【正文】 移出時(shí)轉(zhuǎn)換完成。下面介紹各模塊的具體功能、工作時(shí)序等。匯編語言的可控性較高級語言來說更具優(yōu)越性。本設(shè)計(jì)引出接口包括 5V、 、 TXD、 RXD、 GND、 RST，其中 TXD， RXD 可直接接 MCU串口， RXD 接 MCU 的 TXD， TXD 接 MCU 的 RXD 即可，也可以接各種帶串口的設(shè)備。但在并行傳輸中，干擾會隨線路長度的增加而增加，產(chǎn)生傳輸錯(cuò)誤。在并行通訊中，數(shù)據(jù)有多少位就需要多少條傳送線，而串行通訊只需要一對傳送線，故串行通訊能節(jié)省傳送線，特別是當(dāng)數(shù)據(jù)位數(shù)很多和遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳送時(shí)，這一優(yōu)點(diǎn)更加突出。 差動放大器與濾波電路設(shè)計(jì) 由于采樣過來的信號，總摻雜著一些干擾信號，故需要一定的線路對其處理。 ③由于應(yīng)用硬件削抖還需要外加器件，成本相對較高，所以本系統(tǒng)選擇軟件延時(shí)削抖的方法。電路圖見圖 ： 鍵盤說明： S2 控制通道轉(zhuǎn)換 S3 串口通信傳輸數(shù)據(jù)的開關(guān) S4 保留未用 圖 按鍵電路圖 (2)獨(dú)立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。在第 1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前 DI 端必須是高電平，表示啟始信號。 它與 ppm 的換算關(guān)系是： X=M*C/ ?? ??? (31) 即： C= 式中： X— 污染物以每立方米的毫克數(shù)表示的濃度值； C— 污染物以 ppm 表示的濃度值； M— 污染物的分子量。測量電路由氣敏傳感器 MQ3/MQ濾波電路和 ADC0832 組成。選擇合理的充電常數(shù)，就能保證在開關(guān)按下時(shí)是 RST 端有兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平從而使 STC89C52 內(nèi)部復(fù)位。 復(fù)位電路： 單片機(jī)開始工作的時(shí)候，必須處于一種確定的狀態(tài)，否則，不知哪是第一條程序和如何開始運(yùn)行程序。由晶振電路和復(fù)位電路， STC89C52 芯片組成，構(gòu)成最小的單片機(jī)系統(tǒng)。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 CP2102 特性如下： .內(nèi)含 USB 收發(fā)器，無需外界電路器 .內(nèi)含時(shí)鐘電路，無需外接電路器 .其內(nèi)部 512 字節(jié)的 EEPROM 可用于存儲產(chǎn) 品生廠商的 ID、產(chǎn)品的 ID序列號、電源參數(shù)、器件版本號和產(chǎn)品說明。當(dāng)精確測量時(shí)，報(bào)警點(diǎn)的設(shè)定應(yīng)考慮溫濕度的影響。 預(yù)熱時(shí)間 不少于 24 小時(shí) 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 圖 MQ3 結(jié)構(gòu)和外形 圖 MQ3 基本 測量電路 圖 MQ3 型氣敏元件的靈敏度特性 圖 給出了 MQ3氣敏元件的靈敏度特性。 工作電流 (mA) 90177。 元件工作穩(wěn)定、可靠 .抗 H2S 中毒。 .背光方式：底部 LED。液晶顯示模塊是一種常用的人機(jī)界面，其在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用極為廣泛。 .CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。其引腳 圖如圖 。 .DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。 其具體特點(diǎn)如下： .8 位分辨率； .雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； .輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容； .5V 電源供電時(shí)輸入電壓在 0~5V 之間； .工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32μS ； .一般功耗僅 為 15mW； .8P、 14P— DIP（雙列直插）、 PICC 多種封裝； .商用級芯片溫寬為 0176。逐次逼近型是將采樣信號和已知電壓不斷進(jìn)行比較，一個(gè)時(shí)鐘周期完成 1 位轉(zhuǎn)換，依次類推 ,轉(zhuǎn)換完成后，輸出二進(jìn)制數(shù)。 EA/VPP：外部訪問允許。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。對 P3 口寫入 1 時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并 可作為輸入端口。表 為 和 的第二功能。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8個(gè) TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫“ 1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。系統(tǒng)主要功能內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)信號采集濾波、開始測量、鍵盤檢測控制、數(shù)據(jù)顯示、 USB 通信等。