【正文】 D 應(yīng)用中我們可以有兩種方法來：，AD 完成模數(shù)轉(zhuǎn)換后會向中斷輸出端輸出一個中斷請求信號，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 語言能直接與存儲器、接口電路打交道，也能申請中斷。系統(tǒng)能夠及時響應(yīng)外部事件的發(fā)生并能及時做出處理結(jié)果。大大提高系統(tǒng)設(shè)計的效率與質(zhì)量。圖 系統(tǒng)復(fù)位電路 圖 電源電路 電源電路設(shè)計本 設(shè) 計 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，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件了。CLK 時鐘信號輸入端（一般為 500KHz） 。參考端允許的電壓變化范圍為 如果AD623 相對地輸出，則參考端應(yīng)接地[21]。輸入放大器用來將差動電壓轉(zhuǎn)換成單端電壓，它還對前面兩個輸入放大器輸出的共模信號起到抑制作用。電源限輸出特性使低電源供電條件下，電源輸出級使其動態(tài)范圍達到最大。 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 測量溫度00101 測量濕度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)默認值，下一次命令前至少等11ms其他 保留SHT11 通過二線數(shù)字串行接口來訪問，所以硬件接口電路非常簡單。這兩個敏感元件分別將濕度和溫度轉(zhuǎn)換成電信號，該電信號首先進入微弱信號放大器進行放大；然后進入一個 14 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器；最后經(jīng)過二線串行數(shù)字接口輸出數(shù)字信號。溫濕度傳感器一般是測量溫度量和相對濕度量[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、傳感器對各種氣體交叉反應(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 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)用于輕便型報警器和監(jiān)測器、移動式的監(jiān)測儀、遠程控制的監(jiān)測儀，單元與多元組合式智能化的監(jiān)測器、固定式與壁掛式監(jiān)測儀及精密型智能化的監(jiān)測系統(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。基于本文的實時要求和性價比等方面的原因，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到初始狀態(tài)就必須發(fā)生一次氧化反應(yīng)。 AT89S52 單片機與其擴展設(shè)計中采用 AT89S52 單片機作為本系統(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。單片機對采樣值進行數(shù)字處理后驅(qū)動液晶顯示器分別顯示出被測室內(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)見表 ：表 室內(nèi)空氣監(jiān)測指標(biāo)限度檢測指標(biāo) 單位 濃度 備注溫度 ℃ 18～28 平均相對濕度 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)空氣中常見的三種毒氣： (1)甲醛(HCHO)是一種無色易溶的刺激性氣體，沸點 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,如負離子發(fā)生器、冷觸媒、高效過濾等功能,對改善室內(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,有利于人體進行自我調(diào)節(jié)。(3)我國己經(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題，建議全國學(xué)會應(yīng)象美國 ASHRAE學(xué)會一樣，單獨建立室內(nèi)空氣品質(zhì)評估。污染源控制屬于起點控制，而通風(fēng)換氣控制屬于終點控制，每種單一的控制都不能解決目前的 IAQ 問題，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)計等諸方面的研究課題[9]。 總體方案設(shè)計 本設(shè)計集甲醛，苯，氨氣以及溫濕度監(jiān)測，顯示與報警于一體，利用 MCU進行數(shù)據(jù)采集保證了前臺數(shù)據(jù)的及時、準(zhǔn)確，有利于進行全方位的評價。 本文的主要研究內(nèi)容及總體方案設(shè)計 本文的主要研究內(nèi)容本課題主要集中在 IAQ 的監(jiān)測、顯示、報警三個方面。早在 1983 年，壓電類甲醛傳感器就已問世。香港環(huán)保署的首份 IAQ 調(diào)查表明香港辦公室和公共場所的 IAQ 不佳，造成醫(yī)療費、生產(chǎn)力和機電費的損失每年高達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） 呼吸紊亂等也越來越突出。同時設(shè)計了聲光報警系統(tǒng)，實現(xiàn)在參數(shù)超標(biāo)時及時的報警。 5設(shè)計圖紙（插圖）簡潔、規(guī)范、無差錯，設(shè)計欄目齊全合理，能正確使用國家標(biāo)準(zhǔn)單位。任務(wù)與進度要求任務(wù):1. 選擇合適的單片機，進行單片機主電路設(shè)計； 2. 完成傳感器、信號調(diào)理、鍵盤、顯示、聲光報警、智能控制等接口電路設(shè)計； 3. 編寫各模塊子程序、proteus 軟件仿真 和實物調(diào)試進度要求: 第 13 周 實習(xí)，查詢相關(guān)資料及總體方案設(shè)計 第 4 周 開題報告第 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 編寫氣體、溫濕度采集等程序并通過 proteus 調(diào)試仿真第 1113 周 購買元器件，動手焊接電路板并下載程序?qū)嵨镎{(diào)試第 14 周 寫論文及外文翻譯第 15 周 修改論文第 16 周 準(zhǔn)備答辯主要參考文獻[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].中國水利水電出版社,~247.[4] 單片機及其 C 語言程序開發(fā)實例[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 教研室主任 指導(dǎo)教師 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告表 2022 年 3 月 12 日姓名 上官金霞 學(xué)院 機械工程學(xué)院 專業(yè) 測控 班級 072題目 室內(nèi)便攜式智能空氣監(jiān)測儀的設(shè)計 指導(dǎo)教師 張宏杰一、 與本課題有關(guān)的國內(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)的研究吸引了越來越多人的關(guān)注。