【正文】 35 致謝 本論文的研究 與撰寫 工作是在 盧輝斌 導(dǎo)師 的 關(guān)心 和悉心指導(dǎo)下完成的。用電壓表測(cè)試發(fā)現(xiàn)，第 4 章 實(shí)驗(yàn)過程 29 選通數(shù)碼管的三極管并沒有導(dǎo)通，數(shù)碼管陽極電壓在 左右，所以數(shù)碼管被點(diǎn)亮。 Proteus 軟件具有 獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能 (VSM)： 支持主流的 CPU 類型：如 ARM 8051/5 AVR、 PIC10/1 PIC1PIC1 PIC2 dsPIC3 HC1 BasicStamp、 808 MSP430 等， CPU 類型隨著版本升級(jí)還在繼續(xù)增加，如即將支持 CORTEX、 DSP 處理器； 第 4 章 實(shí)驗(yàn)過程 25 支持通用外設(shè)模型：如字符 LCD 模塊、圖形 LCD 模塊、 LED 點(diǎn)陣、LED 七段顯示模塊、鍵盤 /按鍵、直流 /步進(jìn) /伺服電機(jī)、 RS232 虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其 COMPIM(COM 口物理接口模型 )還可以使仿真電路通過PC 機(jī)串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通信； 實(shí)時(shí)仿真：支持 UART/USART/EUSARTs 仿真、中斷仿真、 SPI/I2C 仿真、 MSSP 仿真、 PSP 仿真、 RTC 仿真、 ADC 仿真、 CCP/ECCP 仿真； 編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語言的編輯 /編譯 /源碼級(jí)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(jìn)行高級(jí)語言的源碼級(jí)仿真和調(diào)試 。為了保證實(shí)物制作的順利進(jìn)行，先利用軟件仿真，仿真成功后再制作硬件。 總體思路是首先 定義相關(guān)的硬件接口，然后進(jìn)行初始化，包括 AD 控制端和定時(shí)器的初始化。 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 燕 山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 16 為了清晰 明了的顯示報(bào)警房間號(hào) ，采取數(shù)碼管顯示。 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)。要求時(shí)鐘頻率不高于 640KHZ， EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換； EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。 燕 山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 12 (3)轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μs(時(shí)鐘為 640kHz 時(shí) )， 130μs(時(shí)鐘為 500kHz 時(shí) )。復(fù)位電路用于將單片機(jī)內(nèi)部各電路的狀態(tài)恢復(fù)到一個(gè)確定的初始值，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。用戶在下載用戶程序時(shí)， 可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 / 時(shí)鐘。其中 ，濃度檢測(cè)及顯示模塊所實(shí)現(xiàn)的功能是將房間中的一氧化碳濃度值轉(zhuǎn)換成為單片機(jī)能夠處理的數(shù)字信號(hào)，并且濃度值顯示出來：主控模塊以單片機(jī)為主，對(duì)其他模塊的運(yùn)行進(jìn)行控制；報(bào)警模塊是此系統(tǒng)的外部電路，它的功能是實(shí)現(xiàn)報(bào)警。 總的看來，我國氣敏元件傳感器及其應(yīng)用技術(shù)有了較快進(jìn)展，但與國外先進(jìn)水平仍有較大的差距，主要是產(chǎn)品制造技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用等方面 的差距，與日本比較仍要落后 10 年。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。氣體傳感器的發(fā)展。 本文主要敘述了基于單片機(jī)的有毒氣體檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過程，包括硬件電路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、電腦仿真和實(shí)物制作 。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 任務(wù)書 學(xué)院 ：里仁學(xué)院 系級(jí)教學(xué)單位： 電子 工程系 學(xué) 號(hào) 學(xué)生 姓名 專 業(yè) 班 級(jí) 0 題 目 題目名稱 基于 單片機(jī) 的 有毒氣體檢測(cè) 系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 題目性質(zhì) ： 工程設(shè)計(jì) （ √ ） ；工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型 （ ） ； 理論研究型 （ ） ；計(jì)算機(jī)軟件型 （ ） ；綜合型 （ ） （ ） ； （ ） ； （ ） 題目類型 （ √ ） （ ） 題目來源 科研 課題 （ ） 生產(chǎn)實(shí)際 （ √ ） 自選 題目 （ ） 主 要 內(nèi) 容 熟悉掌握 89C52 單片機(jī)， AD 轉(zhuǎn)換器，顯示模塊的功能及硬件設(shè)計(jì)；熟悉掌握C 語言的編程方法，對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)一款產(chǎn)品有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)； 基 本 要 求 要求設(shè)計(jì)出一個(gè)具有多路一氧化碳實(shí)時(shí)檢測(cè)功能并能夠進(jìn)行超限判斷，發(fā)出聲光報(bào)警，并實(shí)時(shí)顯示具體是哪路傳感器報(bào)警的檢測(cè)裝置。學(xué)?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容。本系統(tǒng)可用于家庭環(huán)境，也適用于工業(yè)環(huán)境。因此，這類事故具有突發(fā)性強(qiáng)、擴(kuò)散迅速、救援難度大、危害范圍廣等特點(diǎn)。 隨著人類社會(huì)的進(jìn)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。二是增強(qiáng)可靠性，實(shí)現(xiàn)元件和應(yīng)用電路集成化，多功能化，發(fā)展 MEMS技術(shù)，發(fā)展現(xiàn)場(chǎng)適用的變送器和智能型傳感器。在此系統(tǒng)中，檢測(cè)信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理。 單片機(jī)的最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖如下： 圖 23 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 單片機(jī)的最小系統(tǒng)是由組成單片機(jī)系統(tǒng)必需的一些元件構(gòu)成的，除了單片機(jī)之外，還需要包括電源供電電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路。 