【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。些人類健康的問題，而且這種趨勢(shì)越來越嚴(yán)重。目前二氧化硫是空氣中的最主要的污染物，人們對(duì)二氧化硫有害物的監(jiān)測(cè)力度越來越重視，現(xiàn)在對(duì)二氧化硫氣體有很多種監(jiān)測(cè)方法。轉(zhuǎn)換，液晶顯示的原理等相關(guān)的的問題。介紹了從方案設(shè)計(jì)，器件選擇，電路設(shè)計(jì)，程序設(shè)。計(jì)，及儀器進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定，濃度標(biāo)定和校準(zhǔn)的一個(gè)完整的思路。設(shè)計(jì)的以90C51為核心的測(cè)

　　

【正文】 221 1602LCD內(nèi)部顯示地址 第二行第一個(gè)字符的地址是 40H，寫入顯示地址時(shí)要求最高位 D7 恒定為高電平 1所以實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是 ： 01000000B（ 40H） +10000000B(80H)=11000000B(C0H)。 在對(duì)液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要 判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形 ，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的 大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼 。 的一般初始化過程 延時(shí) 15mS 寫指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)） 延時(shí) 5mS 寫指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)） 延時(shí) 5mS 寫指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)） 以后每次寫指令、讀 /寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào) 寫指令 38H：顯示模式設(shè)置 寫指令 08H：顯示關(guān)閉 寫指令 01H：顯示清屏 寫指令 06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 寫指令 0CH：顯示開及光標(biāo)設(shè)置 LCD1602 的具體接線路圖如圖 222 所示。 圖 222 LCD1602接線電路圖 考慮到整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)中不同環(huán)境對(duì)氣體濃度及溫濕度范圍要求不同，故設(shè)置了按鍵功能，用于實(shí)現(xiàn)測(cè)量范圍的調(diào)整，參考單片機(jī)引腳使用情況，共設(shè)置五個(gè)獨(dú)立按鍵如圖 223，實(shí)現(xiàn)功能為設(shè)定鍵可進(jìn)行設(shè)定的進(jìn)入與退出，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)三種范圍的切換，另設(shè)左右移位鍵、上下調(diào)值鍵各兩個(gè)，與此同時(shí)考慮到用戶可能需要在一定時(shí)間內(nèi)連續(xù)測(cè)量一種量，故設(shè)計(jì)了 上調(diào)鍵的第二 功能：當(dāng)只有上調(diào)鍵按下時(shí)完成顯示的自動(dòng)與手動(dòng)的切換以實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)對(duì)話。 圖 223 按鍵電路 本設(shè)計(jì) 采用集成穩(wěn)壓器 7805， C2 C30 分別為輸入端和輸出端濾波電容， D1 為續(xù)流二極管 。當(dāng)輸出電流較大時(shí)， 7805 應(yīng)配上散熱板。 電源電路 如 圖 224 所示 ： 圖 224 電源電路 第三章 系統(tǒng) 軟件 程序設(shè)計(jì) 編程語言的選擇 在系統(tǒng)硬件電路確定以后，其主要功能的實(shí)現(xiàn)將依賴于軟件來實(shí)現(xiàn)。對(duì)同一硬件電路，配以不同的軟件， 它所實(shí)現(xiàn)的功能也就不同，其設(shè)計(jì)軟件基本要求 : ?？煽啃允擒浖O(shè)計(jì)的重要指標(biāo)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。 、易維護(hù)性。編制的軟件要求易閱讀，容易發(fā)現(xiàn)和糾正錯(cuò)誤，容易修改和補(bǔ)充。 。