統(tǒng)的各個(gè)功能進(jìn)行劃分，然后對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)的主要模塊為一氧化碳檢測(cè)、A/D 轉(zhuǎn)換、液晶顯示和時(shí)鐘設(shè)置。軟件與硬件相結(jié)合的仿真演示出了一氧化碳檢測(cè)儀主要的工作情況。但由于是電信號(hào)模擬，和真實(shí)一氧化碳檢測(cè)有一定區(qū)別，而且所學(xué)知識(shí)有限，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能不是很健全，但在設(shè)計(jì)過(guò)程中讓自己學(xué)會(huì)了很多。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 致謝致 謝從 2009 年到現(xiàn)在一眨眼大學(xué)生活就過(guò)去了，從一個(gè)什么不懂的中學(xué)生，到可以獨(dú)當(dāng)一面的社會(huì)青年。大學(xué)教會(huì)了我很多。在過(guò)去的四年中，我的老師、同學(xué)、朋友和親人給予我關(guān)心、幫助、支持和鼓勵(lì)，使我順利地完成了學(xué)習(xí)任務(wù)，在即將畢業(yè)之際，借此機(jī)會(huì)對(duì)他們致以最誠(chéng)摯的謝意和最衷心的祝福。首先，衷心感謝我的導(dǎo)師周書(shū)民老師，感謝他對(duì)我無(wú)私的關(guān)懷和教誨。周老師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、高度的事業(yè)心和責(zé)任感將在我以后的學(xué)習(xí)工作中，產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，他給了我很多寶貴的意見(jiàn)，使我在各方面不僅得到長(zhǎng)足的進(jìn)步還少走了許多彎路。在本文的選題、撰寫(xiě)和修改的過(guò)程中，無(wú)不凝注周老師的心血和汗水，在此表示最誠(chéng)摯的感謝。最后，感謝我的家人對(duì)我的理解和支持，以及生活上無(wú)微不至的關(guān)懷，給了我不斷前進(jìn)的動(dòng)力。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1] 朱洵.室內(nèi)有害氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].四川：成都信息工程學(xué)院， 2012.[2] 寇詩(shī)隆.多功能液晶萬(wàn)年歷的設(shè)計(jì)制作[J] .電子制作， 2010. 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