【正文】 D 應(yīng)用中我們可以有兩種方法來(lái)：，AD 完成模數(shù)轉(zhuǎn)換后會(huì)向中斷輸出端輸出一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，告訴 CPU 轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，CPU 可以讀取數(shù)據(jù)。、硬件抗干擾。C 語(yǔ)言能直接與存儲(chǔ)器、接口電路打交道，也能申請(qǐng)中斷。系統(tǒng)能夠及時(shí)響應(yīng)外部事件的發(fā)生并能及時(shí)做出處理結(jié)果。大大提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效率與質(zhì)量。圖 系統(tǒng)復(fù)位電路 圖 電源電路 電源電路設(shè)計(jì)本 設(shè) 計(jì) 采 用 集 成 穩(wěn) 壓 器 7805， C2 C30 分 別 為 輸 入 端 和 輸 出 端 濾 波 電 容 ，D1 為 續(xù) 流 二 極 管 。液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件了。CLK 時(shí)鐘信號(hào)輸入端（一般為 500KHz） 。參考端允許的電壓變化范圍為 如果AD623 相對(duì)地輸出，則參考端應(yīng)接地[21]。輸入放大器用來(lái)將差動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換成單端電壓，它還對(duì)前面兩個(gè)輸入放大器輸出的共模信號(hào)起到抑制作用。電源限輸出特性使低電源供電條件下，電源輸出級(jí)使其動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到最大。 具有優(yōu)良的直流特性。表 SHT 控制命令代碼命令代碼 含義00011 測(cè)量溫度00101 測(cè)量濕度00111 讀內(nèi)部狀態(tài)寄存器11110 復(fù)位命令，使內(nèi)部狀態(tài)寄存器恢復(fù)默認(rèn)值，下一次命令前至少等11ms其他 保留SHT11 通過(guò)二線數(shù)字串行接口來(lái)訪問(wèn)，所以硬件接口電路非常簡(jiǎn)單。這兩個(gè)敏感元件分別將濕度和溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該電信號(hào)首先進(jìn)入微弱信號(hào)放大器進(jìn)行放大；然后進(jìn)入一個(gè) 14 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器；最后經(jīng)過(guò)二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號(hào)。溫濕度傳感器一般是測(cè)量溫度量和相對(duì)濕度量[18]。(5)抗干擾性由結(jié)構(gòu)和原理所決定,定電位電解傳感器是存在交叉反應(yīng)的,合理的電極電位可以使其減小到最低程度,這是主動(dòng)的方法。(2)電極電位定電位電解傳感器的電極電位決定了傳感器分析被分析氣體的種類(lèi)、傳感器對(duì)各種氣體交叉反應(yīng)的大小以及傳感器抗交叉反應(yīng)的能力。本課題選用德國(guó) Drger 公司生產(chǎn)的 miniPac 系列定電位電解式傳感器，該系列傳感器被廣泛應(yīng)用于輕便型報(bào)警器和監(jiān)測(cè)器、移動(dòng)式的監(jiān)測(cè)儀、遠(yuǎn)程控制的監(jiān)測(cè)儀，單元與多元組合式智能化的監(jiān)測(cè)器、固定式與壁掛式監(jiān)測(cè)儀及精密型智能化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等等。傳感器在氧化反應(yīng)中,電化學(xué)反應(yīng)中參加反應(yīng)的電子流出工作電極。基于本文的實(shí)時(shí)要求和性價(jià)比等方面的原因，本系統(tǒng)選用電化學(xué)傳感器中的定電位電解式氣體傳感器。它介于半導(dǎo)體和電化學(xué)之間。為了消除氣體分子達(dá)到初始狀態(tài)就必須發(fā)生一次氧化反應(yīng)。 