在氣體檢測方面的研究近些年在國內(nèi)外進(jìn)展很快，但也問題不少，如 檢測精度靈敏度穩(wěn)定性有限 [10]。如果總裝廠對汽車零部件的質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)格，不符合環(huán)保要求的塑料件、地毯、車頂氈、座椅等會直接造成車內(nèi)的空氣污染。s rapid economic development, people put forward more challenges to living standards and air , there may be many poisonous gases within an enclosed space, it can be both already exists in a confined space, may also be produced in the course of their work. Sometimes, some substances volatile shortterm suddenly will appear some be rather baffling material, so the species of poisonous gas in closed space may be varied. Toxic substances in the air is generally based on their physiological in its space for people39。因此必須制訂工作空間中各類物質(zhì)的暴露水平為安全防護(hù)提供依據(jù)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 基于單片機(jī)的便攜式艙室有害氣體采集裝置 學(xué)生姓名： 趙亞西 學(xué)號： 09020341X26 學(xué) 院： 信息商務(wù)學(xué)院 系 名： 機(jī)械工程與自動化 專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 指導(dǎo)教師： 黃晉英 20xx 年 6 月 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 09 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 摘 要 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 ，人們對生活水平和空氣質(zhì)量提出了更大挑戰(zhàn)。 有毒物質(zhì)可以對人造成兩種時(shí)間段的癥狀：急性或慢性。 關(guān)鍵詞 ：有害氣體，數(shù)據(jù)采集 ， 單片機(jī) ， 多通道 ， USB 通信、 VC 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 09 屆 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 Abstract With China39。目前我國家庭汽車市場的需求十分旺盛，很多廠家的汽車下了生產(chǎn)線就直接進(jìn)入市場。 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 1992年，意大利的 Palazzetti等人申請了關(guān)于應(yīng)用于為車內(nèi)空調(diào)提供控制信息的傳感器單元的系統(tǒng)專利； 1996年，加拿大 Sorensen等人研究提出了基于氣體傳感器的車內(nèi)污染控制理論方法與系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 20xx年，韓國 HWANG IN． SUNG等人設(shè)計(jì)出一種應(yīng)用于汽車或室內(nèi)的多種傳感器集成系統(tǒng)，它集成了溫度檢測、濕度檢測、氣體檢測等多種功能，它可以應(yīng)用于有限空間的空氣參數(shù)提取，并應(yīng)用到相應(yīng)控制系統(tǒng)中 [9]。 本系統(tǒng)采用單片機(jī)為控制核心，以實(shí)現(xiàn)裝置的基本控制功能。同時(shí) STC89C52 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。 圖 單片機(jī)引腳圖 P0 口 ： P0 口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間，P1 接收低 8 位地址。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目 的。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 號。逐次逼近型 ADC 包括 1個(gè)比較器、一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器、 1 個(gè)逐次逼近寄存器（ SAR）和 1 個(gè)邏輯控制單元。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。 .GND 芯片參考 0 電位（地）。 ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。數(shù)碼管只能顯示一些數(shù)字信息，很難從這些數(shù)字了解機(jī)器的狀態(tài)。 .驅(qū)動方式： 1/16 并口， 1/5 串口 。 MQ2 及其測量電路的特點(diǎn) MQ2氣敏元件 響應(yīng)速度快 ， 具有良好的重復(fù)性、選擇性 。 