【正文】 效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用 C 來(lái)開發(fā)，體會(huì)更加深刻。本設(shè)計(jì)就采用了 Keil軟件。 編譯軟件介紹 Keil 軟件簡(jiǎn)介： 在單片機(jī)的開發(fā)利用的過(guò)程中軟件同硬件一樣都是離不開的 ,人 們編寫的匯編語(yǔ)言源程序要成為一個(gè) CPU可以執(zhí)行的機(jī)器代碼有 兩種方法手工匯編 和機(jī)器 匯編，現(xiàn)在手工匯編基本上不用了。 編寫軟件的主要思想是把要實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)功能按照不同的模塊進(jìn)行劃分 ,然后 再根據(jù)每個(gè)模塊最終要實(shí)現(xiàn)的功能逐個(gè) 的編寫程序。且具有良好的模塊化、容易閱讀、維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，且編寫的模塊程序易于移植 [8]。 C 語(yǔ)言編寫的程序比用匯編編寫的程序更符合人們的思考習(xí)慣。程序編寫語(yǔ)言比較常見(jiàn)的有 C 語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 46 報(bào)警電路 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 程序編寫語(yǔ)言介紹 對(duì)于單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用中，逐漸引入了高級(jí)語(yǔ)言， C 語(yǔ)言就是其中的一種。 這是由 STC12C5A60S2的 控制 ,當(dāng)超 過(guò)設(shè)置的數(shù)值 PPM時(shí) ,通過(guò)預(yù)設(shè)的程序使 ,從而使 三極管導(dǎo)通 ，報(bào) 警電路 接通 ,使 蜂鳴器發(fā)出警號(hào)聲。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 45 顯示電路和 STC12C5A60S2 系統(tǒng)報(bào)警電路設(shè)計(jì) 當(dāng)電路測(cè)試到甲醛濃度超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的限制性時(shí) ,將產(chǎn)生 一個(gè) 信號(hào) 給 報(bào)警電路。 圖 44 放大電路原理圖 系統(tǒng)單片機(jī)及顯示電路的設(shè)計(jì) 因?yàn)?STC12C5A60S2單片機(jī)和普通 51單片機(jī)的引腳相同并且完全兼 容 ,因此 在該電路設(shè)計(jì)時(shí) ,可采 用普通的單片機(jī)最小系統(tǒng)板來(lái)布局就可以 了 ,放大 電路的信號(hào)可以在經(jīng)過(guò) P1口進(jìn)入單片機(jī) 進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理 后經(jīng)過(guò)連接 P0口的 LCD1062從而來(lái) 進(jìn)行 顯示。具體放大電路如圖 44，其中電流源模擬甲醛傳感器輸出電流，放大器對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換放大，其放大電路的具體參數(shù)及轉(zhuǎn)換放大原理圖如圖 5所示。電路設(shè)計(jì)和元器件的選擇因此顯得非常關(guān)鍵。 電路圖見(jiàn)圖 43。選擇合理的 充 電常數(shù) ,就可以保證開關(guān)按下時(shí) RST端有兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平 ,從而 使 STC12C5A60S2內(nèi)部復(fù)位。 本次設(shè)計(jì) 中 的復(fù)位電路采用的是開關(guān)復(fù)位電路，開關(guān) S9沒(méi)有按下時(shí)是上電復(fù)位電路，上電復(fù)位電路在上電的瞬間 ,由于 電容 上的 電壓不能突變 ,電容充電 (導(dǎo)通 )狀態(tài) ,所以 RST引腳的電壓和 VCC相同 。 復(fù)位電路原理： 當(dāng)在 STC12C5A60S2單片機(jī)的 RST引腳接入高電平并且保持 2個(gè)機(jī)器周期 時(shí) ,單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作 (若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài) )。端口線電平和輸入輸出狀態(tài)不確定可能使外圍設(shè)備誤動(dòng)作，導(dǎo)致嚴(yán)重事故的青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 發(fā)生；內(nèi) 部一些控制寄存器（專用寄存器）內(nèi)容不確定可能導(dǎo)致定時(shí)器溢出、程序尚未開始就要中斷及串口亂傳向外設(shè)發(fā)送數(shù)據(jù)。 