【導(dǎo)讀】成，探測(cè)芯片接收傳感器信號(hào)并進(jìn)行處理，從而判斷是否有一氧化碳泄露。種氣體檢測(cè)儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但存在錯(cuò)誤率高和環(huán)境適應(yīng)能力差的缺點(diǎn)。而產(chǎn)生的干擾信號(hào)。關(guān)鍵詞:MSP430F149一氧化碳電化學(xué)傳感器;一氧化碳傳感器的接口電路........

　　

【正文】 在運(yùn)行時(shí)能夠手動(dòng)修改，為了滿足這一需要，選取了 EEPROM, AT24C02 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。AT24C02 的連接方式為 I2C總線。 I2C 總 線介紹 : I2C 總線是英文 INTER IC BUS 或 IC TO IC BUS 的簡(jiǎn)稱，十多年前由 PHILIP S公司推出，是近年來微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種新型總線標(biāo)準(zhǔn)，它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方便簡(jiǎn)化，器件封裝形式小 ，通信速率較高等優(yōu)點(diǎn)。在主從通信中，可以有多個(gè) I2C總線器件同時(shí)接到 I2C總線上，所有 I2C 兼容的器件都具有標(biāo)準(zhǔn)的接口，通過地址來識(shí)別通信對(duì)象，使它們可以經(jīng)由 I2C 總線互相直接通信。 選擇轉(zhuǎn)換通道 設(shè)置轉(zhuǎn)換模式 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 判斷 是否 結(jié)束 ？ 存放及讀取數(shù)據(jù) 結(jié) 束 Y N 27 組成 I2C 總線的串行數(shù)據(jù)線 SDA 和串行時(shí)鐘線 SCL 必須經(jīng)過上拉電阻 Rp 接到正電源上，連接到總線上的器件的輸出必須為“開漏”或“開集”的形式，以便完成“線與”的功能。 I2C 總線是由數(shù)據(jù)線 SDA 和時(shí)鐘線 SCL 構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。在 CPU 與被控 IC之間、 IC 與 IC 之間進(jìn)行雙向傳送，最高傳送速率為 400kb/s，各種 被控電路均并聯(lián)在這條總線上，每個(gè)電路都有唯一的地址。在信息的傳輸過程當(dāng)中， I2C 總線上并聯(lián)的每一個(gè)模塊電路既是被控器 (或是主控器 )，又是發(fā)送器 (或是接收器 )，這取決于它所要完成的功能。 CPU 發(fā)出的控制信號(hào)分為地址碼和數(shù)據(jù)碼兩部分 :地址碼用來選址，及接通需要控制的電路 。數(shù)據(jù)碼是通信的內(nèi)容，這樣各控制電路雖然掛在同一條總線上，卻彼此獨(dú)立。 I2C 總線的數(shù)據(jù)傳輸 在傳輸數(shù)據(jù)開始前，主控器件應(yīng)發(fā)送起始位，通知從器件做好接收準(zhǔn)備 。在傳輸數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)，主控器件應(yīng)發(fā)送停止位，通知從器件停止接收。 起始位時(shí)序 :當(dāng) SCL 位為高位時(shí)， SDA 線出現(xiàn)一個(gè)下降沿則啟動(dòng) I2C總線。 停止位時(shí)序 :當(dāng) SCL 位為高位時(shí)， SDA 線出現(xiàn)一個(gè)上升沿則關(guān)閉 I2C總線。 28 圖 圖 每一個(gè)被傳送的數(shù)據(jù)為由 SDA 線上的高、低電平表示，對(duì)于每一個(gè)被傳送的數(shù)據(jù)位都在 SCL 線上產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘脈沖。在時(shí)鐘脈沖為高電平期間， SDA線上的數(shù)據(jù)必須穩(wěn)定，否則被認(rèn)為是控制信號(hào)，如圖 所示。 SDA 只能在時(shí)鐘脈沖 SCL為低電平期間改變。啟動(dòng)條件后總線為“忙”，在結(jié)束信號(hào)過后的一定時(shí)間總線被認(rèn)為是“空閑”的。