【正文】 A/D 轉(zhuǎn)換電路原理圖如下 : 圖 26 AD 轉(zhuǎn)換模塊原理圖 本 A/D轉(zhuǎn)換電路以 ADC0809芯片為核心 ,該芯片在單片機的控制下把模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。 單片機的復(fù)位條件 :必須使其 RST 引腳上持續(xù)出現(xiàn) 兩個或以上機器周期的高電平。單片機的時鐘信號通常有兩種產(chǎn)生方式 :內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為 : ~。 報警模塊 此模塊主要有蜂鳴器、 LED 數(shù)碼管組成 ,在氣體濃度過大 ,超過安全值時 ,蜂鳴器工作 ,提供聲音報警服務(wù) 。報警模塊是此系統(tǒng)的外部電路 ,它的功能是實現(xiàn)報警。 單片機應(yīng)用系統(tǒng)三個層次的關(guān)系如圖 21: 圖 21 單片機應(yīng)用系統(tǒng)三個層次的關(guān)系 以此理解 ,一氧化碳報警器同樣具有單片機應(yīng)用系統(tǒng)的三個層次。 論文具體章節(jié)安排如下 : 第 1 章介紹了本次設(shè)計的背景與意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。在工藝方面引入了表面摻雜、表面覆膜以及制作表面催化反應(yīng)層和修隔離層等工藝 ,使燒結(jié)型元件由廣譜性氣敏發(fā)展成選擇性氣敏 。如日本費加羅公司推出了檢測 ~10 106 硫化氫低功耗氣體傳感器 ,美國 IST提供了壽命達(dá) 10年以上的氣體傳感器 ,美國 FirstAlert公司推出了生物模擬型光化反應(yīng)型低功耗 CO 氣體傳感器等。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在應(yīng)用方面 ,目前最廣泛的是可燃性氣體氣敏元件傳感器 ,已普及應(yīng)用于氣體泄漏檢測和監(jiān)控 ,從工廠企業(yè)到居民家庭 ,應(yīng)用十分廣泛。 隨著人類社會的進步、生產(chǎn)的發(fā)展 ,人們的生活水平不斷提高 ,隨之帶來了環(huán)境空氣污染問題。這就對氣體的檢測和監(jiān)測 設(shè)備提出了較高的要求。檢測 。本系統(tǒng)可用于家庭環(huán)境 ,也適用于工業(yè)環(huán)境。對一氧化碳?xì)怏w檢測儀表的研究和開發(fā)也一直是人們關(guān)注的問題。 本文主要敘述了基于單片機的有毒氣體檢測系統(tǒng)設(shè)計的全過程 ,包括硬件電路設(shè)計、軟件設(shè)計、電腦仿真。因此 ,這類事故具有突發(fā)性強、擴散迅速、救援難度大、危害范圍廣等特點。 應(yīng)急檢測 :生產(chǎn)現(xiàn)場出現(xiàn)異常情況或者處理事故時 ,為了安全和衛(wèi)生要對有害氣體或液體蒸汽進行檢測。為了保證人們身體健康和環(huán)境潔凈 ,世界各國都紛紛致力于防止空氣污染的產(chǎn)生。另一方面是由于傳感器市場增 長受到政府安全法規(guī)的推動。其現(xiàn)狀是 :燒結(jié)型氣敏元件仍是生產(chǎn)的主流 ,占總量90%以上 。產(chǎn)量超過 20 萬支的主要廠家有 5 家 ,黑龍江敏感集團、太原電子廠、云南春光器材廠、天津費加羅公司合資、北京電子管 廠特種電器廠 ,其中前四家都超過 100 萬支 ,據(jù)行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計 ,1998 年全國氣敏元件總產(chǎn)量已超過 600 萬支。 單片機系統(tǒng) :指按照單片機的技術(shù)要求和嵌入對象的資源要求而構(gòu)成的基本系統(tǒng) ,如時鐘電路、復(fù)位電路和擴展存儲器等與單片機構(gòu)成了單片機系統(tǒng)。在本次設(shè)計中 ,使用的核心器件是單片機和一氧化碳傳感器。內(nèi)帶 4K 字節(jié)的內(nèi)存和程序保護系統(tǒng) ,使用于程序的調(diào)試修改和保密。 STC89C52RC 系列單片機是單時鐘 ,機器周期 1T 兼容的 8051 內(nèi)核單片機 ,是高速度 ,低功耗的新一代 8051 單片機 ,全新的流水線 /精簡指令集結(jié)構(gòu) ,內(nèi)部有集成 810 專用復(fù)位電路。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件 ,XTAL2 應(yīng)不接。 