5% 室溫 PH 加熱功耗 ≤ 800mW 工作電壓 (V) 177。5% Vh:177。我們建議您用 (約 200ppm)濃度的乙醇蒸氣校準(zhǔn)傳感器。其集成度高，內(nèi)置 全速功能控制器、 USB 收發(fā)器、晶體振蕩器、異步串行數(shù)據(jù)總線，支持調(diào)制調(diào)節(jié)器全功能信號，無需要任何外部的 USB 器件。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows界面。 用STC89C52 來實(shí)現(xiàn)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)能運(yùn)行起來的最小系統(tǒng)，電路圖見圖 。電路圖見圖 ： 圖 內(nèi)部時(shí)鐘電路 在 89C52 單片機(jī)的內(nèi)部有一個(gè)震蕩電路，只要在單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接石英晶體（簡稱晶振）就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號，圖中電容器 C1和 C2穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在 530pF，典型值是 22pF，晶振 CYS 選擇的是 12MHz。隨著電容的充電， RST 腳上的電壓才慢慢下降。甲烷濃度傳感器由 MQ2 組成 。除 ppm 外，還有 ppb 和 ppt， 他們之間的關(guān)系是： 1ppm=106=一百萬分之一， 1ppb=109=十億分之一 ， 1ppt=1012=萬億分之一， 1ppm=103ppb=106ppt （ 2）質(zhì)量 體積濃度 用每立方米大氣中污染物的質(zhì)量數(shù)來表示的濃度叫質(zhì)量 體積濃度，單位是毫克/立方米 ，或克 /立方米。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端 CLK 輸入時(shí)鐘脈沖， DO/DI 端則使用 DI 端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。由于本系統(tǒng)所需按鍵較少，所以選擇獨(dú)立式按鍵。當(dāng)按鍵釋放時(shí)，也要經(jīng)過數(shù)毫秒延時(shí)，待后沿抖動消失后再判別鍵是否釋放。本系統(tǒng)采用間接控制方式： 以下為液晶顯示電路接線原理圖見圖 : 圖 LCD 電路接線圖 在主電路圖中接在 P0 口處有一個(gè)排阻 RP1 ，由于 P0 口沒有內(nèi)接上拉電阻，為了為 P0 口外接 線路有確定的高電平，所以要接上排阻 RP1，使用的是 10K 的排阻，以確保有 P0 口有穩(wěn)定的電平。串行通訊 ——數(shù)據(jù)一位一位順序傳送。 兩種常用接口方式 并行接口是指 8 位數(shù)據(jù)同時(shí)通過并行線進(jìn)行傳送，這樣數(shù)據(jù)的傳輸率能得到極大的提高。 通信模塊電路設(shè)計(jì) CP2102， USB 轉(zhuǎn)串 口芯片，體積小巧，外圍可以不需要任何元件即可夠成一個(gè)最簡單的 USBUART 方案，通信速率可達(dá) 1Mbps，很容易把串口產(chǎn)品升級到 USB 口。 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 編譯語言的選擇 對于單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用中，逐漸引入了高級語言， C語言就是其中的一種。 程序設(shè)計(jì) 軟件編寫的主體思路是將系統(tǒng)按功能模塊化劃分，然后根據(jù)模塊要實(shí)現(xiàn)的功能 ,按一定的順序組合成一個(gè)整體。接著從處理器接收時(shí)鐘信號，每經(jīng)過一個(gè)時(shí)鐘，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)就會從高位到低位依次從 DO 移出，經(jīng)過8 個(gè)時(shí)鐘后，數(shù)據(jù)又以從低位到高位的形式從 DO 移出（也是每個(gè)時(shí)鐘移一位）。 LCD1602 的寫工作時(shí)序圖如圖 所示： 圖 LCD1602 寫操作時(shí)序 當(dāng)處于 寫指令 時(shí)， RS 為低脈沖 ， R/W 為低脈沖 ， D0D7=指令碼， E=高脈沖 。 表 數(shù)據(jù)格式和波特率 數(shù)據(jù)位 8 停止位 1 校驗(yàn)位 無校驗(yàn)，偶校驗(yàn)，奇校驗(yàn) 波特率 300,600,1200,1800,2400,4800,7200,9600,14400，19200,28800,38400,56000,57600,115200,128000,230400,460800, 921600 流程圖如圖 ： 圖 串口流程圖 產(chǎn)生中斷并發(fā)送數(shù)據(jù) 對數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理 結(jié)束 開始 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 29 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 在前面幾章中，詳細(xì)討論了氣體濃度測試儀的硬件和軟件設(shè)計(jì)，但是要系統(tǒng)真正的運(yùn)行起來達(dá)到預(yù)期的指標(biāo)和功能，就必須對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。仿真結(jié)果圖