系統(tǒng)能夠及時(shí)響應(yīng)外部事件的發(fā)生并能及時(shí)做出處理結(jié)果。 。保證系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算數(shù)據(jù)的精度。 目前存在有 4 種編程語言支持單片機(jī)，即匯編語言、 PL/M51 語言、 C 語言和 BASI 語言。其中匯編語言和 C 語言應(yīng)用的較多， 匯編語言的機(jī)器代碼生成效率高，控制性好，但就是移植性不高。 結(jié)合本系統(tǒng)的特點(diǎn)，這里選用了功能強(qiáng) 、效率高的 C 語言。 C 語言主要有以下特點(diǎn)：用 C 語言編制的程序效率高，占用存儲(chǔ)空間小，運(yùn)行速度快。 C 語言能寫出最優(yōu)化程序，且能反映出計(jì)算機(jī)的實(shí)際運(yùn)行情況。 C語言能直接與存儲(chǔ)器、接口電路打交道，也能申請(qǐng)中斷。 具有良好的模塊化、容易閱讀、維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，且編寫的模塊程序易于移植?；?C語言和匯編語言的優(yōu)缺點(diǎn)，本系統(tǒng)采用 C語言編寫方法。 軟件功能需求 空氣品質(zhì)檢測(cè)儀功能需求框圖如圖 所示，系統(tǒng)軟件主要由 傳感器采集模塊、 AD 轉(zhuǎn)換模塊、人機(jī)接口模塊、聲光報(bào)警模塊、核心控制器模塊 等模塊構(gòu)成，各模塊功能概述如表。 表 各功能模塊功能描述 功能模塊 功能描述 傳感器采集模塊 對(duì)空氣質(zhì)量 進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) AD 轉(zhuǎn)換模塊 核心控制器模塊 人機(jī)接口模塊 無線通訊模塊 數(shù)據(jù)傳輸 根據(jù)軟件設(shè)計(jì)的基本要求 ,采取了如下的措施 : 。軟件設(shè)計(jì)中包含有：主程序模塊、顯示模塊、 A/D 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子模塊、聲光報(bào)警模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、中斷處理模塊等。 C 語言， C 支持浮點(diǎn)運(yùn)算，可以保證數(shù)據(jù)計(jì)算的精度。 ，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理事件能力。 、硬件抗干擾。軟件抗干擾措施 提高了系統(tǒng)的可靠性。 以下就對(duì)一些主要模塊進(jìn)行詳細(xì)的闡述。 主程序模塊 主程序運(yùn)行流程圖如圖 所示。由主程序流程圖可以看出，軟件要實(shí)現(xiàn)的主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器信號(hào)的數(shù)據(jù)采集，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算、分析、送液晶進(jìn)行顯示。程序開始時(shí)，先關(guān)閉中斷，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，包括單片機(jī)的各寄存器、 RAM、定時(shí)器裝載初值、中斷設(shè)置及各模塊初始化等。完成初始化后，液晶顯示各個(gè)參數(shù)為零， CPU 等待傳感器傳入信號(hào)及 AD 轉(zhuǎn)換結(jié)束，從而完成當(dāng)前監(jiān)測(cè)參數(shù)的正確 顯示。 圖 系統(tǒng)程序框圖 開始 端口 初始化 串口初始化 讀 AD 發(fā)送 AD LCD 顯示 判斷報(bào)警 上 電 復(fù) 位系 統(tǒng) 初 始 化采 樣 子 程 序鍵 盤 掃 描按 鍵 是 否 按 下顯 示 當(dāng) 前 參 數(shù)聲 光 報(bào) 警參 數(shù) 是 否 超 標(biāo)結(jié) 束 圖 主程序流程圖 主程序主要控制單片機(jī)的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程，決定了各個(gè)子程序的運(yùn)行先后順序。本課題的程序時(shí)機(jī)包括，端口的初始化，串口中斷的初始化及控制， LCD1602顯示器的初始化和程序控制，報(bào)警電路的控制， AD轉(zhuǎn)化的程序控制，延時(shí)子程序幾個(gè)方面。主程序流程圖如圖。 延時(shí)函數(shù)是一個(gè)程序的重要部分，也是大部分的程序設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要步驟，大多數(shù)芯片 是有一定的反應(yīng)時(shí)間，所以必須加一些延時(shí)來給芯片一定的反應(yīng)時(shí)間，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。