【導(dǎo)讀】一氧化碳監(jiān)控系統(tǒng)是一種用于公共場(chǎng)所及室內(nèi)具有檢測(cè)及超限報(bào)警控制的系統(tǒng)。設(shè)計(jì)方案基于AT89C52單片機(jī)，選擇瑞士蒙吧波公司的CO/CF-1000一氧化碳傳感器。行數(shù)據(jù)處理，最后由LCD顯示一氧化碳濃度值。設(shè)計(jì)方法和過(guò)程。系統(tǒng)對(duì)于采樣地點(diǎn)超出規(guī)定的一氧化碳容許濃度時(shí)采用三極管驅(qū)動(dòng)的。單音頻報(bào)警電路提醒監(jiān)測(cè)人員。同時(shí)，操作人員對(duì)于具體報(bào)警點(diǎn)的上限值可以通過(guò)單片。機(jī)編程進(jìn)行設(shè)置。另外，該系統(tǒng)對(duì)濃度信號(hào)進(jìn)行了信號(hào)補(bǔ)償?shù)忍幚恚瑴p少了測(cè)量誤差。因此，具有較高的測(cè)量精度，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)良。以往檢測(cè)系統(tǒng)最大的缺點(diǎn)是系。統(tǒng)龐大復(fù)雜、造價(jià)昂貴，不適合中使用及推廣。針對(duì)此需求，設(shè)計(jì)中盡可能使用較少器。件，在功能得到保證的前提下，力求系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低。

　　

【正文】 能模塊程序的編寫、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(dòng)、檢測(cè)、液晶顯示、時(shí)鐘、鍵盤、模數(shù)軟換、電機(jī)排風(fēng)，軟件結(jié)構(gòu)框圖 見(jiàn)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(jì) 主程序?qū)崿F(xiàn)的功能：與硬件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)便攜式一氧化碳檢測(cè)儀的各個(gè)功能。主要是檢測(cè)與顯示，時(shí)間調(diào)整與顯示，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，功能子函數(shù)的調(diào)用，見(jiàn)圖 42。 系統(tǒng)初始化、按鍵掃描 顯示選擇菜單 測(cè)量相關(guān)設(shè)置 數(shù)據(jù)處理 串行通信 對(duì)軟件進(jìn)行處理 畢業(yè)論文 27 圖 42 主程序流程圖 檢測(cè)主程序程序見(jiàn)附錄 B。 數(shù)據(jù)采集子 程序設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換流程見(jiàn)圖 43。當(dāng)接收到鎖存器傳至地址總線的信號(hào)后， ADC0832 從選定的 IN 口接收傳感器信號(hào)。當(dāng)接收到從單片機(jī)傳至 START 口的信號(hào)后 ， 開(kāi)始 A/D轉(zhuǎn)換。由于單片機(jī)的時(shí)鐘周期與 ADC0832 的轉(zhuǎn)換周期有偏差，可設(shè)置延時(shí)指令以配合單片機(jī)的時(shí)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(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。先確認(rèn) A/D 轉(zhuǎn)換是否完成，如果完成 則進(jìn)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(hào)，比如 ADC0832 的 EOC 端。因此可以用查詢方式，測(cè)試 EOC 的狀態(tài)，即可知道轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸 該指令在送出有效口地址的同時(shí)，發(fā)出有效信號(hào) RD，使 0832 的輸出允許信號(hào)OE 有效，從而打開(kāi)三態(tài)門輸出，是轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)總線送入 A 累加器中。 開(kāi) 始 初始化 CPU 初始化時(shí)鐘 初始化 LED 屏 顯示開(kāi)機(jī)畫面 顯示時(shí)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(jiàn)附錄 B。 按鍵程序設(shè)計(jì) （ 1）按鍵時(shí)顯現(xiàn)人機(jī)對(duì)話的一個(gè)控制按鈕，通過(guò)按鍵的操作，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)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(jiàn)圖 44。 畢業(yè)論文 29 圖 44 按鍵查詢式的流程圖 時(shí)鐘 控制子 程序設(shè)計(jì) （ 1） DS1302 模塊主要是用于設(shè)置時(shí)間和與 MCU 通信經(jīng) LCD 顯示時(shí)間。 （ 2）時(shí)鐘模塊操作流程圖見(jiàn)圖 45。 . 畢業(yè)論文 30 圖 45 時(shí)鐘模塊操作流程圖 液晶顯示 子 程序設(shè)計(jì) （ 1） LCD 模塊在本系統(tǒng)中主要起著開(kāi)界面漢字顯示，以及各控制效果的顯示。采用直接訪問(wèn)方式。液晶顯示的操作流程圖見(jiàn)圖 46。 圖 46 液晶顯示的操作流程圖 開(kāi)始 初始化 保護(hù)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(kāi)始 畢業(yè)論文 31 （ 2）液晶程序見(jiàn)附錄 B。 報(bào)警 子程序 設(shè)計(jì) （ 1）報(bào)警部分也是由單片機(jī)控制。