在單片機(jī) XTAL1 和 XTAL2 引腳上跨接上一個(gè)晶振和兩個(gè)穩(wěn)頻電容，可以與單片機(jī)片內(nèi)的電路構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 ) 傳感器的模擬電壓信號(hào)通過 IN0~IM3 通道進(jìn)入 ADC0809,， ADC0809的數(shù)據(jù)輸出接單片機(jī)的 P0 口，從低位到高位一次對(duì)應(yīng) ~。 EOC： A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平 (轉(zhuǎn)換期間一直為低電平 )。 (7)體積小、重量輕、價(jià)格低廉。其中 VH 用于為傳感器提供特定的工作溫度。 聲音報(bào)警電路 聲音報(bào)警電路 原理圖如下： 蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)來驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動(dòng)它，單片機(jī) IO 引腳輸出的電流較第 2 章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 小，單片機(jī)輸出的 TTL 電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路。 流程圖如下： 圖 34 顯示報(bào)警函數(shù)流程圖 開始是否超限對(duì)應(yīng)位置零 對(duì)應(yīng)位置一結(jié)束是 否開始將報(bào)警數(shù)組對(duì)應(yīng)位賦予對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管結(jié)束燕 山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 22 聲音報(bào)警函數(shù) 聲音報(bào)警函數(shù) 將報(bào)警數(shù)組的所有數(shù)值相加，若不等于 4 則報(bào)警，否則 停止報(bào)警。 在 ISIS Professional 中首先搜索元件， 選中的元件會(huì)顯示在 左 邊欄， 然后逐個(gè)的放置元件，并連線， 最 后完成電路圖如下： 燕 山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 24 圖 41 完整 的電路原理圖 編寫程序 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使用 Keil軟件編程，過程如下： 1)建立工程 。根據(jù)焊接是接口調(diào)單片機(jī)AD轉(zhuǎn)換芯片時(shí)鐘電路復(fù)位電路四個(gè)數(shù)碼管三級(jí)管和電阻蜂鳴器區(qū)域 通用電路板燕 山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 28 整的記錄，將對(duì)程序做相應(yīng)修改。本篇論文主要完成了以下內(nèi)容的敘述： 對(duì)目前毒氣檢測(cè)系統(tǒng)國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了概括，進(jìn)而闡明了課題研究的背景和意義。單片機(jī)成本低廉、使用較為簡單，并且能夠勝任系統(tǒng)要求。 熱催化監(jiān)測(cè)方式， 由于多種可熱性氣體都能催化氧化燃燒，導(dǎo)致檢測(cè)精度下 降 ，另外，采用這種方式的檢測(cè)儀體積和功率都較大，不便于隨身攜帶 。在各種各樣的生產(chǎn)生活中依然有很大的發(fā)展空間。 電路板布線圖如下： 圖 44 電路板布線圖 然后按照布線圖放置并焊接元件 或元件底座 。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil和 MPLAB 等多種編譯器。 ADC0809 的工作頻率在 500K 以下即可。 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。并對(duì)其他控制引腳進(jìn)行初始化。 A、 B、 C： 3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路 。根據(jù)串聯(lián)電第 2 章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 路電壓為各處之和，這個(gè)時(shí)候 10K 電阻兩端的電壓 為 ，甚至更大，所以 RST 引腳又接收到高電平。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果決定是否報(bào)警，若報(bào)警，則驅(qū)動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)工作。 (3)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)：能滿足嵌入對(duì)象要求的全部電路系統(tǒng)。 (1)氣體傳感器向低功耗、多功能、集成化方向發(fā)展 國外氣體傳感器發(fā)展很快，一方面是由于人們安全意識(shí)增強(qiáng)，對(duì)環(huán)境安全性和生活舒適性要求提高；另一方面是由于傳感器市場(chǎng)增長受到政府安全法規(guī)的推動(dòng)。 (2)檢修檢測(cè)：設(shè)備檢修置換后檢測(cè)殘留有害氣體或液體 (蒸汽 )，特別是動(dòng)火前檢測(cè)更為重要。 alarm III 目 錄 摘要 ....................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................ II 第 1 章 緒論 .......................................................................................................1 課題研究背景及意義 ...........................................................................1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ...................................................................................2 本文主要內(nèi)容及章節(jié)安排 ...................................................................4 第 2 章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) .......................................................................................5 硬件總體設(shè)計(jì) .......................................................................................5 單片機(jī)的最小系統(tǒng) ...............................................................................7 單片機(jī)簡介 ...................................................................................7 時(shí)鐘電路和復(fù)位電路 ...................................................................9 A/D 轉(zhuǎn)換電路 .................................................................................... 11 ADC0809 主要特性 ............