圖 42 晶振電路圖 在 STC12C5A60S2單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè) 震蕩電路 ,只要在單片機(jī)的處理器的 XTAL1和 XTAL2引腳外接石英晶體 (簡(jiǎn)稱晶振 )就 構(gòu)成了自激振蕩 器 并且在單片機(jī)內(nèi)部 產(chǎn)生 時(shí)鐘脈沖信號(hào) ,圖 中的電容器 C2和 C3穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在 5—30pF,典型值是 22 pF,晶振 CYS選擇 的是 12 MHz。外部時(shí)鐘形式是把現(xiàn)有的外部時(shí)鐘信號(hào)引入到控制器在里面 ,這種方法通常被用于多片STC12C5A60S2單片機(jī)同時(shí)工作時(shí) ,為了方便單片機(jī)系統(tǒng)的同步 ,一般要求外部信號(hào)的高電平的持續(xù)時(shí)間超過(guò) 20 ns， 且為 頻率 低 于 12MHz的方波 [11]。 傳感器CH2O 放大電路 STC12C5A60S2單片機(jī) （ A/D 轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理） LCD1602 按鍵 圖 41 硬件功能框圖 報(bào)警電路 圖 41 硬件功能框圖 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 系統(tǒng)晶振電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)在工作時(shí)的每個(gè)指令的微操作在時(shí)間上都有嚴(yán)格的秩序 ,這樣的微操作時(shí)間順序稱為時(shí)序，單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào)用于給單片機(jī)芯片里的各種微操作提供了一個(gè) 時(shí)間基準(zhǔn) , STC12C5A60S2的時(shí)鐘生產(chǎn)方式分為兩種 ,一種是內(nèi) 部 時(shí)鐘方式 ,一是外部時(shí)鐘方式 [10]。通過(guò) A/D轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)，最后 LCD顯示，溫度信號(hào)經(jīng)變換后供控制和計(jì)算用。 信號(hào)變換由氣體傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)較小且和要求輸出的信號(hào)不成比例關(guān)系，必須經(jīng)放大后才能得到標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)及控制信號(hào)。 ：該部分由氣體傳感器組成，其功能是將被測(cè)物濃度變成電信號(hào)。 主要參數(shù)如下 [6]： 0一 10ppm，最大值 50ppm； 250～ 300nA／ ppm； 0． 01ppm； 30s； (+20℃ 一 +40C)lppm； 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 10℃ 一 40℃ ； ； 3年。該傳感器是兩電極電化學(xué)型的傳感器，通過(guò)擴(kuò)散原理實(shí)現(xiàn)，因此不需要外部采樣硬件。其具體參數(shù)如表 31，接口信號(hào)參數(shù)如表 32[4]。V ： 176。 其基本參數(shù)如下： ： 200181。轉(zhuǎn)換速度電壓增益為與典型的 160dB 與增益帶寬產(chǎn)品的 。C， 到 10Hz 輸入噪聲電壓的 3181。A。 圖 31 STC12C5A60S2 規(guī)范引腳 LTC1049CN8 運(yùn)算放大器 LTC1049（引腳如圖 32）是一種高性能，低功耗的零漂移運(yùn)算放大器。 。 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器， 7 個(gè)中斷源。 字節(jié)內(nèi)部 RAM。 ： 0Hz— 35MHz 相 當(dāng)于普通單片機(jī)的 0— 420M。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 字節(jié)可重擦寫 FLASH 閃存存儲(chǔ)器。 STC12C5A60S2 單片機(jī) STC12C5A60S2單片機(jī)（引腳如圖 31）是宏晶科技生產(chǎn)的一種能夠與傳統(tǒng) 8051完全兼容的新型單片機(jī)，它執(zhí)行速度是傳統(tǒng) 51單片機(jī)的 8—12倍，內(nèi)部集成 MAX810專用復(fù)位電路 ,2路PWM,8路高速 10位 A/D轉(zhuǎn)換 (即 P1口 )，因此具有很強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，本身自帶的 10位 A/D轉(zhuǎn)換更是為本設(shè)計(jì)節(jié)約了成本。另外在單片機(jī)的應(yīng)用中，可靠性是首要因素，為了 擴(kuò)大單片機(jī)的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域，提高單片機(jī)自身的可靠性是一種有效方法。隨著微電子工藝水平的提高，近十年來(lái)單片微型計(jì)算機(jī)有了飛速的發(fā)展。但近年來(lái)也開始出現(xiàn)了在片內(nèi)固化有 BASIC 解釋程序的單片機(jī)。