AT89S52 單片機(jī)與其擴(kuò)展設(shè)計(jì)中采用 AT89S52 單片機(jī)作為本系統(tǒng)控制單元的核心部件并采用 8255A 用作并行接口。因此它具有 89C52 的全部功能： AT89S52 新增加的功能由特殊功能寄存器完成。單片機(jī)對(duì)采樣值進(jìn)行數(shù)字處理后驅(qū)動(dòng)液晶顯示器分別顯示出被測(cè)室內(nèi)空氣中的甲醛、苯、氨的濃度值及溫濕度。另外，氨也可來(lái)自室內(nèi)裝飾材料。目前室內(nèi)裝飾中多用甲苯、二甲苯代替純苯作各種膠、油漆、涂料和防水材料的溶劑或稀釋劑。各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表 ：表 室內(nèi)空氣監(jiān)測(cè)指標(biāo)限度檢測(cè)指標(biāo) 單位 濃度 備注溫度 ℃ 18～28 平均相對(duì)濕度 100% 30%～70%甲醛（ HCHO） Mg/m3 苯（C6H6） Mg/m3 氨氣（NH3） Mg/m3 甲醛，苯和氨氣是室內(nèi)空氣中常見(jiàn)的三種毒氣： (1)甲醛(HCHO)是一種無(wú)色易溶的刺激性氣體，沸點(diǎn) 190C，易揮發(fā)，所以在室內(nèi)空氣品質(zhì)研究中，將其歸為 VOC，即揮發(fā)性有機(jī)化合(Volatile Organic ompounds)。(4)辯證地看待現(xiàn)有空調(diào)器的一些附加功能所謂空調(diào)器的附加功能,如負(fù)離子發(fā)生器、冷觸媒、高效過(guò)濾等功能,對(duì)改善室內(nèi)空氣品質(zhì)有一定的作用,但所起的作用很有限,不能完全依賴。室內(nèi)外的溫差不宜太大 ,夏季一般溫差維持在 6~7℃比較合適,有利于人體進(jìn)行自我調(diào)節(jié)。(3)我國(guó)己經(jīng)建立了有關(guān) IAQ 方面的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用于新修訂的節(jié)能暖通規(guī)范條文中，但較為籠統(tǒng)，難以解決具體工程問(wèn)題，建議全國(guó)學(xué)會(huì)應(yīng)象美國(guó) ASHRAE學(xué)會(huì)一樣，單獨(dú)建立室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)估。污染源控制屬于起點(diǎn)控制，而通風(fēng)換氣控制屬于終點(diǎn)控制，每種單一的控制都不能解決目前的 IAQ 問(wèn)題，因此 IAQ 成為現(xiàn)代建筑科學(xué)、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生、建筑環(huán)境工程、建筑設(shè)計(jì)等諸方面的研究課題[9]。 總體方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)集甲醛，苯，氨氣以及溫濕度監(jiān)測(cè)，顯示與報(bào)警于一體，利用 MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)采集保證了前臺(tái)數(shù)據(jù)的及時(shí)、準(zhǔn)確，有利于進(jìn)行全方位的評(píng)價(jià)。 本文的主要研究?jī)?nèi)容及總體方案設(shè)計(jì) 本文的主要研究?jī)?nèi)容本課題主要集中在 IAQ 的監(jiān)測(cè)、顯示、報(bào)警三個(gè)方面。早在 1983 年，壓電類(lèi)甲醛傳感器就已問(wèn)世。香港環(huán)保署的首份 IAQ 調(diào)查表明香港辦公室和公共場(chǎng)所的 IAQ 不佳，造成醫(yī)療費(fèi)、生產(chǎn)力和機(jī)電費(fèi)的損失每年高達(dá)176 億元[2][3]。由此造成的病態(tài)建筑綜合癥（SBS－Sick Building Syndrome）：現(xiàn)代都市病，包括頭痛、惡心 疲乏、失眠、記憶力衰退 皮膚、粘膜有刺激感（眼紅、流淚、咽干） 呼吸紊亂等也越來(lái)越突出。同時(shí)設(shè)計(jì)了聲光報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在參數(shù)超標(biāo)時(shí)及時(shí)的報(bào)警。 