【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 程序包括顯示子程序、鍵盤(pán)掃描子程序、設(shè)置查詢(xún)、聯(lián)機(jī)通訊、中斷服務(wù)等。并包括一定的軟件抗干擾軟件措施，使系統(tǒng)具有自我診斷，自我恢復(fù)的能力，如數(shù)字濾波技術(shù)等。功能子程華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 序設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，采用模塊化子程序設(shè)計(jì)。包括數(shù)據(jù)采集計(jì)算模塊、輸出報(bào)警模塊等。主要完成數(shù)據(jù)采集，運(yùn)算處理，越限報(bào)警，輸出調(diào)節(jié)等功能。 圖 系統(tǒng)硬 件結(jié)構(gòu)框圖 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT6 2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)電路設(shè)計(jì) 環(huán)境監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，采用美國(guó) ATMAL 公司生產(chǎn)的單片機(jī) STC89C54RD+，它是一種帶 16K 的 flash 程序存儲(chǔ)器、 128K 的 RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、內(nèi)置看門(mén)狗、 8 個(gè)中斷源、3 個(gè)定時(shí)器，是一款性?xún)r(jià)比較高的單片機(jī)。選用 STC 系列單片機(jī)，主要是基于原先已有的程序可以直接使用，無(wú)需改變硬件，另外用 STC 提供的 STC． ISP． exe 提供的工具軟件，可以直接使用串口將編好的程序代碼下載進(jìn) STC 單片機(jī)即可，通訊接口電路簡(jiǎn)單，也 可以使用通用編程器進(jìn)行程序燒寫(xiě)。單片機(jī) STC89C54RD+為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 STC89C54RD 單片機(jī)的使用，需要以計(jì)算機(jī)為平臺(tái)，系統(tǒng)的整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)與調(diào)試，離不開(kāi)計(jì)算機(jī)及其專(zhuān)業(yè)的工具軟件，程序的燒寫(xiě)也是由 STC 系列單片機(jī)的專(zhuān)門(mén)燒錄軟件通過(guò)計(jì)算機(jī)完成的。采用 MAX232 為串行通信芯片，可用于實(shí)現(xiàn) PC 機(jī)與單片機(jī)數(shù)據(jù)傳輸，用 Protel99 設(shè)計(jì)的硬件原理圖如圖 所示。 圖 RS232 串行通訊原理圖 數(shù)碼管顯示模塊設(shè)計(jì) 數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其 基本單元是發(fā)光二極管。選用八段共陰極數(shù)碼管作為顯示器件，通過(guò)串入并出移位寄存器 74LSl64[2]與單片機(jī)的串口相連。其硬件原理電路圖如圖 所示。 數(shù)碼管的位數(shù)根據(jù)需要進(jìn)行選擇，顯示分三部分：第一部分不同的檢測(cè)參數(shù)標(biāo)識(shí)碼，因?yàn)橛卸喾N參數(shù)同時(shí)檢測(cè)，所以只能通過(guò)輪回或指定的的方式進(jìn)行顯示，具體是那種參數(shù)，由設(shè)定的標(biāo)識(shí)碼進(jìn)行確認(rèn)。參數(shù)標(biāo)識(shí)碼可由 1～ 2 位數(shù)碼管來(lái)完成顯示；第二部分為“一”，用于區(qū)別參數(shù)標(biāo)識(shí)碼與參數(shù)的檢測(cè)數(shù)值結(jié)果；第三部分為相關(guān)參數(shù)的檢測(cè)數(shù)華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 值結(jié)果顯示，不同的參數(shù)用到的位數(shù)或精度可能有差別，用不到的 數(shù)碼位從后面消隱掉即可。 圖 數(shù)碼管顯示電路圖 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出需要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類(lèi)。單片機(jī)接口與數(shù)碼管之間采用 74LSl64(串入并出移位寄存器 )作為顯示驅(qū)動(dòng)芯片。