【正文】 序的編寫、軟 /硬件結(jié)合調(diào)試與演示。主要包括以下功能模塊： 51 驅(qū)動、檢測、液晶顯示、時鐘、鍵盤、模數(shù)軟換、電機排風(fēng)，軟件結(jié)構(gòu)框圖 見圖 41。 畢業(yè)論文 26 圖 41 軟件結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)總程序設(shè)計 主程序?qū)崿F(xiàn)的功能：與硬件相結(jié)合實現(xiàn)便攜式一氧化碳檢測儀的 各個功能。主要是檢測與顯示，時間調(diào)整與顯示，數(shù)據(jù)存儲，功能子函數(shù)的調(diào)用，見圖 42。 系統(tǒng)初始化、按鍵掃描 顯示選擇菜單 測量相關(guān)設(shè)置 數(shù)據(jù)處理 串行通信 對軟件進行處理 畢業(yè)論文 27 圖 42 主程序流程圖 檢測主程序程序見附錄 B。 數(shù)據(jù)采集子 程序設(shè)計 A/D 轉(zhuǎn)換流程見圖 43。當(dāng)接收到鎖存器傳至地址總線的信號后， ADC0832 從選定的 IN 口接收傳感器信號。當(dāng)接收到從單片機傳至 START 口的信號后 ， 開始 A/D轉(zhuǎn)換。由于單片機的時鐘周期與 ADC0832 的轉(zhuǎn)換周期有偏差，可設(shè)置延時指令以配合單片機的時鐘周期。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，將數(shù)據(jù)傳輸至 CPU。 A/D 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時傳送給單片機進行處理。先確認(rèn) A/D 轉(zhuǎn)換是否完成，如果完成則進行傳送，因此需要用查詢方式確認(rèn)。 A/D 轉(zhuǎn)換芯片有表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，比如 ADC0832 的 EOC 端。因此可以用查詢方式，測試 EOC 的狀態(tài)，即可知道轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進行數(shù)據(jù)傳輸 該指令在送出有效口地址的同時，發(fā)出有效信號 RD，使 0832 的輸出允許信號OE 有效，從而打開三態(tài)門輸出，是轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送入 A 累加器中。 開 始 初始化 CPU 初始化時鐘 初始化 LED 屏 顯示開機畫面 顯示 時間 顯示主菜單 讀 鍵 畢業(yè)論文 28 圖 43A/D 轉(zhuǎn)化流程圖 （ 4） ADC0832 程序見附錄 B。 按鍵程序設(shè)計 （ 1）按鍵時顯現(xiàn)人機對話的一個控制按鈕，通過按鍵的操作，對系統(tǒng)進行發(fā)送操作指令，后經(jīng)與 MCU 串行通信，然后在液晶上顯示。 （ 2）按鍵查詢式的流程圖見圖 44。 畢業(yè)論文 29 圖 44 按鍵查詢式的流程圖 時鐘 控制子 程序設(shè)計 （ 1） DS1302 模塊主要是用于設(shè)置時間和與 MCU 通信經(jīng) LCD 顯示時間。 （ 2）時鐘模塊操作流程圖見圖 45。 . 畢業(yè)論文 30 圖 45 時鐘模塊操作流程圖 液晶顯示 子 程序設(shè)計 （ 1） LCD 模塊在本系統(tǒng)中主要起著開界面漢字顯示，以及各控 制效果的顯示。采用直接訪問方式。液晶顯示的操作流程圖見圖 46。 圖 46 液晶顯示的操作流程圖 開始 初始化 保護寄存器操作 向 DS 寫入字節(jié)數(shù)據(jù) 向 DS 讀取字節(jié)數(shù)據(jù) 開始 畢業(yè)論文 31 （ 2）液晶程序見附錄 B。 報警 子程序 設(shè)計 （ 1）報警部分也是由單片機控制。在收到 ADC0832 傳來的濃度信號后， CPU通過計算，將傳感器的電壓信號變成濃度數(shù)據(jù)信號并顯示于 LED 數(shù)字顯示器上。如果濃度大于預(yù)設(shè)最大安全濃度，則控制蜂鳴器和 LED 發(fā)光二極管報警。 在電路中，發(fā)光二極管及蜂鳴器有公共電源供電，另一端接在單片機的 P1 口上。在設(shè)計程序時，如果不需要其工作，就在單片 機控制輸出口上輸出一個高電平，使二極管或蜂鳴器正向截止，不工作。當(dāng)接收到需要報警的信號時，單片機設(shè)置 P1 口程序清 0，輸出低電平，則發(fā)光二極管和蜂鳴器正向?qū)?，開始工作。