5設(shè)計(jì)圖紙（插圖）簡(jiǎn)潔、規(guī)范、無(wú)差錯(cuò)，設(shè)計(jì)欄目齊全合理，能正確使用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)單位。任務(wù)與進(jìn)度要求任務(wù):1. 選擇合適的單片機(jī)，進(jìn)行單片機(jī)主電路設(shè)計(jì)； 2. 完成傳感器、信號(hào)調(diào)理、鍵盤(pán)、顯示、聲光報(bào)警、智能控制等接口電路設(shè)計(jì)； 3. 編寫(xiě)各模塊子程序、proteus 軟件仿真 和實(shí)物調(diào)試進(jìn)度要求: 第 13 周 實(shí)習(xí)，查詢相關(guān)資料及總體方案設(shè)計(jì) 第 4 周 開(kāi)題報(bào)告第 56 周 氣體、溫濕度傳感器選型，繪制原理電路圖和 PCB 圖第 710 周 編寫(xiě)氣體、溫濕度采集等程序并通過(guò) proteus 調(diào)試仿真第 1113 周 購(gòu)買(mǎi)元器件，動(dòng)手焊接電路板并下載程序?qū)嵨镎{(diào)試第 14 周 寫(xiě)論文及外文翻譯第 15 周 修改論文第 16 周 準(zhǔn)備答辯主要參考文獻(xiàn)[1][M]. 西安: 西安電子科技大學(xué)出版社,~95.[2]張齊,[M]. 電子工業(yè)出版社 ,~128.[3](C51 版)[M].中國(guó)水利水電出版社,~247.[4] 單片機(jī)及其 C 語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)實(shí)例[M].清華大學(xué)出版社,~403.起止日期 2 月 21 日——6 月 6 日備注院長(zhǎng) 教研室主任 指導(dǎo)教師 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告表 2022 年 3 月 12 日姓名 上官金霞 學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè) 測(cè)控 班級(jí) 072題目 室內(nèi)便攜式智能空氣監(jiān)測(cè)儀的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 張宏杰一、 與本課題有關(guān)的國(guó)內(nèi)外研究情況、課題研究的主要內(nèi)容、目的和意義：隨著人們生活水平的改善和提高，建筑結(jié)構(gòu)的封閉化室內(nèi)辦公人員的增加，Indoor Air Quality（IAQ）室內(nèi)空氣品質(zhì)的研究吸引了越來(lái)越多人的關(guān)注。因此，本系統(tǒng)旨在實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣溫度、濕度、有害氣體的監(jiān)測(cè)及自適應(yīng)智能調(diào)節(jié)，為人類(lèi)營(yíng)造一個(gè)健康的室內(nèi)生存空間。15外文應(yīng)用 能正確引用外文文獻(xiàn)，翻譯準(zhǔn)確，文字流暢。儀器采用鋰電池供電，具有良好的便攜性和通用性，并且使用 LCD1602 點(diǎn)陣式液晶屏顯示菜單，有良好的人機(jī)對(duì)話界面。據(jù)估計(jì)，人的一生平均 90%的時(shí)間在室內(nèi)度過(guò)，室內(nèi)作為現(xiàn)代人類(lèi)最主要的活動(dòng)場(chǎng)所之一，其環(huán)境品質(zhì)與人類(lèi)健康息息相關(guān)。美國(guó)的另一項(xiàng)調(diào)查得知由于 IAQ 惡劣而導(dǎo)致總經(jīng)濟(jì)成本的損失每年高達(dá) 4754 億美元( 沒(méi)有包括對(duì)建筑材料及各種器材的損失)。 國(guó)內(nèi)外的研究狀況氣體傳感器測(cè)定甲醛成為近年來(lái)甲醛檢測(cè)研究的新熱點(diǎn)。