在啟動(dòng)和停 止條件之間可傳送的數(shù)據(jù)不受限制，但每個(gè)字節(jié)必須為 8位。首先傳送最高位，采用串行方式傳送，但每個(gè)字節(jié)后必須跟一個(gè)響應(yīng)位。主器件為發(fā)送器時(shí)，在發(fā)送完一個(gè)字節(jié)后等待接收器發(fā)送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)來決定是否發(fā)送下一個(gè)字節(jié)，在這期間，發(fā)送器必須保證 SDA 為高，由接收器將SDA 拉低，如圖 所示。主器件為接收器時(shí)，在接收了最后一個(gè)字節(jié)后發(fā)送一個(gè)非應(yīng)答信號(hào) (NOACK)來結(jié)束接收任務(wù)。當(dāng)從器件不能在接收另外的字節(jié)時(shí)也會(huì)出現(xiàn)這種情況。 29 圖 AT24C02 工作原理 AT24CXX 系列芯片是采用 I2C 總線標(biāo)準(zhǔn)的常用串行 E2PROM 存儲(chǔ)芯片， AT24C02是其中之一，它具有 2KBITS (256BYTE)的存儲(chǔ)容量，工作于從器件方式，寫的最大 8個(gè)字節(jié)，而且此系列片內(nèi)地址在接收到每一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后自動(dòng)加 1，故裝載一頁以內(nèi)數(shù)據(jù)字節(jié)時(shí)，只需輸入首地址，如果寫到此頁的最后一個(gè)字節(jié)，主器件繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)將從該頁的首地址寫入而造成數(shù)據(jù)丟失。解決辦法是 :在第 8 個(gè)數(shù)據(jù)后將地址強(qiáng)制加一，或是將下一頁的首地址付給寄存器。 數(shù)據(jù)傳送格式是以主設(shè)備發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)開始，跟著發(fā)送第一字節(jié)，此字節(jié)的高 7 位為從設(shè)備地址，最低位為指明 數(shù)據(jù)傳送方向的 R/W(讀寫 )位，該位為 0表示主設(shè)備向從設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，為 1表示從設(shè)備向主設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。該字節(jié)的格式為 : 表 ()指令格式 若通訊方式是主器件發(fā)送數(shù)據(jù)，從器件接收數(shù)據(jù)，則在發(fā)送完向 AT24C02寫數(shù)據(jù)的命令之后等待 AT24C02 的應(yīng)答。收到應(yīng)答信號(hào)后，向 AT24C02 發(fā)送數(shù)據(jù)存放的地址，等待應(yīng)答信號(hào)。收到應(yīng)答信號(hào)后，向 AT24C02 發(fā)送數(shù)據(jù)，等待應(yīng)答信號(hào)。收到應(yīng)答信號(hào)后繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)字節(jié)，或者停止發(fā)送。 若通訊方式是主器件接收數(shù)據(jù)，從 器件發(fā)送數(shù)據(jù)，則在發(fā)送完向 AT24C02 寫數(shù)據(jù)的命令之后等待 AT24C02 的應(yīng)答。收到應(yīng)答信號(hào)后，向 AT24C02 發(fā)送要讀取1 0 1 0 A2 A1 A0 R/W 30 數(shù)據(jù)的地址，等待應(yīng)答信號(hào)。收到應(yīng)答信號(hào)后，重新啟動(dòng) I2C總線，然后向 AT24C02發(fā)送讀數(shù)據(jù)的命令，等待應(yīng)答信號(hào)。收到應(yīng)答信號(hào)后，讀取數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)，然后由主器件發(fā)送應(yīng)答信號(hào)讓從器件繼續(xù)按順序發(fā)送數(shù)據(jù)，在接收到最后一個(gè)數(shù)據(jù)之后，主器件發(fā)送一個(gè)非應(yīng)答信號(hào)和結(jié)束信號(hào)來終止本次通訊。 3. 