【正文】 統(tǒng)測量準確、調(diào)試方便、可實時記錄報警信息、方便工作人員排故，可應用于家庭，工業(yè)，農(nóng)業(yè)等需要實時測溫濕度、室內(nèi)氣體濃度檢測等場所。本設計以MSP430F149為主控制器，通過MQ2氣敏傳感器，DHT11溫濕度傳感器檢測室內(nèi)環(huán)境的CO氣體濃度、溫濕度，然后送單片機處理后在液晶顯示模塊顯示結果，同時判斷溫濕度是否超過預設的上限值，CO濃度是否超過安全值。 氣體檢測原理說明氣體檢測是利用氣敏傳感器等元件檢測環(huán)境中的氣體濃度，輸出電壓、電流等模擬信號，或直接輸出已經(jīng)過轉換的數(shù)字量，然后將氣敏元件的輸出結果送到單片機等處理器操作。 氣敏傳感器的選擇當單片機用作測控系統(tǒng)時，系統(tǒng)總要有被測信號懂得輸入通道，由計算機處理必要的輸入信息。 溫濕度傳感器有分立的溫度傳感器和濕度傳感器，輸出量有數(shù)字的和模擬的。適合于本設計的溫濕度傳感器可以有：（1）分別采用溫度傳感器或濕度傳感器作為采集溫濕度的器件，然后讀取溫濕度后送顯示部分顯示結果。而且數(shù)字式傳感器輸出的是數(shù)字量，可以直接送單片機處理，無需額外的AD轉換，簡化電路，簡化程序設計。它的應用主要有：一氧化碳氣體、瓦斯氣體、煤氣、呼氣中乙醇、人體口腔口臭的檢測等。此系列氣敏傳感器屬于半導體氣敏傳感器，在較寬的濃度范圍內(nèi)對不同濃度的氣體，如對液化氣、丙烷、氫氣、甲烷、丁烷、乙醇、煙霧等有良好的靈敏度，而且壽命長、成本低，驅動電路簡單。目前因為它的結構關系一般造價頗高。單片機做為微控制器的一種，在當今智能系統(tǒng)中有廣泛的應用，它是嵌入式系統(tǒng)的重要組成部分。經(jīng)過選擇對比，綜合設計需要，本設計在微處理器的選擇上基于處理速度，功耗等方面的考慮，尤其是考慮到系統(tǒng)的供電采用電池供電方式，從而選用了美國TI公司的16位RISC超低功耗的MSP430F149微處理器，此處理器除了超低功耗這一特點外，片上還集成了很多模塊，使得用一片MSP430芯片就能完成以前要用很多芯片組合層內(nèi)完成的功能，大大縮小產(chǎn)品的體積，并且降低了成本。（1）數(shù)碼管是現(xiàn)在電子設計中使用相當普遍的一種顯示設備，每個數(shù)碼管由7個發(fā)光二極管按照一定的排列結構組成，分為共陰極數(shù)碼管和共陽極數(shù)碼管兩種。當需要顯示的數(shù)據(jù)比較復雜的時候，它的優(yōu)點就突現(xiàn)出來了，并且當硬件設計完成時，可以通過軟件的修改來不斷擴展系統(tǒng)顯示能力。本設計需要顯示溫濕度值、CO濃度值，還可顯示設置溫濕度數(shù)值報警數(shù)值的上下限，顯示數(shù)字較多，為了便于觀察和控制，選用點陣式LCD液晶顯示。綜合設計需要，選用矩陣式按鍵來完成按鍵控制功能。報警器的種類較多，如常見的聲光報警、語音報警等。在單片機應用的設計上，很多方案都會用到蜂鳴器，大部分都是使用蜂鳴器來做提示或報警，比如按鍵按下、開始工作、工作結束或是故障等等。 單片機最小系統(tǒng)電路設計本設計采用的是MSP430系列的MSP430F149單片機作為主控制芯片，以下對其優(yōu)點進行了詳細的闡述，同時對最小系統(tǒng)的電路設計進行了詳細的闡述。MSP430F14X系列單片機是TI公司于2000年7月推出的flash類型的單片機。每一個IO引腳都可用做通用IO口，也可以通過PxSEL選擇引腳的第二功能。通過設置寄存器我們可以實現(xiàn)：（1） 每個I/O位獨立編程；（2） 任意組合輸入，輸出和中斷；（3） PP2所有8個位全部可以用作外部中斷處理；（4） 可以使用所以指令對寄存器操作；（5） 可以按字節(jié)輸入、輸出，也可按位進行操作。 圖32 單片機最小系統(tǒng) ，為系統(tǒng)供電。RST/NMI引腳配置為復位模式，當RST/NMI引腳生產(chǎn)低電平時。 最小系統(tǒng)電路的時鐘電路如圖35所示?？