【正文】 硬件調(diào)試 焊接前對電阻、電容的量值要進行測量、篩選，選擇與電路中參數(shù)值一致的元器件，在選擇芯片時，要注意芯片與設計要求的型號、規(guī)格和安裝是否一致。我們采用Protues 進行仿真。顯示個位 顯示十分位 顯示百分位 顯示小數(shù)點 開始 結束 中北大學信息商務學院畢業(yè)設計說明書 28 其 程序設計包括 3部分：單片機程序開發(fā)、 USB 設備的驅(qū)動程序開發(fā)、主機應用程序開發(fā)，三者相互配置才能完成可靠、快速的數(shù)據(jù)傳輸。 中北大學信息商務學院畢業(yè)設計說明書 26 模塊轉(zhuǎn)換流程圖 見 ： 圖 AD 轉(zhuǎn)換模塊 流程圖 按鍵模塊 按鍵時顯現(xiàn)人機對話的一個控制按鈕，通過按鍵的操作，對系統(tǒng)進行發(fā)送指令，后經(jīng)與 MCU 串行通信，然后在液晶上顯示。 工作時序如下所示： ADC0832 有 8 只引腳， CH0 和 CH1 為模擬輸入端， CS 為片選引腳，只有 CS 置低才能對 ADC0832 進行配置和啟動轉(zhuǎn)換。 C語言編寫的程序比用匯編編寫的程序更符合人們的思考習慣。該模塊使用 USB 公座，可直接接到電腦的 USB 端口。 中北大學信息商務學院畢業(yè)設計說明書 24 串行口也是計算機的一種標準接口， PC 機一般至少有兩個串行口 Com1 和Com2。在串行通訊中，有二種基本的通訊 方式 :異步通訊和同步通訊。線路圖如下圖 所示。 直接訪問方式是把液晶模塊作為存儲器或 I/O 設備直接接在單片機的總線上，單片機以訪問存儲器或 I/O 設備的方 式操作液晶顯示模塊的工作。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，（ STC89C52 .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 2 位數(shù)據(jù)為 “0” 、 “0”時，將 CH0作為正輸入端 IN+， CH1作為負輸入端 IN進行輸入。 A/D 轉(zhuǎn)換設計 正常情況下 ADC0832 與單片機的接口應為 4條數(shù)據(jù)線，分別是 CS、 CLK、 DO、DI。在使用中經(jīng)常采用電橋電路的方式進行采樣檢測。 信號采集電路 從傳感器過來的電壓信號，應經(jīng)過濾波，采集，轉(zhuǎn)換才能被 MCU 識別和處理。 當在 89C52 單片機的 RST 引腳引入高電平并保持 2 個機器周期時，單片機內(nèi)部就執(zhí)行復位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)）。 89C52 的時鐘產(chǎn)生方式有 兩種，一種是內(nèi)部時鐘方式，一種是外部時鐘方式。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件，是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。 Keil軟件是目前最流行開發(fā) MCS51系列單片機的軟件。 有 2選 1， 4 選 8 選 1 和 16選 1 等類型的數(shù)據(jù)選擇器 。 Ro: 20℃， 33%RH條件下， 。測量電路如圖 。 其模塊詳細參數(shù)見表 。 LCD1602 液晶顯示屏的主要技術參數(shù)如下表所示：（表 ） 表 LCD1602 液晶主要參數(shù) 顯示容量 16 2 個字符 芯片工作電壓 工作電流 () 模塊最佳 工作電壓 字符尺寸 (mm) 帶中文字庫的 128X64 是一種具有 4位 /8位并行、 2線或 3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨中北大學信息商務學院畢業(yè)設計說明書 10 率為 128 64, 內(nèi)置 8192 個 16*16 點漢字，和 128 個 16*8 點 ASCII 字符集 .利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面。 LCD1602 字符型液晶顯示器的特點及其用法： .單 5V電源電壓，低功耗、長壽命、高可靠性 。 .VCC：電源，單一＋ 5V。 .ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址輸入線，用于選通 8路模擬輸入中的一路 .ALE：地址鎖存允許信號，輸入高電平有效。 .VCC/VREF 電源輸入及參 考電壓輸入（復用）。C to +85176。 ADC0832 為 8位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達 256 級，可以適 應一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。 如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。