【正文】 與簡介 24 液晶顯示器簡介 26 硬件仿真環(huán)境介紹 28第5章 軟件設(shè)計 30 30 30 31 32 32第6章 結(jié)束語 33致 謝 34參考文獻(xiàn) 35附錄 36附錄一 硬件設(shè)計主電路圖 36附錄二 英文文獻(xiàn) 37附錄三 檢測主程序程序 49附錄四 ADC0832程序 54附錄五 按鍵程序 58附錄六 時鐘程序 59附錄七 液晶程序 64附錄八 主程序嵌套子程序 69第１章 緒論 引言甲醛為較高毒性的物質(zhì)，在我國有毒化學(xué)品優(yōu)先控制名單上甲醛高居第二位。本次畢業(yè)設(shè)計針對基于單片機(jī)的快速甲醛檢測儀的硬件設(shè)計；以期達(dá)到熟悉單片機(jī)、智能儀器設(shè)計的目的。，有強烈刺激型氣味。福爾馬林具有殺菌和防腐能力，可浸制生物標(biāo)本，其稀溶液（％）農(nóng)業(yè)上可用來浸種，給種子消毒。 b. 致敏作用：皮膚直接接觸甲醛可引起過敏性皮炎、色斑、壞死，吸入高濃度甲醛時可誘發(fā)支氣管哮喘。因為甲醛具有較強的粘合性，具有加強板材的硬度及防蟲、防腐的功能，所以目前生產(chǎn)人造板使用的膠粘劑是以甲醛為主要成份的脲醛樹脂，板材中殘留的未參與反應(yīng)的甲醛會逐漸向周圍環(huán)境釋放，從而導(dǎo)致室內(nèi)空氣中甲醛含量超標(biāo)。在紡織生產(chǎn)中，為了增加抗皺性能，防水性能，防火性能常加入一些含有甲醛助劑，在使用時會釋放出甲醛。氣相色譜法用于測定紡織品中游離甲醛含量的水萃取法。甲醛檢測的方法比較多，其中較常見的是采用試驗紙光電光度法，即：當(dāng)甲醛氣體吹到浸有發(fā)色劑的試紙上時,與浸有發(fā)色劑的TAB組合就會因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而變色。在氣體的采集方面有的是采用自動吸引式（內(nèi)藏微型氣泵），有的采用擴(kuò)散式。5～20%。本裝置由氣敏傳感器、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、存儲器、顯示器、時鐘電路、I/O電路、電源電路等組成。隨著傳感器和計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)已有了基于單片機(jī)的快速甲醛檢測裝置，并且調(diào)試測試范圍、分辨率、精度、穩(wěn)定性已接近標(biāo)準(zhǔn)要求。設(shè)計能夠滿足生活需要，快速方便的甲醛檢測裝置迫在眉睫。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個完整計算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會具有外存。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。90年代后隨著消費電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會集成有單片機(jī)。 單片機(jī)的特點 單片機(jī)具有以下特點：(1) 受集成度限制，片內(nèi)存儲容量較小，一般8位單片機(jī)的ROM小于8/16K字節(jié)，RAM小于256字節(jié)，但可在外部擴(kuò)展，通常ROM、RAM可分別擴(kuò)展至64K字節(jié)。片內(nèi)具有計算機(jī)正常運行所必需的部件。一般說來，單片機(jī)的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微處理器。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機(jī)、攝象機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大。 可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。 單片機(jī)的發(fā)展與趨勢由于單片機(jī)具有以上特點，因此在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能儀器儀表、智能化設(shè)備和各種家用電器等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。近年來，單片機(jī)的生產(chǎn)廠家在單片機(jī)設(shè)計上采用了各種提高可靠性的新技術(shù)，主要表現(xiàn)在一下幾點：(1) EFT(Electrical Fast Transient)技術(shù)(2) 低噪音布線技術(shù)及驅(qū)動技術(shù)(3) 采用低頻時鐘總之，單片機(jī)在目前的發(fā)展形勢下，表現(xiàn)出幾大趨勢：l 可靠性及應(yīng)用水平越來越高，和internet連接已是一種明顯的走向；l 所集成的部件越來越多；l 功耗越來越低；l 和模擬電路結(jié)合越來越多?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。Vcc：電源電壓 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問器件激活內(nèi)部上拉電阻。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。表31為 表31 引腳號功能特性T2（定時/計數(shù)器2外部計數(shù)脈沖輸入），時鐘輸出T2EX（定時/計數(shù)器2捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制）在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVRI指令）時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。 如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位復(fù)位，可禁止ALE操作。PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。 第4章 硬件設(shè)計 本系統(tǒng)的硬件設(shè)計主電路圖見附錄1本系統(tǒng)的硬件設(shè)計部分主要包括：（MCU、A/D、時鐘芯片、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、數(shù)據(jù)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計、液晶顯示電路設(shè)計、外圍擴(kuò)充存儲器接口電路、時鐘電路、復(fù)位電路、鍵盤接口電路等功能模塊電路設(shè)計。選定單片機(jī)系統(tǒng)的核心芯片之后，我們采用AT89C52來實現(xiàn)一個單片機(jī)系統(tǒng)能運行起來的需求最小的系統(tǒng)，： 單片機(jī)的最小系統(tǒng)圖上圖由晶振電路和復(fù)位電路，AT89C52芯片組成，構(gòu)成最小的單片機(jī)系統(tǒng)， 下面詳細(xì)介紹其中的兩個電路。本系統(tǒng)中為了盡量降低功耗的原則，采用了內(nèi)部時鐘方式。二、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個機(jī)器周期時，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)）。 上電復(fù)位電路圖RST引腳的高電平只要能保持足夠的時間（2個機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。開關(guān)按下時是按鍵手動復(fù)位電路，RST端通過電阻與VCC電源接通，通過電阻的分壓就可以實現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。