延時(shí)函數(shù)大部分是用 for 循環(huán)的，是單片機(jī)進(jìn)行執(zhí)行空語句 _nop_(),來消耗掉一定數(shù)量的時(shí)鐘周期。 本程序的延時(shí)函數(shù)是采用兩個(gè) for 嵌套的新形式，采用 4 個(gè)空語句 _nop_()。來實(shí)現(xiàn)延時(shí)。其延時(shí)的時(shí)間的單位大約是 1ms；因?yàn)樗捎玫膯纹瑱C(jī)的晶振的大小事 。機(jī)械周期為單片機(jī)所采用的晶振周期 12 倍，因此機(jī)械周期為大概為 1μ s，延時(shí)函數(shù)的第二級(jí)循環(huán) 250次，每次執(zhí)行 4 個(gè)空語句，所以為 1ms，所以其輸入的控制次數(shù)就是其延時(shí) 的 ms單位的數(shù)值。延時(shí)函數(shù)程序框圖如圖 所示。 圖 延時(shí)函數(shù)程序框圖 串口程序設(shè)計(jì) 串口通信的主要是波特率的設(shè)定，一般情況下，所選用的串口的波特率為 9600pbs，信號(hào)在 9600pbs下的傳輸距離大約為 50m，可以滿足儀器到子站之間的距離。為了設(shè)定 9600pbs獲得延時(shí)時(shí)間 ms ims _nop_()。_nop_()。_nop_()。_nop()_。 j250 j++ i=0 j=0 i++ 是 否 是 否 結(jié)束 開始 波特率，所以要采用 的晶振或者為其倍數(shù)的晶振。本次課題所采用的是，工作方式為方式 1，由定時(shí)器 T1的溢出率控制。 322 定時(shí)器的一處功率波特率 ?? SM O Ds （ ） 定時(shí)器的溢出率等于定時(shí)時(shí)間的倒數(shù)。所以計(jì)算得定時(shí)器的初值為 TH=oxfd, TL=oxfd。 串口程序流程圖如圖 。 寫數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 延時(shí) 初始化 LCD 行 +1 寫數(shù)據(jù) 取顯示首地址 寫顯示行列地址 寫 LCD 指令 開始 返回 16 16 N N Y Y 圖 串口程序框圖 串口中斷在開啟之前要對(duì)其進(jìn)行初始化，在初始化過程中要對(duì)其所采用的定時(shí)器進(jìn)行確定，還有一點(diǎn)重要的是要對(duì)其的波特率進(jìn)行設(shè)定，以保證其通信的正常進(jìn)行，串口中斷在開啟后，串口中斷就開始等待中斷，如果讀中斷 RI 被置 1，則開始讀中斷，將緩存寄存器 SBUF 的數(shù)據(jù)傳給設(shè)定的變量 。如果寫中斷 TI 置 1，則將數(shù)據(jù) ad 傳給緩存寄存器SBUF。在串口通信結(jié)束后， TI 和 RI 都置零，串口中斷繼續(xù)等待下一次中斷。 AD 轉(zhuǎn)換模塊 由于定電位電 解式氣體傳感器工作響應(yīng)時(shí)間為 1020 秒左右，故進(jìn)行模 數(shù)轉(zhuǎn)換前設(shè)置AD 等待 25 秒，以保證傳感器響應(yīng)完成并使所測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。 AD 完成轉(zhuǎn)換需要一定的時(shí)間， AD 應(yīng) 用中我們可以有兩種方法來： ， AD 完成模數(shù)轉(zhuǎn)換后會(huì)向中斷輸出端輸出一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，告訴 CPU轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成， CPU 可以讀取數(shù)據(jù)。 SBUF=AD 開始 用定時(shí)器 TMOD 確定定時(shí)器 1 等待中 斷 設(shè)定 SMOD 值為 0 開中斷 確定工作方式 1 TI=1 RI=1 COM=SBUF TI,RI 清零 N Y Y N ，設(shè)定一定的時(shí)間讓 CPU 處于等待狀態(tài)，此時(shí)間足夠 AD 完成轉(zhuǎn)換，過了等待時(shí)間 CPU 再去讀取數(shù)據(jù)。 綜合考慮各方面的因素，本研究采用第一種方法：中斷查詢法。所用的芯片為 AD0809，根據(jù)所需的要求， AD 的工作流程如圖 ，首先 AD 先等待 25秒以使得傳 感器完全響應(yīng)完畢，然后 AD 開始工作，當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后向 CPU發(fā)出一個(gè)中斷信號(hào)告訴 CPU 可以讀取數(shù)據(jù)， CPU響應(yīng)中斷，從 PB 口讀取轉(zhuǎn)換完畢后的 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，再進(jìn)一步進(jìn)行處理。對(duì)氣體傳感器分段選擇多個(gè)測(cè)試點(diǎn)盡享精確測(cè)試，并根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)繪制出傳感器的隔斷擬合曲線，為了提高數(shù)據(jù)精度，采用線性插值法。 