3 系統(tǒng)整體軟件流程圖 No Yes No Yes No Yes No Yes Yes No 開始 確定偏移量狀態(tài) Key_1 按下？ 檢測(cè)狀態(tài) Key_1 按下？ Key_2 按下？ 確定 x和 y值狀態(tài) Key_1 按下？ 手動(dòng)標(biāo)定 x狀態(tài) Key_1 按下？ 31 本設(shè)計(jì)的軟件部分整體包含四個(gè)不同的工作狀態(tài)，不同的工作狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換是通過狀 態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。其流程如 上 圖所示 濃度檢測(cè)狀態(tài) 圖 檢測(cè)儀經(jīng)過校準(zhǔn)狀態(tài)后，進(jìn)入濃度檢測(cè)狀態(tài)。濃度值將直接以 ppm 的格式顯示，其軟件流程圖如圖 所示。 標(biāo)定工作點(diǎn)狀態(tài) 儀器為能夠進(jìn)行正常的工作，準(zhǔn)確地檢測(cè) 一氧化碳 氣體的濃度值。必需在工作前進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定出標(biāo)準(zhǔn)的 一氧化碳 濃度對(duì)應(yīng)得電壓值。標(biāo)定的工作點(diǎn)數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 EEPROM 模塊中。圖 是標(biāo)定 Y 值和自動(dòng)標(biāo)定 X值狀態(tài)的軟件流程圖。圖 是手動(dòng)標(biāo)定 X值狀態(tài)。其中 X為電壓值， Y 為濃度值。 32 圖 標(biāo)定 X， Y狀態(tài)流程圖 圖 X狀態(tài) 進(jìn)入手動(dòng)輸入 X 狀態(tài) KEY4 按下？ 輸入 X 是第幾組 手動(dòng)輸入 X 并儲(chǔ)存 KEY1 按下？ 進(jìn)入狀態(tài) 一 N N Y Y 標(biāo)定 X 和 Y 狀態(tài) 從 EEPROM 讀 X， Y KEY4 按下？ 標(biāo)定 Y為第幾組數(shù) 輸入 Y 并儲(chǔ)存 KEY2 按下？ 等傳感器輸出穩(wěn)定 儲(chǔ)存 X 值 KEY1 按下？ 進(jìn)入狀態(tài)四 N N N Y Y Y 33 結(jié)束語 忙碌了一段時(shí)間，終于要交稿了。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我作為學(xué)生時(shí)期的最后一次作業(yè)，所以，當(dāng)這一刻來臨時(shí)居然有些不舍。 相當(dāng)初拿到題目時(shí)束手無策的樣子，真的是很不懂事。因?yàn)?，題目上出現(xiàn)的專業(yè)術(shù)語令我望而卻步了。直到快要畢業(yè)時(shí)，才發(fā)現(xiàn)自己學(xué)到的東西太少了，而要學(xué)習(xí)的東西太多太多。曾經(jīng)想多放棄，但放棄意味著什么？指導(dǎo)老師的一席話讓我如夢(mèng)初醒：雖然快 畢業(yè)了，但畢業(yè)以后，你們要學(xué)習(xí)的東西還很多。人生就是不斷的學(xué)習(xí)，不斷的進(jìn)步，不斷的接受新事物才能學(xué)到很多有用的知識(shí)。倘若放棄，那么以后的人生就是被別人放棄。老師和學(xué)生，贏家永遠(yuǎn)是老師。倘若沒有這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，那么我將失去人生中最重要的教育：那就是，不能輕言放棄。 在這兩個(gè)月中，找資料的過程讓我學(xué)到很多。對(duì)單片機(jī)的了解也隨之加深，它在氣體檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用，很多附件的應(yīng)用，很多芯片的結(jié)構(gòu)都有了一定的了解。在畫圖過程中，對(duì) Protel 99 SE 軟件能夠操作自如。 臨近畢業(yè)，回想甚多。在學(xué)校里學(xué)到的東西大多偏于理論 ，實(shí)踐的太少。想想我們以后走向工作崗位，應(yīng)該是實(shí)踐與理論相結(jié)合。所以，我們應(yīng)該把握現(xiàn)在，好好學(xué)習(xí)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)，不單單只是設(shè)計(jì)，還是一次敢于接受新事物的挑戰(zhàn)，鍛煉你的意志，磨練你的性格。