由于設(shè)計中存在一個常亮的綠色工作狀態(tài)指示燈， 口將持續(xù)輸出低電平。 為了讓報警系統(tǒng)更加醒目，在編制報警程序時，將蜂鳴器和紅色發(fā)光二極管設(shè)置為斷續(xù)鳴響和閃爍。通過設(shè)置延時控制程序來完成。在實際調(diào)試時，可以通過修改延時時間，改變閃爍間隔，達到更好的效果。報警流程圖 見 圖 47。 圖 47 報警流程圖 畢業(yè)論文 32 （ 2）報警程序見附錄 B。 電機排 風(fēng)程序設(shè)計 （ 1）定時器 T1設(shè)為工作方式 1，定時周期為 125ms，定時中斷完成 CO濃度的采集和復(fù)合數(shù)字濾波處 理 。 （ 2）電機排風(fēng)流程圖見圖 48。 圖 48 電機排風(fēng)流程圖 小結(jié) 設(shè)計了電路中各部分的軟件程序。用流程圖詳細說明了各個單元的工作原理及其程序的邏輯過程。對一些重要部分的編程原理進行了闡述。 開始 系統(tǒng)初始化 T1 初始化，開 CPU 中斷 LCD 顯示 超限判斷 獲取優(yōu)化參數(shù) 風(fēng)機控制 畢業(yè)論文 33 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 電氣接線檢查 電氣接線 主要是針對電路中各元器件的設(shè)計缺陷、連接錯誤和器件故障進行排除。本設(shè)計中主要 電氣接線 檢查 內(nèi)容如下： 1．檢查各元件的實際封裝和設(shè)計時 PCB 板中的封裝是否一致，一致則連接線路，如不一致則需要修改電路或重新選擇器件。 2．確認(rèn)各電源部分大小和元器件的規(guī)格說明相符，如高于元器件額定電壓，則需要加裝穩(wěn)壓管。并且注意電源的正負(fù)極位置，以防電源短路和錯接極性。 3．連接電路時，核對元器件型號、規(guī)格和安裝是否符合。對照圖紙確認(rèn)電路連接正確，對出現(xiàn)的錯誤進行及時修正。 4．檢查各元件的電氣功能是否正常。焊板通電后用萬用表電壓檔測量各元件引腳的電壓數(shù)據(jù)是否正確。然后斷開電源，接上單片機、傳感器和其它各單元器 件，再次通電，查看各元件運行狀況。對各芯片輸以電平，查看其輸出電平確認(rèn)邏輯關(guān)系正確性。 5．設(shè)計中單片機使用上電復(fù)位電路。有時電容值過小會造成復(fù)位時間太短，出現(xiàn)無法正常復(fù)位的現(xiàn)象，在實際接線過程中檢查電容大小是否足夠，出現(xiàn)上述情況則改變電容大小。 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試并非用實際調(diào)試，而是在仿真軟件上進行模擬調(diào)試。 軟件開發(fā)環(huán)境： Visual C++ 編譯軟件。利用該軟件可以對程序進行編譯，改錯和調(diào)試，該軟件的模擬調(diào)試器支持單片機編程語言源代碼調(diào)試，其編程程序支持宏從C 語言及模塊化編程，使用方便。 軟件調(diào)試內(nèi)容主要由以下內(nèi)容： 1．在編寫 C 語言程序的時候，經(jīng)常會不可避免的出現(xiàn)語句拼寫錯誤、定義重復(fù)等問題。光靠人工編程時的檢查，很難將其全部修正。 Visual C++ 編譯軟件即有此功能。在輸入程序后，它可以自動發(fā)現(xiàn)錯誤，并提供錯誤的位置和原因。調(diào)試時可根畢業(yè)論文 34 據(jù)軟件的提示，修正程序。 2．在模擬調(diào)試器中調(diào)試各子模塊，設(shè)置單片機運行方式和入口條件，檢查各芯片運行狀態(tài)，確定子程序運行結(jié)果與設(shè)計中的預(yù)定目標(biāo)相符。 3．各子模塊調(diào)試正常后再將各子模塊及主模塊連接起來進行整體程序調(diào)試。確定整體程序能完成預(yù)先設(shè)計 的系統(tǒng)功能。如果程序運行錯誤，則對子程序和主程序的兼容性，如數(shù)據(jù)存儲緩沖單元是否沖突、堆棧是否溢出等進行排查。最后全部匯編連接成目標(biāo)文件，最后將目標(biāo)代碼下載到單片機中并連接智能儀表進行統(tǒng)調(diào)。 性能分析 本裝置接通電源后即可實現(xiàn)現(xiàn)場 CO 濃度采集并通過液晶顯示器顯示 (顯示濃度范圍為 %~%，精度可達 %)。在正常工作后，顯示器會顯示正常。當(dāng)濃度超過預(yù)設(shè)值 (本設(shè)計中設(shè)定為 5%，可通過編程改動 )時，顯示器中的紅燈閃爍，報警系統(tǒng)啟動，蜂鳴器鳴響，進行聲光報警和啟動電機排風(fēng)系統(tǒng)，排出 CO。 