系統(tǒng)上電后，對(duì)單片機(jī)、 ADC0809進(jìn)行初始化，開單片機(jī)總中斷，外部中斷 0， AD 轉(zhuǎn)換結(jié)束后，進(jìn)入中斷子程序讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果存放在全局變量中，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、計(jì)算與處理，以便以后單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù) LCD 的顯示處理。 圖 AD 流程圖 液晶顯示模塊 本設(shè)計(jì)所用的顯示器件為 1602 液晶面板，該液晶能顯示 32 個(gè)字符，滿足顯示要求。 1602液晶與 CPU 是并口通信，由單片機(jī)的 、 、 1602的讀寫數(shù)據(jù)命令功能，單片機(jī) P2口傳輸數(shù)據(jù)到 1602 進(jìn)行顯示。 系統(tǒng)上電 LCD 初始化，液晶顯示首先需要要按照時(shí)序給定顯示地址，然后傳送數(shù)據(jù)。上電后液晶顯示“ HELLO IAQ MONITOR”，以便檢測(cè)電路是否正確；當(dāng)檢測(cè)到按鍵按下后，分別按照按鍵功能 顯示三種氣體濃度以及溫濕度顯示。 A /D轉(zhuǎn) 換轉(zhuǎn) 換 是 否 允 許轉(zhuǎn) 換 是 否 結(jié) 束數(shù) 據(jù) 輸 出 1 6 0 2 初 始 化送 顯 示 指 令指 向 數(shù) 據(jù) 地 址送 顯 示 數(shù) 據(jù)顯 示 數(shù) 據(jù)返 回 圖 工作流程圖 聲音報(bào)警 模塊 采用的是蜂鳴器，光報(bào)警是通過 2 個(gè)發(fā)光二極管來顯示， 當(dāng)毒氣含量沒超標(biāo)時(shí)則二極管不閃爍 ， 但是當(dāng)濃度 超標(biāo)時(shí) 二極管開始閃爍并 顯示紅色并啟動(dòng)蜂鳴器，報(bào)警子程序執(zhí)行之前，設(shè)定的報(bào)警閾值存放在兩個(gè)變量中，傳感器輸入 AD 轉(zhuǎn)換值后，調(diào)用比較程 序，小于閾值則執(zhí)行顯示程序，若大于閾值進(jìn)行聲光報(bào)警。 數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)顯示是否超標(biāo)進(jìn)行報(bào)警 圖 是聲光報(bào)警流程圖 結(jié)束語 轉(zhuǎn)眼間，四年的大學(xué)學(xué)習(xí)生涯就要過去了，我們就要離開 學(xué)校 踏入的社會(huì)，不禁心潮起伏，感慨萬千。 為了將本次課設(shè)，我在這僅 3個(gè)月的時(shí)間了所做的工作大致分為以下幾個(gè)步驟：首先查閱了有關(guān)文獻(xiàn)，內(nèi)容涉及遠(yuǎn)單片機(jī)，傳感器， AD轉(zhuǎn)換的基本知識(shí)，國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)等等。然后，初步設(shè)計(jì)硬件電路圖和程序框圖，根據(jù)系統(tǒng)的可行性 等，修改系統(tǒng)框圖，具體設(shè)計(jì)并修改系統(tǒng)功能程序，完成電路圖的設(shè)計(jì) 。主要工作成果：設(shè)計(jì)了以單片機(jī)為核心電化學(xué)傳感器測(cè)量二氧化硫濃度的系統(tǒng)，其功能包括二氧化硫濃度的測(cè)量，報(bào)警，串口通 信， LCD顯示。 這次畢設(shè)的順利完成，離不開指導(dǎo)老師和同學(xué)以及學(xué)校給與的大力支持，首先要感謝我的導(dǎo)師，感謝老師的細(xì)心指導(dǎo)和耐心幫助，他每周 都犧牲自己的寶貴時(shí)間來給我們作指導(dǎo) 。此外，他傳授給了我許多分析問題、解決問題的方法，在以后的工作中我都將從中受益。在本論文的完成過程中，同組的老師們給了我許多建議和指導(dǎo)，并在百忙之中對(duì)本論文進(jìn)行詳細(xì)的審閱，提出了許多寶貴意見。在此謹(jǐn)表示我最真誠的感謝，并祝福所有老師工作順利，萬事如意。 其次，我還要感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給過我?guī)椭耐瑢W(xué)，在他們的鼓勵(lì)和支持下我順利地結(jié)束了我大 學(xué)階段的學(xué)習(xí)生涯完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，經(jīng)過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)專業(yè)課的學(xué)習(xí)有了更高層面的理解和進(jìn)一步的擴(kuò)充。 對(duì)于我來說，此次畢業(yè)設(shè)