【文章內容簡介】 實現(xiàn)氣體的采集以及顯示。 單片機是一種集成電 路芯片， 具有超強的處理功能，采用 大規(guī)模集成電路技術 ，它的 的中央處理器 CPU 和 隨機存儲器 ROM、只讀存儲器 RAM，還有 多種 I/O口 以及 中斷 的 系統(tǒng)、計時器等功能 ，把這些器件 集成到一塊 芯片 上 ，組成一個很小的 計算機系統(tǒng)， 繼而 在工業(yè)控制領域 內大量使用，使其功能最大化 。 可以追溯到 30 年前， 當時的 單片機只有 4 到 8 位， 然而 現(xiàn)在 卻有 32位 ，可見其發(fā)展速度之快 。 一氧化碳傳感器是統(tǒng)稱，所有可以檢測一氧化碳濃度的傳感器都可以稱為一氧化碳傳感器。一氧化碳傳感器按原理可分為紅外一氧化碳傳感器（紅外光原理）可達高精確度，激光一氧 化碳傳感器（二極管激光原理）量程可達百分級別，光干涉式 CO 傳感器（差不多也是光學原理），催化燃燒式 CO傳感器（力學原理），電催化式 CO傳感器（物理學原理）。 A/D 轉換器，也就是模數(shù)轉換器，通常稱為 ADC，是將一個模擬信號轉變?yōu)閿?shù)字信號的電子元件件。在實際應用中，通常用模數(shù)轉換器把一個輸出數(shù)字信號轉換成一個輸入電壓信號?？墒菙?shù)字信號沒有太大的用處和意義，它只是表示一個量詞。所以每一個模數(shù)轉換器都需要用一個參照物來作為衡量標準，一般比較常用的是可轉換信號大小，因為它很有參考標準價值?？墒禽敵龅臄?shù)字數(shù)量就表杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 11 示輸 入信號和參考信號的差值大小。 ADC0833 是 美國 墨爾本 半導體公司 生產的一種 芯片，它有 8 位分辨率 、 可以進行 雙通 道 A/D 轉換。 但它讓單片機愛好者歡迎的是因為它體積小，價格優(yōu)惠而且 兼容性 好 ， 性價比很高 ，目前 已經得到廣泛應用 。 對本設計來說價格方面也能承受，故選擇該款芯片。 單片機是一種集成電路芯片， 具有超強的處理功能，采用 大規(guī)模集成電路技術 ，它的 的中央處理器 CPU 和 隨機存儲器 ROM、只讀存儲器 RAM，還有 多種 I/O口 以及 中斷 的 系統(tǒng)、計時器等功能 ，把這些器件 集成到一塊 芯片 上 ，組成一個很小的 計算機系統(tǒng)， 繼而 在工業(yè)控制領域 內大量使用，使其功能最大化 。 可以追溯到 30 年前， 當時的 單片機只有 4 到 8 位， 然而 現(xiàn)在 卻有 32位 ，可 見其發(fā)展速度之快 。 一氧化碳傳感器是統(tǒng)稱，所有可以檢測一氧化碳濃度的傳感器都可以稱為一氧化碳傳感器。一氧化碳傳感器按原理可分為紅外一氧化碳傳感器（紅外光原理）可達高精確度，激光一氧化碳傳感器（二極管激光原理）量程可達百分級別，光干涉式 CO 傳感器（差不多也是光學原理），催化燃燒式 CO傳感器（力學原理），電催化式 CO傳感器（物理學原理）。 A/D 轉換器，也就是模數(shù)轉換器，通常稱為 ADC，是將一個模擬信號轉變?yōu)閿?shù)字信號的電子元件件。在實際應用中，通常用模數(shù)轉換器把一個輸出數(shù)字信號轉換成一個輸入電壓信號?？墒?數(shù)字信號沒有太大的用處和意義，它只是表示一個量詞。所以每一個模數(shù)轉換器都需要用一個參照物來作為衡量標準，一般比較常用的是可轉換信號大小，因為它很有參考標準價值?？墒禽敵龅臄?shù)字數(shù)量就表示輸入信號和參考信號的差值大小。 ADC0833 是 美國 墨爾本 半導體公司 生產的一種 芯片，它有 8 位分辨率 、 可以進行 雙通道 A/D 轉換。 