畢業(yè)論文 35 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計是基于單片機的 CO 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，它是最常見的和最典型的單片機控制系統(tǒng)。本設(shè)計主要針對 51 型單片機在實時檢測控制方面的應(yīng)用，分析濃度檢測系統(tǒng)實例。設(shè)計中涉及控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、運算及控制各個部分，涵蓋知識面廣，實用性強。 單片機對濃度檢測是單片機在現(xiàn)實生活中得到應(yīng)用的一個方面，此系統(tǒng)除具有檢測功能外，還有數(shù)據(jù)處理功能，濃度顯示功能，聲光報警功能等。系統(tǒng)采用 MCS51系列單片機 AT89C52 作為控制核心，它完成整個運算、控制、顯示、報警及電機排風(fēng)功能。單片機的使用使整個系統(tǒng)具有靈活的可編程 性，能方便的對系統(tǒng)進行功能擴展和改進。 本次設(shè)計正是鑒于單片機在這方面的優(yōu)異性能，來設(shè)計一種單片機濃度監(jiān)控報警系統(tǒng)。在學(xué)校收集本課題的相關(guān)資料，并向指導(dǎo)老師求教相關(guān)問題。在不斷吸收設(shè)計和改進中，完成本課題，把所學(xué)應(yīng)用至實際應(yīng)用中。 本課題采用軟硬件相結(jié)合組成實際控制系統(tǒng)。主要分為以下幾個部分：電路設(shè)計，算法模型建立，程序編寫。然后采用 MCS51 單片機和 ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)化器，完成數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)分析處理，輸出量的控制，完成電路原理圖的繪制和硬件電路圖的設(shè)計，最后完成軟件的編程及其硬件功能的調(diào)試。 畢業(yè)論文 36 參 考 文 獻 附錄一： D1 D2D3 D4C3C7C8470UFC1470uFC5470uFC2470uFC6Vin VoutGNDU1 7805Vin VoutGNDU2 7905C4GND5V5VGNDGNDT1Trans Eq220v電源模塊 [1]李建忠．單片機原理及應(yīng)用（第二版）．西安電子科技大學(xué)出版社， 2022 [2] 肖洪兵． 跟我學(xué)用單片機． 北京航空航天大學(xué)出版社 ， 2022 [3]陳小忠．單片機接口技術(shù)實用子程序 [M]．人民郵電大學(xué)出版社， 2022 [4]張淑清．單片微型計算機接口技術(shù)及其應(yīng)用 [M]．國防工業(yè)大學(xué)出版社， 2022 [5] 夏繼強．單片機實驗與實踐教程． 北京航空航天大學(xué)出版社， 2022 [6]徐煜明．單片機原理及接口技術(shù) [M]．電子工業(yè)出版社， 2022 [7]趙新民．智能儀器原理及設(shè)計 [M]．哈爾濱 工業(yè)大學(xué)出版社， 1995 [8] 馬忠梅．單片機的 C 語言應(yīng)用程序設(shè)計 [M]．北京航空航天大學(xué)出版社， 2022 [9] 趙曉安 《單片機原理及應(yīng)用》 天津大學(xué)出版社 2022 [10]李廣第 《單片機基礎(chǔ)》北京航空航天大學(xué)出版社 1999 畢業(yè)論文 37 C10C14C11C91UFC1247R710KR1110KR310KR410KR2Q1UJTP5VGNDGND5VGNDGNDGND5vC1W2R3ME4C15GND5VC165VGNDoffset11in2+in3vcc4nc5output6vcc+7offset28J1OP07offset11in2+in3vcc4nc5output6vcc+7offset28J2OP0720KR820KR15V5V20KR5offset11in2+in3vcc4nc5output6vcc+7offset28J3OP07C17GND5VC185VGND10KR12GND1UFC1320KR6R1020KR95VSIGNAL信號收取與放大模塊 CS1RD2WR3CLK IN4INIR5Vin(+)6Vin()7AGND8Vref/29DGND10DB711DB612DB513DB414DB315DB216DB117DB018CLK 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