準(zhǔn)確測(cè)定甲醛、苯、氨等有害氣體的設(shè)備昂貴(如英國(guó) PPM 公司生產(chǎn)的PPM400 甲醛儀約兩萬(wàn)多元)，測(cè)定時(shí)間較長(zhǎng)，每隔一段時(shí)間就需進(jìn)行重新標(biāo)定，需要專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行操作，很難連續(xù)測(cè)定[6]；目前國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品的設(shè)計(jì)差異主要集中在監(jiān)測(cè)傳感器和控制單片機(jī)芯片的選用，操作方面國(guó)外的產(chǎn)品操作界面方便，功能加完備[7]。第六章:總結(jié)本文研究工作以及在研究方面存在的不足，提出了進(jìn)一步研究的展望。近幾年研究表明， IAQ 還包含其它因素，如空氣溫度、濕度、及氣流速度等，同時(shí)注意到 IAQ 是一個(gè)變量，涉及到設(shè)計(jì)、施工、和運(yùn)行管理等多專(zhuān)業(yè)、多學(xué)科。目前迫切需要多學(xué)科協(xié)同研究，做一些綜合性的大課題。(2)合理使用空調(diào)包括三方面的內(nèi)容:一是合理控制室內(nèi)的溫度濕度。負(fù)離子對(duì)人體的健康有益。此外，室內(nèi)空氣品質(zhì)是一個(gè)綜合性的指標(biāo)，要考慮多方面的因子，借鑒目前國(guó)內(nèi)外常用的 IAQ 監(jiān)測(cè)指標(biāo)，本課題的監(jiān)測(cè)指標(biāo)訂為溫度，濕度，甲醛，苯，氨氣五個(gè)參量。C。室內(nèi)空氣中的氨主要來(lái)自建筑施工中使用的混凝土添加劑，這些含大量氨類(lèi)物質(zhì)的添加劑在墻體中隨著溫度等環(huán)境因素的變化而還原成氨氣，從墻體中緩慢釋放出來(lái)。室內(nèi)空氣中有害氣體甲醛、苯、氨分別通過(guò)傳感器組中的傳感器 傳感器 傳感器 3 輸出一個(gè)與甲醛、苯、氨濃度相對(duì)應(yīng)的電流信號(hào),該信號(hào)經(jīng)過(guò)放大濾波后通過(guò)多路轉(zhuǎn)換器分時(shí)間段進(jìn)行采樣保持,最后經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換電路按一定得采樣頻率將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集以便進(jìn)行顯示處理，溫濕傳感器直接與單片機(jī)相連。AT89S52 單片機(jī)是 AT89S 系列單片機(jī)中的一種，圖 是一般常用的雙列直插式，它是在現(xiàn)己廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制等各領(lǐng)域的 AT89C52 系列單片機(jī)的換代產(chǎn)品。而且，從經(jīng)濟(jì)性的角度來(lái)看，AT89S52 不但硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且價(jià)格低、功能好、性價(jià)比高，符合我國(guó)工業(yè)設(shè)計(jì)制造的要求[13][14]。氣體分子在薄膜表面進(jìn)行還原反應(yīng)以引起傳感器電導(dǎo)率的變化。(5)固態(tài)電解質(zhì)氣體傳感器顧名思義，固態(tài)電解質(zhì)就是以固體離子導(dǎo)電為電解質(zhì)的化學(xué)電池。目前因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)關(guān)系一般造價(jià)頗高[15]。其反應(yīng)的性質(zhì)依據(jù)工作電極的熱力學(xué)電位和被分析氣體的電化學(xué)性質(zhì)而定。最后與前置放大器匹配使用轉(zhuǎn)換為模數(shù)轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)[16]。圖 為定電位電解式傳感器輸出信號(hào)與對(duì)應(yīng)氣體濃度的典型曲線，可見(jiàn)其線性度是比較好的。在與穩(wěn)定的流量、無(wú)吸附特性的氣路、設(shè)計(jì)合理的前置放大器達(dá)到最佳匹配后,響應(yīng)時(shí)間、線性度和測(cè)量重復(fù)性都等達(dá)到很好的效果。 