在收到 ADC0832 傳來(lái)的濃度信號(hào)后， CPU通過(guò)計(jì)算，將傳感器的電壓信號(hào)變成濃度數(shù)據(jù)信號(hào)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(bào)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(jī)的 P1 口上。在設(shè)計(jì)程序時(shí)，如果不需要其工作，就在單片機(jī)控制輸出口上輸出一個(gè)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(bào)警的信號(hào)時(shí)， 單片機(jī)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(kāi)始工作。由于設(shè)計(jì)中存在一個(gè)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(bào)警系統(tǒng)更加醒目，在編制報(bào)警程序時(shí)，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(guò)設(shè)置延時(shí)控制程序來(lái)完成。在實(shí)際調(diào)試時(shí)，可以通過(guò)修改延時(shí)時(shí)間，改變閃爍間隔，達(dá)到更好的效果。報(bào)警流程圖 見(jiàn) 圖 47。 圖 47 報(bào)警流程圖 畢業(yè)論文 32 （ 2）報(bào)警程序見(jiàn)附錄 B。 電機(jī)排風(fēng)程序設(shè)計(jì) （ 1）定時(shí)器 T1設(shè)為工作方式 1，定時(shí)周期為 125ms，定時(shí)中斷完成 CO濃度的采集和復(fù)合數(shù)字濾波處 理 。 （ 2）電機(jī)排風(fēng)流程圖見(jiàn)圖 48。 圖 48 電機(jī)排風(fēng)流程圖 小結(jié) 設(shè)計(jì)了電路中各部分的軟件程序。用流程圖詳細(xì)說(shuō)明了各個(gè)單元的工作原理及其程序的邏輯過(guò)程。對(duì)一些重要部分的編程原理進(jìn)行了闡述。 開(kāi)始 系統(tǒng)初始化 T1 初始化，開(kāi) CPU 中斷 LCD 顯示 超限判斷 獲取優(yōu)化參數(shù) 風(fēng)機(jī)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(duì)電路中各元器件的設(shè)計(jì)缺陷、連接錯(cuò)誤和器件故障進(jìn)行排除。本設(shè)計(jì)中主要 電氣接線檢查 內(nèi)容如下： 1．檢查各元件的實(shí)際封裝和設(shè)計(jì)時(shí) 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(shuō)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(cuò)接極性。 3．連接電路時(shí)，核對(duì)元器件型號(hào)、規(guī)格和安裝是否符合。對(duì)照?qǐng)D紙確認(rèn)電路連接正確，對(duì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行及時(shí)修正。 4．檢查各元件的電氣功能是否正常。焊板通電后用萬(wàn)用表電壓檔測(cè)量各元件引腳的電壓數(shù)據(jù)是否正確。然后斷開(kāi)電源，接上單片機(jī)、傳感器和其它各單元器件，再次通電，查看各元件運(yùn)行狀況。對(duì)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(jì)中單片機(jī)使用上電復(fù)位電路。有時(shí)電容值過(guò)小會(huì)造成復(fù)位時(shí)間太短，出現(xiàn)無(wú)法正常復(fù)位的現(xiàn)象，在實(shí)際接線過(guò)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(shí)際調(diào)試，而是在仿真軟件上進(jìn)行模擬調(diào)試。 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境： Visual C++ 編譯軟件。利用該軟件可以對(duì)程序進(jìn)行編譯，改錯(cuò)和調(diào)試，該軟件的模擬調(diào)試器支持單片機(jī)編程語(yǔ)言源代碼調(diào)試，其編程程序支持宏從C 語(yǔ)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(yǔ)言程序的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)不可避免的出現(xiàn)語(yǔ)句拼寫錯(cuò)誤 、定義重復(fù)等問(wèn)題。光靠人工編程時(shí)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(dòng)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并提供錯(cuò)誤的位置和原因。調(diào)試時(shí)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(jī)運(yùn)行方式和入口條件，檢查各芯片運(yùn)行狀態(tài)，確定子程序運(yùn)行結(jié)果與設(shè)計(jì)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(lái)進(jìn)行整體程序調(diào)試。確定整體程序能完成預(yù)先設(shè)計(jì)的系統(tǒng)功能。如果程序運(yùn)行錯(cuò)誤，則對(duì)子程序和主程序的兼容性，如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)緩沖單元是否沖突、堆棧是 否溢出等進(jìn)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(jī)中并連接智能儀表進(jìn)行統(tǒng)調(diào)。 