因此，本系統(tǒng)旨在實現(xiàn)室內(nèi)空氣溫度、濕度、有害氣體的監(jiān)測及自適應(yīng)智能調(diào)節(jié)，為人類營造一個健康的室內(nèi)生存空間。15外文應(yīng)用 能正確引用外文文獻，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 點陣式液晶屏顯示菜單，有良好的人機對話界面。據(jù)估計，人的一生平均 90%的時間在室內(nèi)度過，室內(nèi)作為現(xiàn)代人類最主要的活動場所之一，其環(huán)境品質(zhì)與人類健康息息相關(guān)。美國的另一項調(diào)查得知由于 IAQ 惡劣而導(dǎo)致總經(jīng)濟成本的損失每年高達 4754 億美元( 沒有包括對建筑材料及各種器材的損失)。 國內(nèi)外的研究狀況氣體傳感器測定甲醛成為近年來甲醛檢測研究的新熱點。準(zhǔn)確測定甲醛、苯、氨等有害氣體的設(shè)備昂貴(如英國 PPM 公司生產(chǎn)的PPM400 甲醛儀約兩萬多元)，測定時間較長，每隔一段時間就需進行重新標(biāo)定，需要專業(yè)人員進行操作，很難連續(xù)測定[6]；目前國內(nèi)外產(chǎn)品的設(shè)計差異主要集中在監(jiān)測傳感器和控制單片機芯片的選用，操作方面國外的產(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，同時注意到 IAQ 是一個變量，涉及到設(shè)計、施工、和運行管理等多專業(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。負離子對人體的健康有益。此外，室內(nèi)空氣品質(zhì)是一個綜合性的指標(biāo)，要考慮多方面的因子，借鑒目前國內(nèi)外常用的 IAQ 監(jiān)測指標(biāo)，本課題的監(jiān)測指標(biāo)訂為溫度，濕度，甲醛，苯，氨氣五個參量。C。室內(nèi)空氣中的氨主要來自建筑施工中使用的混凝土添加劑，這些含大量氨類物質(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。室內(nèi)空氣中有害氣體甲醛、苯、氨分別通過傳感器組中的傳感器 傳感器 傳感器 3 輸出一個與甲醛、苯、氨濃度相對應(yīng)的電流信號,該信號經(jīng)過放大濾波后通過多路轉(zhuǎn)換器分時間段進行采樣保持,最后經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換電路按一定得采樣頻率將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送入單片機進行數(shù)據(jù)采集以便進行顯示處理，溫濕傳感器直接與單片機相連。AT89S52 單片機是 AT89S 系列單片機中的一種，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 系列單片機的換代產(chǎn)品。而且，從經(jīng)濟性的角度來看，AT89S52 不但硬件結(jié)構(gòu)簡單，而且價格低、功能好、性價比高，符合我國工業(yè)設(shè)計制造的要求[13][14]。氣體分子在薄膜表面進行還原反應(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。目前因為它的結(jié)構(gòu)關(guān)系一般造價頗高[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[16]。圖 為定電位電解式傳感器輸出信號與對應(yīng)氣體濃度的典型曲線，可見其線性度是比較好的。在與穩(wěn)定的流量、無吸附特性的氣路、設(shè)計合理的前置放大器達到最佳匹配后,響應(yīng)時間、線性度和測量重復(fù)性都等達到很好的效果。 溫濕傳感器溫濕度傳感器是指能將溫度量和濕度量轉(zhuǎn)換成容易被測量處理的電信號的設(shè)備或裝置。該芯片包括一個電容性聚合體濕度敏感元件和一個用能隙材料制成的溫度敏感元件。微處理器對 SHT11 的控制是通過 5 個 5 位命令代碼來實現(xiàn)的，命令代碼的含義如表 所列。 只使用一個外接電阻來設(shè)置增益(G),最高增益可以達到 1000，從而給用戶帶來極大的方便。 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)用場合。AD623 與傳統(tǒng)三運放結(jié)構(gòu)儀表放大器(例如AD620)的不同之處是在兩個輸入放大器之前分別加兩個 PNP 晶體管作為電壓緩沖器，以便向兩個輸入放大器提供共模信號，并且符合電源限輸入運放電路結(jié)構(gòu)的要求。還可以利用參考端提供一個虛地電壓來放大雙極性信號。 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（） 參考電壓負端START A/D 轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端ALE 地址鎖存允許信號輸入端EOC 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時為高電平OE 輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。圖 聲光報警電路圖 液晶顯示電路設(shè)計本課題所要顯示的數(shù)據(jù)一共有 5 個，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 個字符的 LCD1602 作為顯示模塊，滿足顯示要求。其結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，一般的單片機系統(tǒng)都用此復(fù)位系統(tǒng)，還外加一個復(fù)位按鍵，可以人為的給芯片加一個復(fù)位信號。這種方法對于設(shè)計復(fù)雜的單片機系統(tǒng)很有效。C 語言能寫出最優(yōu)化程序，且能反映出計算機的實際運行情況。，提高了系統(tǒng)的實時處理事件能力。 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)時間為 1020 秒左右，故進行模數(shù)轉(zhuǎn)換前設(shè)置 AD 等待 25 秒，以保證傳感器響應(yīng)完成并使所測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。1602 液晶與 CPU 是并口通信，由單片機的 、 、 引腳來控制 1602 的讀寫數(shù)據(jù)命令功能，單片機 P2 口傳輸數(shù)據(jù)到 1602 進行顯示。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 軟件進行模塊化調(diào)試，調(diào)試過程中觀察存儲單元數(shù)據(jù)的變化，查找所寫程序的錯誤，并改正。首先按照 SHT11 的啟動、終止等時序編寫時序程序，并對是溫度測量還是濕度測量進行