【正文】 程中存在較多的障礙，所以選用 nRF905 更 加合理。無線數(shù)傳模塊主要由發(fā)射器，接收器和控制器或通用分組無線服務(wù)技術(shù) GPRS（ General Packet Radio Service)模塊組成。市場上的處理芯片總類較多，單就我們學(xué)生所接觸的就包括STC89C51 系列、 MSP430 系列等。 表 31 MQ9 標(biāo)準(zhǔn)工作條件 符號 參數(shù)名稱 技術(shù)條件 備注 Vc 回路電壓 ≤ 10V Ac or Dc VH(H) 加熱電壓（高） 177。在搭 7 建放大電路時(shí)，本人使用了由 TI 公司生產(chǎn)的超低輸入偏執(zhí)電流儀表放大器INA116和微功耗儀表放大器 INA126，在試著分別用這兩種儀表放大器搭建放大電路之后，以下是 INA116和 INA126的放大電路圖 3 32。以下框圖是本次一氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)流程圖如圖 21 所示。目前市場上常見的量程主要集中在 01000ppm，少 數(shù)工業(yè)級一氧化碳檢測儀的量程達(dá)到了 2020ppm,而本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于家庭等環(huán)境的一氧化碳的濃度監(jiān)測，目的在于監(jiān)測一氧化碳的濃度然后報(bào)警，并不在于監(jiān)測高濃度的一氧化碳，所以量程選擇在 01000ppm 足夠了。在 家庭居室通風(fēng)差的情況下，煤爐 中煤炭燃燒不充分 產(chǎn)生的煤氣或液化氣 泄露都可能導(dǎo)致一氧化碳中毒；而在 工業(yè)生產(chǎn) 中，礦井中的存在的一氧化碳更是無形的殺手，直接可能導(dǎo)致爆炸 。 I 基于單片機(jī)的 CO監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) The Design Of CO monitoring alarm system Based On SCM 學(xué)生： 指導(dǎo)老師： 摘要 文中設(shè)計(jì)了一種基于 MSP430 系列單片機(jī)的一氧化碳監(jiān)測報(bào)警系統(tǒng)。 以下是 一氧化碳?xì)怏w在不同的濃度水平對人體產(chǎn)生的危害等級 和一氧化碳不同濃度對人體的傷害如表 11 和 12 所示： 表 11 一氧化碳?xì)怏w在 不同的濃度水平對人體產(chǎn)生的危害等級 表 12 一氧化碳不同濃度對人體的傷害 高于 10000ppm 2020— 1000ppm 1000— 300ppm 50— 30ppm 5ppm 下 極度 危險(xiǎn) 重 度危險(xiǎn) 輕度 危險(xiǎn) 職業(yè) 接觸 健康接觸 氣體種類 危害程度 接觸時(shí)間 氣體濃度 一氧化碳 （ CO） TWA 值（職業(yè)接觸） 8 小時(shí) 16ppm 無明顯生理反應(yīng) 8 小時(shí) 30ppm 無明顯結(jié)果 2 小時(shí) 50ppm 大部分人員會發(fā)生頭疼，惡心等不良生理反應(yīng) 1 小時(shí) 100ppm 會頭疼，眩暈 30 分鐘 500ppm 2 一 氧化碳是無色，無臭，無味氣體， 所以靠人體自身的感覺很難識別；因?yàn)槲?一定量的一氧化碳 對人體有十分大的傷害 甚至可能導(dǎo)致死亡，所以在煤氣中為了讓人們識別煤氣是否泄露加入了具有刺激性氣味的甲硫醇來當(dāng)做一氧化碳的“報(bào)警器” 。 本系統(tǒng)仍然使用市場上 應(yīng)用得較為廣泛的是熱催化監(jiān)測方式 ，不過改善了測量的精度，同時(shí)考慮到了溫度和濕度的影響，對其濃度的測量進(jìn)行了溫度和濕度的補(bǔ)償；除此之外運(yùn)用了無線傳輸，使得對一氧化碳的濃度的監(jiān)測能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程和實(shí)時(shí)的功能，當(dāng)發(fā)生一氧化碳泄漏時(shí)機(jī)器代替人進(jìn)行監(jiān)測。 產(chǎn)生與 CO 濃度相 對應(yīng)的模擬信號 溫度信號 濕度信號 無線傳輸 設(shè)置報(bào)警及預(yù)報(bào)警閾值 圖 21 一氧化碳監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)流程圖 由以上系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程圖 可以看出整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行原理；首先 MQ9 一氧化碳傳感器對空氣中的一氧化碳進(jìn)行信號采集，同時(shí)溫度濕度傳感器對空氣中的溫度濕度情況進(jìn)行感應(yīng)，然后 AD 對以上數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣量化，將數(shù)據(jù)送給處理芯片1 進(jìn)行處理和分析并將所得到的與一氧化碳濃度相對應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送給處理芯片2，處理芯片 2 得到數(shù)據(jù)后分別與預(yù)報(bào)警閾值和報(bào)警閾值進(jìn)行對比顯示，然后根據(jù)情況進(jìn)行報(bào)警和預(yù)報(bào)警。 