性能分析 本裝置接通電源后即可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng) CO 濃度采集并通過(guò)液晶顯示器顯示 (顯示濃度范圍為 %~%，精度可達(dá) %)。在正常工作后，顯示器會(huì)顯示正常。當(dāng)濃度超過(guò)預(yù)設(shè)值 (本設(shè)計(jì)中設(shè)定為 5%，可通過(guò)編程改動(dòng) )時(shí)，顯示器中的紅燈閃爍，報(bào)警系統(tǒng)啟動(dòng)，蜂鳴器鳴響，進(jìn)行聲光報(bào)警和啟動(dòng)電機(jī)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(jì)是基于單片機(jī)的 CO 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它是最常見(jiàn)的和最典型的單片機(jī)控制系統(tǒng)。本 設(shè)計(jì)主要針對(duì) 51 型單片機(jī)在實(shí)時(shí)檢測(cè)控制方面的應(yīng)用，分析濃度檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)例。設(shè)計(jì)中涉及控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算及控制各個(gè)部分，涵蓋知識(shí)面廣，實(shí)用性強(qiáng)。 單片機(jī)對(duì)濃度檢測(cè)是單片機(jī)在現(xiàn)實(shí)生活中得到應(yīng)用的一個(gè)方面，此系統(tǒng)除具有檢測(cè)功能外，還有數(shù)據(jù)處理功能，濃度顯示功能，聲光報(bào)警功能等。系統(tǒng)采用 MCS51系列單片機(jī) AT89C52 作為控制核心，它完成整個(gè)運(yùn)算、控制、顯示、報(bào)警及電機(jī)排風(fēng)功能。單片機(jī)的使用使整個(gè)系統(tǒng)具有靈活的可編程性，能方便的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)展和改進(jìn)。 本次設(shè)計(jì)正是鑒于單片機(jī)在這方面的優(yōu)異性能，來(lái)設(shè)計(jì)一種 單片機(jī)濃度監(jiān)控報(bào)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(wèn)題。在不斷吸收設(shè)計(jì)和改進(jìn)中，完成本課題，把所學(xué)應(yīng)用至實(shí)際應(yīng)用中。 本課題采用軟硬件相結(jié)合組成實(shí)際控制系統(tǒng)。主要分為以下幾個(gè)部分：電路設(shè)計(jì)，算法模型建立，程序編寫。然后采用 MCS51 單片機(jī)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(jì)，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(xiàn) 附錄一： D1 D2D3 D4C3C7C8470UFC1470uFC5470uFC2470uFC6Vin VoutGNDU1 7805Vin VoutGNDU2 7905C4GND5V5VGNDGNDT1Trans Eq220v電源模塊 [1]李建忠．單片機(jī)原理及應(yīng)用（第二版）．西安電子科技大學(xué)出版社， 2020 [2] 肖洪兵． 跟我學(xué)用單片機(jī)． 北京航空航天大學(xué)出版社 ， 2020 [3]陳小忠．單片機(jī)接口技術(shù)實(shí)用子程序 [M]．人民郵電大學(xué)出版社， 2020 [4]張淑清．單片微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及其應(yīng)用 [M]．國(guó)防工業(yè)大學(xué)出版社， 2020 [5] 夏繼強(qiáng)．單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程． 北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 [6]徐煜明．單片機(jī)原理及接口技術(shù) [M]．電子工業(yè)出版社， 2020 [7]趙新民．智能儀器原理及設(shè)計(jì) [M]．哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 1995 [8] 馬忠梅．單片機(jī)的 C 語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì) [M]．北京航空航天大學(xué) 出版社， 2020 [9] 趙曉安 《單片機(jī)原理及應(yīng)用》 天津大學(xué)出版社 2020 [10]李廣第 《單片機(jī)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(hào)收取與放大模塊 CS1RD2WR3CLK IN4INIR5Vin(+)6Vin()7AGND8Vref/29DGND10DB711DB612DB513DB414DB315DB216DB117DB018CLK R19VCC20U5ADC0804WRRDCSADDB7DB6DB5DB4DB3DB1DB2DB0150pFC1110KR151KR1310KR141KR12VCCGNDSIGNAL12345678RST9(RXD) 10(TXD) 11(INT0) 12INT1 13T0 14T1 15WR 16RD 17XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/Vpp313233343536373839Vcc40U4AT89S52Y1C422pC522pGNDVCCS31KR1510KR1610uFCj3VCCRSTGNDRSTCSADRDWRP0P1P2P4P3P5P6單片機(jī)模塊 畢業(yè)論文 38 VCC1 2C1104211KR3