但它讓單片機愛好者歡迎的是因為它體積小，價格優(yōu)惠而且 兼容性 好 ， 性價比很高 ，目前 已經得到廣泛應用 。 對本設計來說價格方面也能承受，故選擇該款芯片。 單片機硬件結構 STC89C51 單片機按照功能劃分的話，它主要由并行 I/O 口、串行口、定時器 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存 儲器、以及特殊功能寄存器等部分組成，是把那些控制應用所必需的基本內容都集成在一個尺寸有限的電路芯片上。電壓低、性能高的 CMOS 8 位微處理器，比如 AT89C51，它帶有 4K字節(jié)，屬于 FLASH 存儲器，還有 AT89C2051，它帶 2K 字節(jié)，具有閃存可編程可擦除等功能。單片機運用 ATMOL 高密度易保留存儲器制造技術，造就了其可擦除只讀存儲器能重復擦除 1000 多次，它應該可以算是一個完整的微計算機，只是杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 12 這個微計算機與一般的不同，它有自己的 CPU、位寄存器、 I/O 口和指令集。在開關決策、邏輯電路仿真、過程控制等方面 1位機非常有效；和 1 位機不同的是，8 位機的長處是在數(shù)據(jù)采集和運算處理等方面。將 51 單片機中的 8 位機以及 1位機的硬件資源組合在一起，讓它們兩個互助互利，這是單片機技術發(fā)展上的一個重大突破，單片機設計的精妙之處也在于此。 STC89C51 是片內有 ROM/EPROM 的單片機，因此，這種芯片構成的最小系統(tǒng)簡單可靠。如果 STC89C51 單片機組成最小應用系統(tǒng)時，只要將單片機接上時鐘電路和復位電路就可以，如圖 23所示。受集成度的影響，最小應用系統(tǒng)只能運用在一些小型控制單元中。它運用特點如 下： (1) 有大量 I/O 口線可以讓用戶使用。 (2) 內部存儲器容量有限。 (3) 應用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。 圖 42 STC89C51 單片機最小系統(tǒng) 時鐘電路 STC89C51 要想形成時鐘的話也不容易，雖然它內部有振蕩電路，但還不夠，杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 13 外部必須附加 電路。 STC89C51 單片機生產時鐘的方法一共有兩種。內部時鐘方法和外部時鐘方法。 我的設計采用內部時鐘方法，在 XTAL XTAL2 引腳上 外 接定時元件，因為芯片內部有振蕩電路，這時內部的振蕩電路就會產生自激振蕩。我本著簡便的概念采用最簡單的內部時鐘方式，就是用外接晶體以及電容組成并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體頻率在 左右。雖然大小沒有嚴對電容格要求，但因為電容大小會對振率輸出的穩(wěn)定蕩頻性和振蕩起振速度會電路有些許影響， CX CX2 的取值在 20pF100pF 之間，因為在 20pF30pF 時振蕩器 的頻率穩(wěn)定性比較高。所以本設計中，電容選擇 22pF。 復位電路 STC89C51 想要必須實現(xiàn)復位通過外部電路來實現(xiàn)。施密器用來抑特觸發(fā)制噪聲，通過復位引腳 RST，在每個機器周期的 S5P2, 復位電過施特路通觸發(fā)器的電平輸出采樣一次，這樣就所需要得到內部位和按復位操作的信號。 復種方式：上電位電路兩自動復鈕復位。 上電自動就能夠復位電簡單的是路中最通過外部給電容充電復位電路來實現(xiàn)上電自動復位。只要電壓的上升超過 1 毫秒 ,自動上時間不電復位實現(xiàn)。 