圖 31 INA116放大電路圖 圖 32 INA126放大電路圖 用示波器觀察所放大的信號發(fā)現(xiàn)信號雖然經(jīng)過了放大，但是完全無法給 AD進(jìn)行采樣，所呈現(xiàn)的是一種雜亂無序的波形，如圖 33。 Ac or Dc VH(L) 加熱電壓（低） 177。 STC89C51 是筆者最先接觸的一款單片機(jī)，也是學(xué)校的課程要求掌握的一款。 目前，市面上較常見的是 nRF 系列無線通訊模塊、藍(lán)牙 模塊以及近幾年興起的 WIFI 轉(zhuǎn) RS232 無線通信模塊 ；雖然 WIFI 通訊模塊功能強(qiáng)大，但費(fèi)用太高，平均價(jià)格在 100 元以上，不予考慮。以下是 nRF905 硬件連接圖 38。以下為報(bào)警電路硬件電路圖 310。 MSP430 芯片 2 主要用于濃度的顯示及報(bào)警。 根據(jù)以上關(guān)系可計(jì)算出VRL=Vc/((Rs/RL)+1)。 以下是整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)物圖 51。//使能 A/D 通道 A0 P6DIR amp。 /*****漢字地址表 *****/ uchar addr_tab[]={ //便于根據(jù)漢字坐標(biāo)求出地址 0x80,0x81,0x82,0x83,0x84,0x85,0x86,0x87,//第一行漢字位置 0x90,0x91,0x92,0x93,0x94,0x95,0x96,0x97,//第二行漢字位置 0x88,0x89,0x8a,0x8b,0x8c,0x8d,0x8e,0x8f,//第三行漢字位置 0x98,0x99,0x9a,0x9b,0x9c,0x9d,0x9e,0x9f,//第四行漢字位置 }。//LCD_EN = 0。 //選擇基本指令集 delayms(1)。i=i+8) for(y=0。 //擴(kuò)充指令，開繪圖顯示 Lcd_WriteCmd(0x80+y)。 //寫數(shù)據(jù) D7－ D0 Lcd_WriteCmd(0x30)。 Lcd_WriteCmd(0x30)。= ~OFIFG。039。039。j++) { 。039。 m=n。 index 0。 for(y=0。 uchar k。 //列地址 Lcd_WriteData(*pic++)。y++) { for(x=0。 //選擇 8bit 數(shù)據(jù)流 delayms(1)。//LCD_RS = 1。 while(t) { for(i=0。 //ADC12 初始化 //單通道 ,單次采樣模式 ADC12CTL0 amp。而在本文中只是對本課題進(jìn)行了初步的研究的工作，還有很多細(xì)節(jié)待進(jìn)一步研究、探討： （ 1） 對于本系統(tǒng)而言， MSP430 核心板上的功能僅僅使用了 AD 模塊，這種現(xiàn)象是很浪費(fèi)的。根據(jù)一氧化碳傳感器的溫度濕度特性圖，發(fā)現(xiàn)可以將曲線線性化，可以得到 有效電壓信號 VRL與溫度和濕度的關(guān)系；最后，根據(jù)信號放大的倍數(shù) 40 倍即可對溫度和濕度進(jìn)行補(bǔ)償。同時(shí)，發(fā)送過來的一氧化碳的濃度將在 12864 液晶顯示器上進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示，保證用戶能夠?qū)崟r(shí)掌握被測環(huán)境的一氧化碳的濃度。由以上原理圖可以看出 P26 是控制整個(gè)報(bào)警裝置的引腳，處理芯片通過比較一氧化碳的濃度和用戶設(shè)定的預(yù)報(bào)警和報(bào)警閾值來控制 P26 信號的輸出，從而達(dá)到控制整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)的效果。其中一塊和處理芯片 1 相連接，主要負(fù)責(zé)發(fā)送芯片 1 處理完 AD 采樣的數(shù)據(jù)，作為發(fā)送器；另外一塊主要負(fù)責(zé)接收第一塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)并交給處理芯片 2 進(jìn)行處理，作為接收器。 目前，市場上的藍(lán)牙模塊相對比較便宜，使用也不是很復(fù)雜。 STC89C51 一般簡稱為 51 單片機(jī)，主要是因?yàn)?