總之?dāng)?shù)據(jù)采集與硬件的選擇有很大的關(guān)系。當(dāng)空氣被內(nèi)部的采樣系統(tǒng)吸收后，產(chǎn)生一個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)時報警表41 傳感器參數(shù)表 名稱甲醛傳感器 CH2O/S10:測量范圍0 10 ppm最大負(fù)荷50ppm工作壽命空氣中3年輸 出1200177。逐次逼近型ADC包括1個比較器、一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器、1個逐次逼近寄存器（SAR）和1個邏輯控制單元。⑵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電源供電時輸入電壓在0～5V之間、工作頻率為250KHZ 、轉(zhuǎn)換時間為32 微秒、一般功耗僅為15MW等優(yōu)點，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。 輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；　　 8P、14P—DIP（雙列直插）、PLCC 多種封裝；　　C to +85176。 CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/使用。 GND 芯片參考0 電位（地）。 DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。當(dāng)ADC0832未工作時其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。在第3個脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，(4)測量量程本系統(tǒng)的量程為010ppm。由于本系統(tǒng)只有向上、向下 、確定 、取消4個控制命令，所需按鍵較少，所以本系統(tǒng)選擇獨立式按鍵。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，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。當(dāng)按鍵釋放時，也要經(jīng)過數(shù)毫秒延時，待后沿抖動消失后再判別鍵是否釋放。我們選定了AT24C128存儲器。而通信時，僅需要3個口線：（1）RES（復(fù)位），（2）I/O數(shù)據(jù)線，（3）SCLK（串行時鐘）。寄存器名命令字取值范圍各位內(nèi)容寫操作讀操作76543～0秒寄存器80H81H00～59CH10SECSEC分寄存器82H83H00～59010MINMIN時寄存器84H85H01～12 00～2312/24010/（A/P）HRHR日寄存器86H87H01～28，2310010DATEDATE月寄存器88H89H01～1200010MMONTH周寄存器8AH8BH01～070000DAY年寄存器8CH8DH01～9910YEARYEAR寫保護(hù)寄存器8EH8FHWP0000慢充電寄存器90H91HTCSTCSTCSTCSDSDSRSRS時鐘突發(fā)寄存器BEHBFH ⑶ DS1302引腳概述：X1,X2：振蕩源，外接32。表42 時鐘控制字對照表⑸DS1302數(shù)據(jù)輸入/輸出時序數(shù)據(jù)輸入是在輸入寫命令字的8個SCLK周期之后，在接下來的8個SCLK周期中的每個脈沖的上升沿輸入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從0位開始。只要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。該型號顯示器消耗電量比較低，可以滿足系統(tǒng)要求。直接訪問方式是把液晶模塊作為存儲器或I/O設(shè)備直接接在單片機(jī)的總線上，單片機(jī)以訪問存儲器或I/O設(shè)備的方式操作液晶顯示模塊的工作。本系統(tǒng)采用間接控制方式。3） 體積小、重量輕：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。液晶顯示原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就顯示黑色，這樣就可以顯示出圖形。根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)就可以找出顯示RAM的對應(yīng)地址，送上漢字要顯示的第一字節(jié)，以此類推，最后送完32B，這樣漢字就顯示出來了。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和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、信號發(fā)生器等。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2等軟件。標(biāo)進(jìn)入Proteus ISIS：雙擊桌面上的ISIS 6 Professional圖標(biāo)或者單擊屏幕左下方的“開始”→“程序”→“Proteus 6 Professional” →“ISIS 6 Professional”，表明進(jìn)入Proteus ISIS集成環(huán)境。這種方法對于設(shè)計復(fù)雜的單片機(jī)系統(tǒng)很有效。下面是軟件設(shè)計。主程序?qū)崿F(xiàn)的功能：與硬件相結(jié)合實現(xiàn)快速檢測甲醛裝置的各個功能。⑵輸入通道控制字讀取2字節(jié)數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)據(jù)校驗送入指定寄存器產(chǎn)生時鐘信號使能芯片開始結(jié)束 圖 ⑴按鍵時顯現(xiàn)人機(jī)對話的一個控制按鈕，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。⑵： 忙？讀狀態(tài)字寫指令代碼/顯示數(shù)據(jù)讀顯示數(shù)據(jù)入口 圖 第6章 結(jié)束語目前，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。針對目前的現(xiàn)狀，該系統(tǒng)設(shè)計遵守體積小，質(zhì)量輕，性價比高的原則。本裝置由氣敏傳感器、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、存儲器、顯示器、時鐘電路、I/O電路、電源電路等組成。首先要了解系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能；其次根據(jù)功能去選擇相應(yīng)的硬件資源；再次將一個大的系統(tǒng)進(jìn)行模塊化劃分，然后逐一去攻破。 致 謝經(jīng)過努力，終于完成了論文。本論文從選題到完成，每一步都是在趙老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了趙老師大量的心血。我的畢業(yè)課題是快速甲醛檢測裝置的設(shè)計，是一個實際的小工程。我們遇到了很多的難題，比如硬件器件的選擇，功能的實現(xiàn)等。[4] 趙新民.《智能儀器原理及設(shè)計》 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1995。 Storage spaces: a binary digital storage of the memory cell is the smallest memory storage unit, or memory unit。 Memory cell address: the number of memory cells。 Memory the structure