【正文】 總的看來 ,我國氣敏元件傳感器及其應(yīng)用技術(shù)有了較快進展 ,但與國外先進水平仍有較大的差距 ,主要是產(chǎn)品制造技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用等方面的差距 ,與日本比較仍要落后 10 年。 第 3 章主要介紹了此次設(shè)計的軟件部分 ,包括主程序、 AD 轉(zhuǎn)換程序、時鐘產(chǎn)生程序 。 單片機應(yīng)用系統(tǒng) :能滿足嵌入對象要 求的全部電路系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中 ,檢測信號進入單片機進行運算處理。為了保證整個系統(tǒng)可靠的運行 ,設(shè)計中必須明確三大部分的實際聯(lián)系 :以單片機為中心 ,其他各大模塊一一展開。 圖 22 系統(tǒng)框圖 下面就對各個模塊的功能和實現(xiàn)形式做簡單介紹 氣體濃度檢測模塊 一氧化碳報警器主要采用高穩(wěn)定一氧化碳氣體傳感器 MQ7 檢測房間氣體濃度 ,檢測結(jié)果送入模 /數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 中進行轉(zhuǎn)換后 ,將得到的數(shù)字信號送入單片機進行分析處理。它的主要功能是將經(jīng)過 ADC0809 處理后的檢測結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析。 單片機的最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)原理圖如下 : 圖 23 單片機最小系統(tǒng)原理圖 單片機的最小系統(tǒng)是由組成單片機系統(tǒng)必需的一些元件構(gòu)成的 ,除了單片機之外 ,還需要 包括電源供電電路、時鐘電路、復(fù)位電路。 主要特性有 : 增強型 1T 流水線 / 精簡指令集結(jié)構(gòu) 8051 CPU 工作電壓 : 5V 單片機 , 3V 單片機 工作頻率范圍 :0 35 MHz,相當(dāng)于普通 8051 的 0~48MHz. 用戶應(yīng)用程序空間 12K / 10K / 8K / 6K / 4K / 2K 字節(jié) 片上集成 512 字節(jié) RAM 通用 I/O 口 27/23 個 ,復(fù)位后為 :準(zhǔn)雙向口 / 弱上拉普通 8051 傳統(tǒng) I/O 口可設(shè)置成四種模式 :準(zhǔn)雙向口 / 弱上拉 ,推挽 / 強上拉 ,僅為輸入 / 高阻 ,開漏每個 I/O 口驅(qū)動能力均可達到 20mA,但整個芯片最大不得超過 55mA ISP 在系統(tǒng)可編程 /IAP 在應(yīng)用可編程 ,無需專用編程器可通過串口,數(shù)秒即可完成一片 EEPROM 功能 看門狗 內(nèi)部集成 810 專用復(fù)位電路外部晶體 20M 以下時 ,可省外部復(fù)位電路 時鐘源 :外部高精度晶體 / 時鐘 ,內(nèi)部 R/C 振蕩器。 10 位精度 ADC,共 8 路 通用異步串行口 UART SPI 同步通信口 ,主模式 / 從模式 工作溫度范圍 :0 75℃ / 40 +85℃ 封裝 :PDIP28,SOP28,PDIP20,SOP20,PLCC32,TSSOP20 超小封狀 ,定貨 振蕩器特性 :XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器 ,因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求 ,但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 在單片機 XTAL1和 XTAL2引腳上跨接上一個晶振和兩個穩(wěn)頻電容 ,可以與單片機片內(nèi)的電路構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩 器。 復(fù)位電路 圖 25 復(fù)位電路原理圖 無論是在單片機剛開始接上電源時 ,還是運行過程中發(fā)生故障都需要復(fù)位。本課題采用按鍵復(fù)位。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和 ,這個時候 10K電阻兩端的電壓為 ,甚至更大 ,所以 RST 引腳又接收到高電平。 