蓽y量的溫濕度范圍20－90％RH ，0－50℃ ，濕度精度177。DHT11引腳定義如表31所示。DATA 用于微處理器與 DHT11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時間4ms左右。VCC5KVCCPin2DATAGNDPin4 MCUPin1 DHT11 圖36 DHT11典型應用電路根據(jù)設計需要，同時參考DHT11溫濕度傳感器手冊說明，溫濕度采集的硬件電路原理圖如圖37所示。 MQ2/MQ2S氣體傳感器對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應用的低成本傳感器。封裝好的元件有6只針狀管腳，其中4個用于信號取出，2個用于提供加熱電流。另一種是采用KS0108控制器，它只是點陣模式，不帶字庫，僅支持并行方式。并行控制方式寫操作時序圖如圖310所示。圖311 LCD12864串行時序圖 LCD液晶硬件接口原理圖根據(jù)設計需要，本設計中液晶12864與單片機的接口選用串行方式實現(xiàn)，即用RS(CS)，RW(STD)，E(SCLK)，這樣連接占用單片機的IO口資源少，控制簡單。所以，在為液晶供電時，選擇電源供電輸入時的5V電壓，經(jīng)濾波去耦后為液晶供電。其方法就是把計算機采集的數(shù)據(jù)或記過計算機進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波，標度變換之后，與該參數(shù)上下限給定值進行比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進行報警，否則就作為采樣的正常值，進行顯示和控制。在本次設計中，選擇用PNP型三極管S9012來驅動蜂鳴器，選用不同顏色的LED來指示溫濕度的正常狀態(tài)。圖313 聲光報警電路 按鍵控制電路設計考慮到系統(tǒng)需要手動式控制室內(nèi)環(huán)境中的溫濕度、CO等氣體的檢測，按鍵控制方式采用矩陣式按鍵來實現(xiàn)。按鍵控制電路的硬件接口原理圖如圖314所示。 圖315 DS1302引腳分布DS1302的引腳說明如表33所示。 開發(fā)工具及語言對于應用單片機為微控制器設計的產(chǎn)品，不同的單片機開發(fā)環(huán)境和調(diào)試工具等雖有不同，但開發(fā)語言卻差不多，常用的有匯編語言和C語言,C++等。MSP430系列單片機的開發(fā)工具較多，有IAR EMbedded Workbench，AQ430以及MSPGCC等。編譯階段產(chǎn)生的對象文件通過鏈接處理才能得到最終的目標文件。這樣只要一個集成開發(fā)環(huán)境就可以開發(fā)以MSP430為微控制器的嵌入式程序了。 MSP430系列的IAR C語言與標準C語言兼容程度高，所有的文檔資料容易理解，便于移植。通過按鍵1,2,3,4控制溫濕度采集，室內(nèi)CO氣體濃度檢測，時鐘設置，返回。主程序的軟件流程圖如圖41所示。DHT11接收到主機的開始信號后,等待主機開始信號結束,延時等待2040us后, 讀取DHT11的響應信號,主機發(fā)送開始信號后,可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可, 總線由上拉電阻拉高。 圖43溫濕度采集軟件流程圖 CO氣體檢測軟件設計CO氣體檢測通過MQ2傳感器輸出的模擬電壓信號，經(jīng)ADC轉換，最后由處理器計算、判斷采集結果。 圖44 CO氣體檢測軟件流程圖第5章 系統(tǒng)調(diào)試本章對室內(nèi)氣體檢測儀的系統(tǒng)使用進行介紹，著重介紹系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試過程，以及在調(diào)試過程中出現(xiàn)的一些問題，和對問題的解決方法也簡單做了說明。按下按鍵2開始CO氣體的檢測，液晶上顯示檢測結果。 