器件兼容了 標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng) 及 80C51 引腳 結(jié)構(gòu) 。 3Ω 室溫 TH(H) 加熱時(shí)間（高） 60177。因?yàn)殡娐吩诒救擞邢薜哪芰?nèi)難以實(shí)現(xiàn)，所以放棄使用ME2CO 電化學(xué)傳感器。以下將逐一介紹各個(gè)硬件的選擇。相對于直接燃燒煤炭或者是柴火，人們更傾向于使用天然氣或者是煤氣。 目前，一氧化碳的中毒程度主要分為三種等級： 一是輕度中毒。考慮到成本，本人對各個(gè)硬件模塊做了詳細(xì)的比對，最終系統(tǒng)采用 MSP439f169 單片機(jī)作為處理器，選用使用壽命較長的 MQ9 傳感器作為 一氧化碳的感應(yīng)器；同時(shí)，在數(shù)據(jù)的處理除了進(jìn)行采樣量化之外，還對溫度和濕度進(jìn)行了補(bǔ)償，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，基本上完成了傳統(tǒng)的檢測儀的監(jiān)測功能。在空氣中，一氧化碳的 爆炸極限 為 %～ 74%的含量 ,在空氣中遇到明火或者溫度過高時(shí)可能產(chǎn)生爆炸，給人們帶來巨大的損失。 一氧化碳檢測儀的種類 會意識不清，嘔吐 5— 10 分鐘 1000ppm 會導(dǎo)致死亡 2— 10 分鐘 10000ppm 死亡 1— 2 分鐘 20200ppm 3 目前，市場上一氧化碳檢測儀的種類是多種多樣， 根據(jù)傳感器的分類，主要有 ：半導(dǎo)體型、電化學(xué)型、固體電解質(zhì)型、接觸燃燒型、光化學(xué)型、光離子化（ PID）等 ， 目前應(yīng)用得較為廣泛的是半導(dǎo)體型監(jiān)測方式 。 （ 5）能夠連續(xù)長時(shí)間使用、方便簡捷，并能對一氧化碳準(zhǔn)確預(yù)報(bào)警及報(bào)警。 電化學(xué)傳感器 具有良好的選擇性和高靈敏度 ，然而在搭建外圍放大電路時(shí)發(fā)現(xiàn)該傳感器對放大電路要求較高。 MQ9 一氧化碳傳感器模塊能夠直接輸出能夠被 AD 進(jìn)行采樣的模擬信號，所以要做的只是將其通電采樣，并通過處理芯片對一氧化碳的濃度進(jìn)行溫度和濕度的補(bǔ)償。以下是 MQ9 一氧化碳傳感器模塊在空氣中輸出圖 35 和存在一氧化碳的輸出圖36： 圖 35 空氣中 MQ9 傳感器模塊輸出波形 11 圖 36 存在可燃?xì)怏w空氣中 MQ9 傳感器模塊輸出波形 從圖 35 和圖 36 比較看來 MQ9 一氧化碳傳感器模塊感應(yīng)速度快，輸出穩(wěn)定，適合 AD 采樣。 圖 37 MSP430f169 單片機(jī)的引腳圖 無線傳輸模塊的選擇 無線 傳輸 模塊 是利用無線技術(shù)進(jìn)行無線傳輸?shù)囊环N模塊。在市場上 nRF905 無線 模塊比 nRF2401 無線 模塊稍微貴一點(diǎn)，價(jià)格在一對 40 元左右；不 過在傳輸距離上 nRF905 無線 模塊更強(qiáng)，在空曠的環(huán)境中能夠達(dá)到 100 多米，而在存在障礙時(shí)仍然能夠達(dá)到 30 多米的效果。使用蜂鳴器和紅色的 LED 燈，能夠有效地提醒使用者。本系統(tǒng)控制分為采集和處理兩方面，以下是整個(gè)程序的流程圖 41。 Rs： 1000ppm LPG 中不同溫度和濕度下元件的電阻。本系統(tǒng)圍繞一氧化碳監(jiān)測為中心，以 MSP430f169 作為處理芯片，以IAR Embedded Workbench 作為開發(fā)平臺，運(yùn)用了無線通訊等技術(shù) 設(shè)計(jì)并完成指定的監(jiān)測功能。 27 感謝我的家人從物質(zhì)方面、精神方面給我的巨大的支持和鼓勵(lì)。 void Display(uchar wei ,uchar dat)。 //WaitBusy()。// LCD_PSB = 1。 } } 30 //圖片取模方式：橫向取模，字節(jié)正序 void pic_Disp(uchar *pic) //顯示 Gdram 內(nèi)容（顯示圖片） { uchar x,y,i。y++) { for(x=0。 //行地址 Lcd_WriteCmd(x+0x80+i)。 //行地址 Lcd_WriteCmd(x+0x80+i)。 BCSCTL1amp。 v[2]=m%100/10+39。 b[0]=m%10000/1000+39。icount。 } nRF905 發(fā)送 include include unsigned char RFConf[11]= { 0x00, //配置命令 // 0x6c, //CH_NO,配置頻段在 430MHZ 0x0c, //輸出功率為 10db,不重發(fā)，節(jié)電為正常模式 0x44, //地址寬度設(shè)置，為 4 字節(jié) 0x0C,0x0C, //接收發(fā)送有效數(shù)據(jù)長度為 12 字節(jié) 0xCC,0xCC,0xCC,0xCC, //接收地址 0x58, //CRC 充許， 8 位 CR