這是一次再育的機(jī)會(huì)，所以我們必須珍惜。設(shè)計(jì)已接近尾聲，我希望大家遇到困難時(shí)請(qǐng)不要輕言放棄，要相信自己，努力學(xué)習(xí)，困難就會(huì)迎韌而解的。 34 參考文獻(xiàn) [1]國家環(huán)保局 .空氣和廢氣檢測(cè)分析方法 [M].中國環(huán)境科學(xué)出版社， 2020， 3 [2]楊綺琴著 .應(yīng)用電化學(xué) .中山大學(xué)出版社， 2020， 71， 75. [3]石金寶，曹勤著 .電化學(xué)傳感器的原理及其在連續(xù)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用 .現(xiàn)代科學(xué)儀器 .1999， 8， 11. [4]任向紅，張淑娟，王國華著 .sot 傳感器抗 CO干擾的方法研究 .傳感器世界，2020， 8， 3638. [5]王又容等著 . 一氧化碳 電化學(xué)傳感器的研究現(xiàn)狀及發(fā)展 .武漢大學(xué)學(xué)報(bào) (理學(xué)版 )， 2020,6,2425. [6]王昌明等著 .傳感與測(cè)試技術(shù) .北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 [7]孫肇磐著 .脈沖電路與數(shù)字電路 .中國鐵道出版社， 1983,2,0718. [8]魯榮清著 .論便攜式智能設(shè)備的低功耗設(shè)計(jì) .電子科技 大學(xué)學(xué)報(bào)， 1995 徐建平等著 .超低功耗電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 .電子技術(shù)應(yīng)用， 2020,2, 68. [9]趙負(fù)圖著 .信號(hào)采集與處理集成電路手冊(cè) .化學(xué)工業(yè)出版社， 2020, 68. [10]楊欣榮著 .智能儀器原理與設(shè)計(jì) .中南工業(yè)大學(xué)出版社， 1989,4,56. [11]李建波著 .智能微伏表的設(shè)計(jì) .南開大學(xué)出版社， 1999,3,612. [12]胡漢才著 .單片機(jī)原理及其接口技術(shù) .清華大學(xué)出版社， 2020,6,59. [13]王新賢著 .通用集成電路速查手冊(cè) .山東科學(xué)技術(shù)出版社， 2020,3,1. 35 謝 辭 畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠如期完成，我的指導(dǎo)老師段文杰老師給我了極大的幫助與支持。段老師學(xué)識(shí)淵博，學(xué)風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，待人寬厚。在我遇到困難時(shí)能耐心解答直至我明白。尤其在我剛拿到一個(gè)帶有陌生專業(yè)術(shù)語的題目想退縮時(shí)，段老師的一翻教導(dǎo)令我受益匪淺。讓我明白，沒有付出，就沒有回報(bào)的真諦。還有，人要不斷的接受新知識(shí)，學(xué)習(xí)新知識(shí)，這樣才能在以后的人生道路上堅(jiān)強(qiáng)的走下去。段老師要指導(dǎo)很多同學(xué)的論文，加上本來就有教學(xué)任務(wù)，工作量之大可想而知，而我對(duì)于單片機(jī)來說，是個(gè)初學(xué)者。所以，在設(shè)計(jì)的過程中，遇到很小的問題，都要?jiǎng)跓├蠋熤v解。在 不斷的接觸中，段老師的樸實(shí)無華，平易近人的性格對(duì)我影響頗深。在段老師的指導(dǎo)和鼓勵(lì)下，我才有信心去完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，很榮幸成且幸運(yùn)成為段老師的學(xué)生。 除段老師之外，還要感謝我宿舍的同學(xué)們。他們給了我很多的建議和幫助。尤其幫忙尋找資料上，給了我很大的幫助。特此感謝！通過本次設(shè)計(jì)，讓我明白了很多。最重要的是一個(gè)人如果無法獨(dú)立完成一件事情，那么，同學(xué)和朋友就是你的依靠。 再次感謝在設(shè)計(jì)中給我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)！