溫濕傳感器溫濕度傳感器是指能將溫度量和濕度量轉(zhuǎn)換成容易被測(cè)量處理的電信號(hào)的設(shè)備或裝置。該芯片包括一個(gè)電容性聚合體濕度敏感元件和一個(gè)用能隙材料制成的溫度敏感元件。微處理器對(duì) SHT11 的控制是通過(guò) 5 個(gè) 5 位命令代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的，命令代碼的含義如表 所列。 只使用一個(gè)外接電阻來(lái)設(shè)置增益(G),最高增益可以達(dá)到 1000，從而給用戶帶來(lái)極大的方便。 的低功率(電源電流最大 574μA)、寬電源范圍和電源限輸出特性非常適合電池供電應(yīng)用場(chǎng)合。AD623 與傳統(tǒng)三運(yùn)放結(jié)構(gòu)儀表放大器(例如AD620)的不同之處是在兩個(gè)輸入放大器之前分別加兩個(gè) PNP 晶體管作為電壓緩沖器，以便向兩個(gè)輸入放大器提供共模信號(hào)，并且符合電源限輸入運(yùn)放電路結(jié)構(gòu)的要求。還可以利用參考端提供一個(gè)虛地電壓來(lái)放大雙極性信號(hào)。 圖 ADC0809 管腳示意圖ADC0809 各腳功能如下表 ：表 ADC0809 各腳功能引腳 功能介紹D7D0IN0IN78 位數(shù)字量輸出引腳8 位模擬量輸入引腳VCC +5V 工作電壓REF（+） 參考電壓正端REF（） 參考電壓負(fù)端START A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端ALE 地址鎖存允許信號(hào)輸入端EOC 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平OE 輸出允許控制端，用以打開(kāi)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。圖 聲光報(bào)警電路圖 液晶顯示電路設(shè)計(jì)本課題所要顯示的數(shù)據(jù)一共有 5 個(gè)，分別是 3 種有毒氣體的濃度和室內(nèi)的溫度、濕度，故選用 2 行 16 個(gè)字符的 LCD1602 作為顯示模塊，滿足顯示要求。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，一般的單片機(jī)系統(tǒng)都用此復(fù)位系統(tǒng)，還外加一個(gè)復(fù)位按鍵，可以人為的給芯片加一個(gè)復(fù)位信號(hào)。這種方法對(duì)于設(shè)計(jì)復(fù)雜的單片機(jī)系統(tǒng)很有效。C 語(yǔ)言能寫(xiě)出最優(yōu)化程序，且能反映出計(jì)算機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況。，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理事件能力。 圖 主程序流程圖 AD 轉(zhuǎn)換模塊由于定電位電解式氣體傳感器工作響應(yīng)時(shí)間為 1020 秒左右，故進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換前設(shè)置 AD 等待 25 秒，以保證傳感器響應(yīng)完成并使所測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。1602 液晶與 CPU 是并口通信，由單片機(jī)的 、 、 引腳來(lái)控制 1602 的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)命令功能，單片機(jī) P2 口傳輸數(shù)據(jù)到 1602 進(jìn)行顯示。第五章 仿真調(diào)試 Proteus 軟件仿真調(diào)試 軟件調(diào)試?yán)?KEILC 和 Proteus 軟件進(jìn)行模塊化調(diào)試，調(diào)試過(guò)程中觀察存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)的變化，查找所寫(xiě)程序的錯(cuò)誤，并改正。首先按照 SHT11 的啟動(dòng)、終止等時(shí)序編寫(xiě)時(shí)序程序，并對(duì)是溫度測(cè)量還是濕度測(cè)量進(jìn)行