該位置復位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外， P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。在訪問外部程序存儲器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVXDPTR 指令）時， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。 P1 口 ： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4個 TTL 邏輯門電路。 其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)本。 MCU 簡介 本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集以及控制部分以單片機為核心。系統(tǒng)可實時監(jiān)測靜止及移動中密閉艙室環(huán)境中的多項指標，測試數(shù)據(jù)可全部存儲，同時能通過無線方式實時傳送到數(shù)公里外監(jiān)控車上的監(jiān)測中心。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 日本在車內(nèi)氣體檢測方面研究起步較早。在行駛條件下，車內(nèi) CO、 SO NO H2S和總烴冬季高于夏季，而 TSP 和苯夏季高于冬季， CO2，甲苯的濃度無顯著性季節(jié)差異 [2]。為便于設計和測量，本文選取了 CH4和酒精傳感器（本設計為四通道，可按需要自由添加其它傳感器），研究設計了一種可以測量多種氣體濃度的 便攜 式艙室有害氣體采集裝置 ，其設計方案基于 STC89C52 單片機，有關氣體濃度傳感器來實現(xiàn)?？諝庵械挠卸疚镔|(zhì)一般是根據(jù)它們對于處在其空間中的人的生理學影響分為兩類： （ 1） 刺激性氣體 ， 是指對眼和呼吸道粘膜有刺激作用的氣體 ， 它是化學工業(yè)常遇到的有毒氣體。刺激性氣體的種類甚多，最常見的有氯、氨、氮氧化物、光氣、氟化氫、二氧化硫、三氧化硫和硫酸二甲酯等。系統(tǒng)將傳感器回路輸出的信號通過 A/D 轉(zhuǎn)換電路調(diào)理后，經(jīng)由單片機進行數(shù)據(jù)處理，由 LCD 顯示濃度值。而長期接觸低濃度 CO者可出現(xiàn)頭痛、頭暈、耳鳴、無力、記憶力減退及睡眠障礙燈神經(jīng)系統(tǒng)癥狀； NO2 雖不溶于水，但可經(jīng) O3 氧化后與水結合形成酸，它對肺組織可產(chǎn)生劇烈的腐蝕和刺激作用，使肺泡毛細血管通透性增加，進而形成肺水腫，并可啟 動細胞膜質(zhì)過氧化作用，進一步導致細胞膜結構損傷和功能障礙；其他氣體如 NH3 被大量吸入后可出現(xiàn)流淚、咽痛、聲音嘶啞、咳嗽等，并伴有頭暈、頭痛、惡心、嘔吐、乏力等 ,甲醛也有潛在的致癌危險性 [35]。自 1962年，日本學者 Seiyama等人首先報道了半導體金屬氧化物的氣敏特性，并進一步做了理論研究，他們首先導入了氣體檢測器 (Gas Detector)概念。 測試方法是讓 監(jiān)測系統(tǒng)事先把有害氣體監(jiān)測儀安裝在艙室內(nèi)的固定位置上，在監(jiān)測過程中監(jiān)測儀將采集到的信號一方面進行本地存貯，另一方面通過 RS 485接口協(xié)議送入遙測發(fā)射裝置，遙測發(fā)射裝置將接收到的數(shù)據(jù)流進行編碼，形成標準的 PCM數(shù)據(jù)流送人發(fā)射機。我們選擇單片機 STC89C52 為控制核心，主要基于考慮 STC89C52 低功耗、超低價高速度、高可靠、超強抗靜電，超強抗干擾、無法解密等優(yōu)點。 STC 單片機有 PDIP、 PQFP/TQFP及 PLCC 等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。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。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVXRI 指令）時， P2 口輸出P2 鎖存器的內(nèi)容。 RST：復位輸入。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE禁止位無效。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上＋ 12V 的編程允許電源 Vpp,當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在 05V 之間。C ； 芯片接口說明： .CS 片選使能，低電平芯片使能。 ADC0832 引腳圖如圖 圖 ADC0832 引腳圖 ADC0809 是采樣分辨率為 8 位的、以逐次逼近原理進行模 — 數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。 .START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動（脈沖上升沿使 0809 復位，下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換）。 中北大學信息商務學院畢業(yè)設計說明書 9 .GND：地。 .內(nèi)置 192 種字符 (160 個 5 7 點陣字符和 32 個 5 10 點陣字符 )?？梢燥@示 8 4 行 16 16 點陣的漢字 . 也可完成圖形顯示 .低電壓低功耗是其又一顯著特點。 中北大學信息商務學院畢業(yè)設計說明書 11 圖 MQ2的 靈敏度特性及響應恢復特性 表 MQ2 模塊詳細參數(shù)指標 A：標準工作條件 B：環(huán)境條件 符號 參數(shù)名稱 技術條件 備注 Vc 回路電壓 177。 符號 參數(shù)名稱 技術條件 備注 Tao 使用溫度 20℃ 50℃ Tas 儲存溫度 20℃ 70℃ RH 相對濕度 小于 95% RH O2 氧氣濃度 21%(標準條件 ) 氧氣濃度會影響靈敏度特性 最小值大于２％ 符號 參數(shù)名稱 技術參數(shù) 備注 Rs 敏感體電阻 1MΩ 8 MΩ (200ppm alcohol ) 適用范圍： — 10mg/LAlcohol α （ 200/100） alcohol 濃度斜率 ≤ 標準工作條件 溫度： 20℃177。 Rs: 不同溫度，濕度下， 。 有數(shù)字信號的數(shù)據(jù)選擇器，如 74LS151， 74HC151，也有針對模擬信號的 數(shù)據(jù)選擇器，如 74HC4051。 Keil提供了包括 C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部份組合在一起。 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設計，是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設計軟件和虛擬模型仿 真 軟 件 三 合 一 的 設 計 平 臺 ， 其 處 理 器 模 型 支 持 8051 、 HC11 、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等。內(nèi)部時鐘方式即在單片機的外部接一個晶振電路與單片機里面的振蕩器組合作用產(chǎn)生時鐘脈沖信號，外部時鐘方式是把外部已有的時鐘信號引入到單片機內(nèi)，此方式常用于多片 89C52 單片機同時工作，以便于各單片機的同步，一般要求外部信號高電平的持續(xù)時間大于 12MHz 的方波。 實際應用中，復位操作有兩種基本形式：一種是上電復位，另一種是上電與按鍵均有效的復位，上電復位，要求接通電源后，單片機自動實現(xiàn)復位操作。由于假若每一路都設置放大、濾波等器件，那么成本會很大，所以信號的采集一般用多路模擬通路進行選擇?；倦娐啡鐖D 。但由于 DO端與 DI端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設計時可以將 DO 和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當 2 位數(shù)據(jù)為 “0” 、“1” 時，將 CH0 作為負輸入端 IN， CH1 作為正輸入端 IN+進行 。 (3)鍵盤抖動的消除：抖動的消除大致可以分為硬件削抖和軟件削抖。間接控制方式則不使用單片機的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，而是利用它的 I/0 口來實現(xiàn)與顯示模塊的聯(lián)系。其中對于低通濾波器，截止頻率中北大學信息商務學院畢業(yè)設計說明書 23 f=1/RC=1/（ 10K*） =10K Hz。 ，要把數(shù)據(jù)從一個地方傳送到另一個地方，必須使用通訊線路。串行口不同于并行口，它的數(shù)據(jù)和控制信息是一位接一位在一根傳輸線上傳送的，這樣串行口較并行口能夠進行遠距離傳送信息。電路圖見圖 ： 圖 CP2102 轉(zhuǎn)接芯片接線圖 硬件設計總結 ： 這一章比較具體的說明了系統(tǒng)硬件設計的內(nèi)容，通過模塊化的設計思想，把一個復雜的單片機系統(tǒng)按照功能劃分成一個個單獨的電路模型，分別進行設計，最后在集成到一起。還有很多處理器都支持 C編譯器，這樣意味著處理器也能很快上手。 CLK 為 ADC0832 的時鐘輸入端。以查詢的方式進行工作。其中 USB 設備驅(qū)動程序可以從 Silicon 公司的官方網(wǎng)站上下載，驅(qū)動程序安裝完后，系統(tǒng)會自動增加一個COM 口，用戶可以按照傳統(tǒng)的串行口控制方式來使用這個帶有 5V和 3V 供電的 COM口。在仿真過程中，傳感器用特定的激勵電壓源代替。在焊接時，應將印制的電路板認真對照原理圖，查看元器件的引腳 焊接是否正確。從而驗證了系統(tǒng)原理圖和程序的正確性。在這里軟件仿真顯得尤為重要。 UART 支持 RTS／ CTS、 DSR／ DTR 和 XOn／ XOff 握手。如想要進行下一次轉(zhuǎn)換， CS 必須做一個從高到低的跳