液晶 LCD1602 顯示模塊 圖 43 LCD 電路圖 1602 字符型液晶模塊，帶有背光，現(xiàn)在大部分制系統(tǒng)中都會工業(yè)控使用到它。 1602 的 16 腳接口非常標準，其引腳功能如下： 第 1 腳： VSS 為地電源，接 GND。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 14 第 3 腳： VL使能夠個 10K 的電位通過一用的時侯整對 比度，從而器來調為液晶顯示對器調整比度，當接正時候對比的比較度電源弱，反之的比接地電源度較高，當對高時時候對比度太就會產生“鬼魅”。 第 4 腳： RW是寄存器，當電平器選擇高時選寄存器，當電平擇數(shù)據(jù)低時選擇指令寄存器。 第 5 腳： RS是讀寫開始寫信號線，電平高時操作，電平開始讀低時操作。如低電果都是平時就指 RS和 RW 令或能寫入顯示地址，如果平高電而 RW是平就能 RS 是低電讀忙信號，如果而 R使能 W是低電是高電平 RS 平就能寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E端變成低稱為端，要讓液執(zhí)行命晶模塊令，就 E端必須把從高電平跳電平。 第 7 腳 ： ~ D7 D0 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15 腳： BLA 反光電源的正極 (+5V)引腳輸入。 第 16 腳： BLK 反光電源負極，接地。 1602 液帶有標準晶模塊內部字庫，內部（ GROM）已經存儲了的存儲器 195個 5 8 點陣字符， 34 個 5 20 點陣字符。除此之外還有字符生成 RAM（ CGRAM）512 字節(jié)，讓我們自己定義字符。如表 1所示，這些字符有：中文字母、英文字母的大小寫字母以及常用的符號和日文字母等等，每一個字有相應的代碼，例如大寫 “ A”的符都會代碼是 01000001B（ 40H），在顯模塊把地址 40H 中示的時候的點 陣圖以看到形顯示出來，我們就可字母“ A”。 液晶模塊這個效率顯示顯示器件比較慢，所以在每條之前一定要確指令執(zhí)行認模字符的塊顯示為，即表示空閑，不然示字符的時指令失敗。為了告訴模低電平塊顯示位置，在顯 器這個 候必須要先示字輸入顯符地址。 傳感器 氣體傳感器概述 氣體裝傳份和置可以將氣體的成體濃度等可被人員和儀器儀表以及計算機利用的信息！氣體傳感器的歸類一般不確定也不科學，歸為化學傳感器類。氣體傳感器有 5種類型：半導傳感體氣感器、電化學氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、熱導傳感定以及器、紅信式氣體息 變成外體傳感器等，其特性有線氣線氣以下幾個方面。穩(wěn)有目標定性：穩(wěn)區(qū)工是基性響移間應的穩(wěn)定性，在傳時間內，由零點（即沒感器作氣體時 ） 決定，整個本是基本漂移構出時間內傳結漂所使指感器輸出響應的變化。區(qū)間漂響應理想情況下是傳感變作移器連續(xù)中的輸化，表現(xiàn)為傳工整個作器輸出信號在工感時間內的降低。，一個傳感變化量在連器輸出續(xù)工作條測輸入件下，每于 10%。靈敏度：置于目指傳標氣靈敏度是感器與被變化量之比，主于年零點漂要依賴移小傳術。大多感技數(shù)氣體傳器用的感器的設采杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 15 用要理和是種求要有特計理都足原體性電化學、物光學。首先生 學、考慮的是選擇一標夠化感種敏物技術，它對敏性。選擇目的靈性：選擇通過測量由以氣體要某一的干擾氣體種濃度所產生的傳所應來性可感體確定，也被稱響為交產生器叉靈個響一定濃敏應等價于度這度的目的傳器響感標氣應。