系統(tǒng)調(diào)試本小節(jié)對系統(tǒng)調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題進行具體描述，以及采取的相應解決方法也進行了說明。在系統(tǒng)的硬件設計原理圖基本確定后，先焊接調(diào)試電源電路，選擇合適的整流、濾波電路，去耦電路等，注意不要短焊、虛焊，電源采用外部5VDC電源供電。在各個模塊調(diào)試成功后，可以整機調(diào)試。本設計采用IAR Embedded Workbench for430開發(fā)軟件，采用C語言編程，MSPFET430UIF仿真器下載調(diào)試程序。連接好仿真器和目標板，設置調(diào)試選項，點調(diào)試進入調(diào)試界面，然后可以在線調(diào)試程序，包括斷點調(diào)試，查看變量值，實現(xiàn)程序的跟蹤調(diào)試。去抖選擇軟件去抖，即按鍵放開后延時10ms左右，消除電壓突變引起的抖動。所以，在焊接時，DS1302的管腳與單片機的連線盡量不要太長，太遠?，F(xiàn)將調(diào)試結果記錄如下。按下按鍵2后，無法響應CO的檢測。利用單片機C語言完成了系統(tǒng)軟件的設計。還需要在智能化方面加以改進。也可以把檢測到的室內(nèi)氣體的濃度及其它環(huán)境量發(fā)送到上位機或用戶手機等可接收端，通過軟件模擬和計算，確定室內(nèi)環(huán)境的質量。本研究及設計說明書是在本人的導師**的親切關懷和悉心指導下完成的。老師們豐富的知識和經(jīng)驗，學術方面的造詣和敬業(yè)精神令人欽佩，老師們四年來在教給本人專業(yè)文化知識的同時，也教會了很多做人做事的道理。Extern uchar Sshiwei,Sgewei,Sshifenwei,Sbaifenwei, Tshiwei,Tgewei,Tshifenwei,Tbaifenwei。extern uchar Sbaojingcount。/********************主函數(shù)********************/void main(void) { WDTCTL=WDTPW + WDTHOLD。 //初始化鍵盤端口 LCD_Menu()。 DHTX()。 Sbaifenwei=DHTD[1]*100/256%10。 Tbaifenwei=DHTD[3]*100/256%10。//clear lcd need delay Send(0,0x80)。Send(0,0x83)。 Send(1,Tshifenwei+0x30)。 //℃符號Send(1,0xE6)。 hzkdis(.)。hzkdis(RH)。Send(0,0x8f)。Send(0,0x9f)。 Send(1,Tbaojingcount+0x30)。 case(3): Send(0,0x01)。 break。 break。= ~XT2OFF。 i 0。 //晶振失效標志仍然存在？ BCSCTL2 |= SELM_2 + SELS。 Send(0,0x80)。amp。amp。amp。 Send(0,0x88)。amp。amp。amp。 /* Send(0,0x01)。 //LCD display wele information Send(0,0x90)。 Send(0,0x98)。 Send(0,0x88)。 Send(0,0x80)。amp。amp。amp。 Send(0,0x98)。 //LCD display wele information Send(0,0x90)。amp。amp。amp。 //打開全局中斷控制，若不需要打開，可以屏蔽本句}void LCD_Menu(void) { Send(0,0x01)。 } while ((IFG1 amp。=~OFIFG。 } } }}void InitSys(){ uchar i。 Delay_Nms(1)。 Send(0,0x80)。 Send(1,Sbaojingcount+0x30)。