共陰數(shù)碼管將公共極 COM 接到地線 GND 上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽(yáng)極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。 采用的顯示模式為靜態(tài)顯示模式。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指 每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I／ O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二．十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，節(jié)省 CUP 的接口資源。靜態(tài)時(shí)，推薦使用1015mA。 數(shù)碼管顯示模塊與串口通訊模塊公共用單片機(jī)的串口，通過(guò)數(shù)字開(kāi)關(guān)或跳線可以實(shí)現(xiàn)接口轉(zhuǎn)換。 傳感器工作電路模塊設(shè)計(jì) 溫度傳感器工作電路模塊設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用單總線 DS18B20[3]溫度傳感器，傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)大多以熱敏電阻為傳感器，采用半導(dǎo)體材料熱敏電阻可靠性較差，測(cè)量溫度準(zhǔn)確率低，還得經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的信號(hào) 處理電路并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)才能由微處理器進(jìn)行處理。 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器 與傳統(tǒng)的熱敏電阻有所不同的是，使用集成芯片，采用單總線技術(shù)，能夠有效的減小外界的干擾，提高測(cè)量的精度，同時(shí)還可以直接將被測(cè)溫 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT8 度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理，使數(shù)據(jù)傳輸和處理簡(jiǎn)單化，有效地降低成本，調(diào)試也更方便簡(jiǎn)單化，縮短設(shè)備的開(kāi)發(fā)周期。 DS18B20 具有體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)、可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍，適合于構(gòu)建自己的經(jīng)濟(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)。 DS18B20 的管腳排列及封裝圖如圖 所示。 圖 DSl8B20 的管腳排列及封裝圖 DS18B20 單線數(shù)字溫度傳感器，即“一線器件”，其具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：采用單總線的接口方式與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。單總線具有經(jīng)濟(jì)性好，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，使用戶(hù)可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。 測(cè)量溫度范圍寬，測(cè)量精度高。 DS18B20 的測(cè)量范圍為一 55℃到 +125℃；在 10 到+85℃范圍內(nèi)，精度為177。 0． 5℃， DSl8B20 的測(cè)量分辨率可通過(guò)程序設(shè)定 9～ 12 位。在使用 中不需要任何外圍元件，支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能多個(gè) DSl8B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。 DS18B20 供電方式靈活，可以通過(guò)內(nèi)部寄生電路從數(shù)據(jù)線上獲取電源。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)線上的時(shí)序滿(mǎn)足一定的要求時(shí)，可以不接外部電源，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。負(fù)壓特性電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，只是不能正常工作。