傳感器的模擬電壓信號通過 IN0~IM3通道進入 ADC0809,ADC0809的數(shù)據(jù)輸出接單片機的 P0 口 ,從低 位到高位一次對應(yīng) ~。 具有轉(zhuǎn)換起停控制端。 工作溫度范圍為 40~+85 攝氏度。 A、 B、 C:3 位地址輸入線 ,用于選通 8 路模擬輸入中的一路。在 A/D 轉(zhuǎn)換期間 ,START應(yīng)保持 低電平。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時 ,此端輸入一個高電平 ,才能打開輸出三態(tài)門 ,輸出數(shù)字量 ,用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。要求時鐘頻率不高于 640KHZ,EOC0,正在進行轉(zhuǎn)換 。 Vcc:電源 ,單一 +5V。并對其他控制引腳進行初始化。 一氧化碳傳感器介紹 選擇一氧化碳傳感器主要考慮以下的性能指標(biāo) : 輸入和輸出之間成比例 ,直線性好、靈敏度高、分辨力強、測量范圍寬。 由于傳感元件的輸出信號一邊比較小 ,為了便于能夠驅(qū)動控制電路 ,在傳感器電路中還應(yīng)該包括放大器。采用高低溫循環(huán)檢測方式低溫 加熱檢測一氧 化碳 ,傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中一氧化碳氣體濃度增加而增大 ,高溫 加熱清洗低溫時吸附的雜散氣體。 長壽命 ,低成本。 圖 27 MQ7 實物圖 圖 28 是傳感器的基本測試電路。這種傳感器 具有輕微的極性 ,VC需用直流電源。 Led 數(shù)碼管 LED Segment Displays 是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“ 8”字型的器件 ,引線已在內(nèi)部連接完成 ,只需引出它們的各個筆劃 ,公 共電極。 [4] 數(shù)碼管要正常顯示 ,就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼 ,從而顯示出我們要的數(shù)字 ,因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同 ,可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單 ,顯示亮度高。 圖 26 聲音報警原理圖 當(dāng)某路或多路傳感器報警時 ,蜂鳴器發(fā)出聲音報警信號。初始化后開始無限無限循環(huán) ,以保證 24 小時全天候的檢測一氧化碳的濃度 ,及時發(fā)現(xiàn)險情并報警。 程序流程圖如下 : 圖 32 AD 轉(zhuǎn)換函數(shù)流程圖 另外 ,ADC0809 的時鐘信號也由單片機提供。中斷服務(wù)程序?qū)?CLK 取反。 流程圖如下 : 圖 35 顯示報警函數(shù)流程圖 本章小結(jié) 本章主要介紹了軟件系統(tǒng)的整體設(shè)計 ,以及各個功能模塊的子程序的設(shè)計思路。 軟件簡介 本課題將用到兩款軟件 :Protues 和 Keil,下面簡單介紹這兩款軟件。其處理器模型支持 805 HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等 ,2020 年又增加了 Cortex 和 DSP 系列處理器 ,并持續(xù)增加其他系列處理器模型。 繪制電路原理圖 首先 ,按照安裝說明安裝并破解 Protues 軟件 ,然后打開 Protues 軟件中的 ISIS Professional。 編寫程序并調(diào)試 ,直至無語法錯誤。 實時仿真 :支持 UART/USART/EUSARTs 仿真、中斷仿真、 SPI/I2C 仿真、MSSP 仿真、 PSP 仿真、 RTC 仿真、 ADC 仿真、 CCP/ECCP 仿真 。通過仿真 ,對電路和程序做出相應(yīng)修改 ,直至成功 。 結(jié) 論 本文主要論述了以單片機為核心的毒氣檢測系統(tǒng)的特點 ,從發(fā)展?fàn)顩r來看 ,毒氣檢測系統(tǒng)具有很強的實用性。在國內(nèi)基于單片機的毒氣檢測系統(tǒng)技術(shù)還不是非常成熟?？紤]到程序的兼容性 ,采用 C 語言編程。感謝各位老師同學(xué)朋友在我大學(xué)階段給我的指導(dǎo)