這蹤多種氣體的應用中在追非常重要的，靈降低抗腐敏度會蝕性交叉量的重測因為復性靠性，理想傳感器高選和可擇性?？垢瘧哂形g性：是靈敏高傳感度指和器暴體積分數(shù)目標氣體中的能力在露于高氣體時，探頭和應能夠器漂移承受期回正大量泄漏氣體常工望體積分數(shù) 10~20 倍，在返件下，傳感作條零點校盡可正值應能小。 氣體傳般包括， 靈感器的一敏基本度、選定特征性等，為了感器的敏讓氣體傳擇特性達性和穩(wěn)感到最好，可以料和開發(fā)通當?shù)牟倪^選材料來達擇適新到目的。 傳感器分類 這些類型的傳感器比例大概是 60%在氣體傳感器中，可分為電導型以及非電導型，根據(jù)原理 ,可以分為表面型以及容積控制型。 (1 ) 電導型中 SnO2 半導體是典型的氣敏元件，其傳感原表面型理是型半導體材料。當 SnO2 為 n 強加電壓時，半導度升高，氧氣被電子元件體材科溫吸附從而氣體 H CO、 CH4 存在時，就會讓半導電阻下降，電導體表面上升，因為電導體濃度成 比倒。這類變化和氣傳件稱為電化感器元學池，可以為離解隔質進行膜傳導，子對固體電分為兩類陽離子選擇性傳導以及陰離子傳導，它的較強，感器研究也比較多的是固體電解質傳感器，它的人們對這類固體電氧化鋯傳原理是利用側兩個等于濃差電池的電勢。電池之位差從而創(chuàng)造出鉻間的電解質，現(xiàn)在穩(wěn)定這類隔的氧化膜兩傳感器已成功應用于鋼水及發(fā)動機空燃成分比等測量中。為了中氧的測固態(tài)電定以改變固體電解質導電不足的缺陷，近年來科學解質上通過燕鍍一層氣體敏膜，把家在圍周環(huán)境中的及介質中可以移動的粒子數(shù)量結合起來。這類氣體分子數(shù)量以傳感器元件稱 學池，可以為電化為離子對固進行隔膜傳導，分為兩類體電解質離子傳導以及陰離子傳導，它的選擇隔膜兩性較強，人感器研究也比較多的電池的是氧化鋯固體電解質傳感器，它的原類傳理是利用側位差等們對這于濃差電勢。從而創(chuàng)造出個電池之間的電氧化類傳感鉻固體電解質，現(xiàn)在穩(wěn)定的兩器已成功應用于鋼水中及發(fā)動氧的測定以分比等機空燃成測量中。為了導電不足的缺陷，近年來科學家在體電解改變固質固態(tài)體敏膜，把圍解質上通過燕鍍一周環(huán)境中的氣體分子數(shù)量以及的粒子數(shù)量結合起來。這類傳介質中可以移動感器在檢測可燃氣體中，因為它體積小、穩(wěn)定高、抗毒性 強 ( 4) 非電 BT 場效應晶體管氣體傳感器， Pb —FBT． Hz 利用并分屬于場效應晶體管傳感器， Pd 吸收散送到半導體 si，減小杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 16 Pd 的功函，這類以及 Pd的界面對 H CO 敏感。型 FET 場效應晶體管氣體傳感器非電導，集成便，功能化方多，體積很具有發(fā)展較小前景。 件稱為電為兩類化學池，可以為離子對固體電隔膜解質進行傳導，分陽離子傳導離子傳導，擇性以及陰較強，人們它的選傳感器研究也比較多的是氧對這類化鋯固體，它的隔側電解膜兩質傳化鉻固體感器兩個電池之間的電位差等于濃差電池的電勢。從 而原理是利用創(chuàng)造出穩(wěn)定的氧電解質，現(xiàn)在可以移器元來科動的粒這類傳感器已成功應用于鋼中子數(shù)水中氧及發(fā)動機環(huán)境中的氣體分子空燃成分比等測量中。為了改變燕鍍一固體導電不足的缺陷，近年這的測定以類傳感學家在固態(tài)電解質上通過層氣體敏膜，把圍周數(shù)電解質量以及介質量結合起來。 接觸燃燒式傳感器可以用來檢測 H CO、 CH4等氣體。燃燒熱和氣體濃度有關，可燃氣體表面接觸催化劑 Pt 、 Pd就會燃燒、破熱。這種