掉電保護(hù)功能 DS18B20 內(nèi)部含有 EEPROM，在系統(tǒng)掉電以后，它仍可保存分辨率及報(bào)警溫度的設(shè)定值。單總線 DS18B20 傳感器的電路連接圖 如圖 所示。 圖 單總線 DS18B20 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 濕度傳感器工作電路模塊設(shè)計(jì) 對(duì)于濕度的測(cè)量，傳統(tǒng)的濕度測(cè)量傳感器存在壽命短、價(jià)格高、信號(hào)調(diào)理電路復(fù)雜等缺點(diǎn)。在本系統(tǒng)中采用 BMRH206A[4]濕度模塊，是采用濕敏電阻開(kāi)發(fā)的一款低成本產(chǎn)品，工作穩(wěn)定、漂移小、響應(yīng)時(shí)間快、抗化學(xué)腐蝕性能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于電子、紡織、倉(cāng)儲(chǔ)、煙草、制藥、氣象等行業(yè)，也可用于溫濕度表、加濕器、除濕機(jī)、空調(diào)、微波爐等產(chǎn)品。其電路連接圖如圖 所示。 圖 濕度傳感器模塊電路圖 BMRH206A 濕度模塊的電氣參數(shù)： ①濕度敏感元件：高分子濕敏電阻。 ②供電電壓： DC5V177。 5％。 ③耗電電流： 2mA。 ④使用溫度范圍： 0～ 60℃。 ⑤使用濕度范圍： 95％ RH 以下。 ⑥濕度檢測(cè)范圍： 20～ 90％ RH。 ⑦儲(chǔ)存溫度范圍：一 20～ 70℃。 ⑧儲(chǔ)存濕度范圍： 95％ RH 以下 (非凝露 )。 ⑨濕度檢測(cè)精度：177。 5％ RH(30％ RH～ 90％ RH， 5℃～ 50℃ )。 一氧化碳傳感器工作電路模塊設(shè)計(jì) 一氧化碳檢測(cè)采用進(jìn)口 MS2200CO 傳感器 [5]，專(zhuān)門(mén)用于檢測(cè)還原性一氧化碳?xì)怏w。具有線性度好、測(cè)量精度高的電化學(xué)傳感器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)濃度為 0300(可達(dá) 418)*106mol／ mol 一氧化碳?xì)怏w的高精度連續(xù)檢測(cè)。一氧化碳傳感器 MS2200CO 主要參數(shù)特點(diǎn)： 工作溫度 10℃～ 60℃；工作濕度低于飽和點(diǎn)；貯存溫度－ 20℃～ 80℃；電源 5． 0V177。 5％。一氧化碳傳感器 MS2200CO 主要組成部分包括敏感元件：半導(dǎo)體氧化物厚膜；導(dǎo) The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT10 線：鉑絲；管腳：科瓦鐵鎳鈷合金 一氧化碳傳感器 MS2200CO 測(cè)試曲線： Rs， air_b：注入氣體之前，在潔凈空氣中的阻值； Rs， gas：注入氣體后，穩(wěn)定時(shí)的阻值； Rs， air_a：除去氣體后，在潔凈空氣中的阻值。 一氧化碳傳感器 MS2200CO 注意事項(xiàng)： （ 1）在 測(cè)試時(shí)，元件表面不能有高濃度氣體 (60％ )超過(guò) 2 秒鐘。 （ 2）在連續(xù)測(cè)試時(shí)，不能在敏感部分旁邊 10cm 高度以擴(kuò)散的形式注入氣體。 （ 3）在敏感部分表面所發(fā)生的催化劑劇烈燃燒反映所導(dǎo)致的基極電阻下降不能檢查。 （ 4）加熱電壓不能超過(guò) 5． 5V。 （ 5）催化劑通過(guò)提高敏感部分表面的溫度產(chǎn)生火焰 二氧化碳傳感器工作電路模塊設(shè)計(jì) 本項(xiàng)目所選用的二氧化碳傳感器是采用 NDIR 技術(shù)的美國(guó) telaire 公司產(chǎn) 6004 數(shù)字傳感器 [6]，此傳感器基于氣體對(duì)紅外光吸收的郎伯一比爾吸收定律，采用國(guó)際上最新的電調(diào)制紅外光源 、高靈敏度濾光傳感一體化紅外傳感器、高精度前置放大電路、可拆卸式鍍膜氣室等，實(shí)現(xiàn)不同濃度、氣體的高精度連續(xù)檢測(cè)。具有響應(yīng)速度快、測(cè)量精度高、技術(shù)成熟的紅外二氧化碳?xì)怏w傳感器。 6004 C02 傳感器，是一種集成氣體傳感器，非常適合以微處理器為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的控制器和相關(guān)設(shè)備應(yīng)用。模塊由一個(gè)黃金平面光學(xué)感應(yīng)部分和必須外圍電路組成。 6004C02傳感器體積小巧、功耗很小 (45mA)，所以特別適合安全檢測(cè)或便攜儀器使用。所有產(chǎn)品出廠前都經(jīng)過(guò)標(biāo)定，可直接使用；氣體采樣方法有兩種：流通式和擴(kuò)散式，模塊檢測(cè)濃度最大可設(shè)置到 5％。 主要參數(shù)： 測(cè)量方法：?jiǎn)尾ǚ巧⒓t外原理，具有廠家專(zhuān)利的自校準(zhǔn)技術(shù)。 測(cè)量范圍： 0～ 2