易知 :本單片機最小系統(tǒng)的振蕩周期 1/12MHz1/12us,時鐘周期 1/6us,機器周期 1us。隨著時間的推移 ,電容的電壓在 內(nèi) ,從 5V釋放到變?yōu)榱?,甚至更小。 ADC0809 主要特性 8 路輸入通道 ,8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ,即分辨率為 8 位。 D0~D7:8 位數(shù)字量輸出端。 OE:數(shù)據(jù)輸出允許信號 ,輸入 ,高電平有效。 REF+、 REF:基準(zhǔn)電壓 ,本課題中分別為 +5V、 0V。 EOC引腳 ,當(dāng)收到高電平時 ,說明模數(shù)轉(zhuǎn)換完成 ,此時向 OE引腳輸出高電平 ,打開輸出三態(tài)門 ,輸出數(shù)字量到 P0口 ,然后 OE引腳變低電平 ,完成一次模數(shù)轉(zhuǎn)換。 半導(dǎo)體一氧化碳傳感器 MQ7 所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫 SnO2。封裝好的氣敏元件有 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。 圖 28 MQ7 原理圖 顯示電路 顯示模塊的電路原理圖如下 : 圖 25 顯示模塊原理圖 為了清晰明了的顯示報警房間號 ,采取數(shù)碼管顯示。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管 的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅(qū)動 ,或者使用如 BCD 碼二 十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。 總體思路是首先定義相 關(guān)的硬件接口 ,然后進行初始化 ,包括 AD 控制端和定時器的初始化。利用軟件對定時器 T0進行初始化 ,設(shè)定定時器 T0工作 于方式 2,計數(shù)初值為 250,開總中斷和定時器中斷 ,最后啟動定時器。 軟 件仿真 軟件仿真大致分三步 ,首先在 Protues 中畫電路圖 ,然后根據(jù)已有的電路圖在 Keil 中編寫程序 ,程序編譯成功后 ,將程序下載到 Protues 的單片機中進行仿真調(diào)試。 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 將這些部分組合在一起。 支持通用外設(shè)模型 :如字符 LCD 模塊、圖形 LCD 模塊、 LED 點陣、 LED 七段顯示模塊、鍵盤 /按鍵、直流 /步進 /伺服電機、 RS232 虛擬終端、電子溫度計等等 ,其 COMPIMCOM口物理接口模型還可以使仿真電路通過 PC機串口和外部電路實現(xiàn)雙向異步串行通信 。 為了更細(xì)致地觀察仿真過程 ,仿真是使用了示波器和電壓表 ,這樣有利于修改電路圖和程序。 根據(jù)系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能做出硬件設(shè)計 ,繪制出硬件電路圖 ,然后根據(jù)確定的電路圖編寫程序。在此 ,向他們表示衷心的感謝 ! 。 軟硬件設(shè)計完成后 ,用 Proteus 軟件仿真 ,能夠成功報警和解除報警 。并且具有比較好的安全性。 編譯及調(diào)試 :支持單片 機匯編語言的編輯 /編譯 /源碼級仿真 ,內(nèi)帶 805AVR、 PIC 的匯編編譯器 ,也可以與第三方集成編譯環(huán)境如 IAR、 Keil 和 Hitech結(jié)合 ,進行高級語言的源碼級仿真和調(diào)試。 在 ISIS Professional 中首先搜索元件 ,選中的元件會顯示在左邊欄 ,然后逐個的放置元件 ,并連線 ,最后完成電路圖如下 : 圖 41 完整的電路原理圖 編寫程序 本次畢業(yè)設(shè)計使用 Keil 軟件編程 ,過程如下 : 建立工 程。 Proteus 軟件是 EDA 工具軟件。 比較判斷函數(shù) 比較判斷函數(shù)是將 AD 轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)與門限值比較 ,根據(jù)比較結(jié)果設(shè)置報警數(shù)組的對應(yīng)位。無限循環(huán)中將依次調(diào)用 AD 轉(zhuǎn)換函數(shù)、比較判斷函數(shù)、聲音報警函數(shù)和顯示報警函數(shù)。