一般說(shuō)來(lái)，單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微處理器。 (4) 控制功能強(qiáng)。片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件。芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，其抗工業(yè)噪聲干擾優(yōu)于一般通用 CPU；程序指令及常數(shù)、表格固化在 ROM 中不易破壞；許多信號(hào)通道均在一個(gè)芯片內(nèi)，故可靠性高。 單片機(jī)具有以下特點(diǎn)： (1) 受集成度限制，片內(nèi)存儲(chǔ)容量較小，一般 8 位單片機(jī)的 ROM 小于 8/16K 字節(jié)， RAM 小于 256 字節(jié)，但可在外部擴(kuò)展，通常 ROM、 RAM 可分別擴(kuò)展至 64K 字節(jié)。所謂的單 片機(jī)是指將微型計(jì)算機(jī) 3 個(gè)單元的多個(gè)分體中 的主要功能用 1 個(gè)集成電路芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，該芯片具有一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的基本功能。在這種情況下，單片機(jī)應(yīng)運(yùn)而生了（也稱作微型計(jì)算機(jī)）。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 3 設(shè)計(jì)開發(fā)工具介紹 單片機(jī)的概念和特點(diǎn) 現(xiàn)代社會(huì)中，盡管 PC 機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍，但是，在工控領(lǐng)域，在日益追求小而精、輕而薄的自動(dòng)化控制器、自動(dòng)化儀器儀表、家電產(chǎn)品等方面 ,PC 機(jī)仍有所不相適宜的地方。 兩個(gè)方案的比較：方案一，雖然基本滿足測(cè)量需求，但是 0～ 1ppm的范圍為盲區(qū)，無(wú)法測(cè)量更無(wú)法在超過(guò)國(guó)標(biāo)時(shí)及時(shí)提醒，系統(tǒng)整體穩(wěn)定性不高。系統(tǒng)工作模塊也分為傳感器、放大電路、 AD電路、單片機(jī)、顯示電路。系統(tǒng)所采用的單片機(jī)只能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，仍需要另外購(gòu)買 AD芯片，給系統(tǒng)造成成本增加，且對(duì)電路的性能會(huì)造成影響。其工作模塊可以分為：傳感器、放大電路、 AD電路、青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 單片機(jī)、顯示電路。 （ 4） 實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制的智能化。 （ 2） 應(yīng)用單片機(jī)來(lái)顯示最后結(jié)果，成本低。由于甲醛傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)十 分微弱，不能直接與控制電路相連接使用，我們將其首先經(jīng)過(guò)一個(gè)放大電路，將信號(hào)放大，再經(jīng)過(guò)模／數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，在單片機(jī)電路的作用下，通過(guò) LCD將空氣中甲醛含量的濃度用數(shù)字顯示出來(lái) [3]。傳感器的高度自動(dòng)化、微型化與集成化，減少了對(duì)使用者環(huán)境和技術(shù)的要求，其便攜式的特點(diǎn)尤其適合于野外、現(xiàn)場(chǎng)分析的需要。 (2） 超標(biāo)報(bào)警功能：當(dāng)甲醛濃度超出國(guó)標(biāo)時(shí)給予報(bào)警提示。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 2 整體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的室內(nèi)甲醛檢測(cè)儀，主要利用單片機(jī)和放大電路對(duì)甲醛傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行采集處理 。它可以使甲醛的濃度轉(zhuǎn)換成微弱 的 電流信號(hào)。5 ～ 20。但是這青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 種方法在分析甲醛濃度時(shí) ,往往是目視比色法 ,它的缺點(diǎn)是 : （ 1） 因?yàn)樵S多有色溶液 是不夠穩(wěn)定的 ,不能長(zhǎng)久保存 ,經(jīng)常需要在測(cè)定的時(shí)候現(xiàn)配制溶液 ,比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)事 。在收集氣體的方法上有的是使用自動(dòng)吸引方式 (內(nèi)置微型空氣泵 ),一些使用擴(kuò)散式。顏色改變的程度可以反映出所受光的反射光量，反射光量的強(qiáng)度變化率強(qiáng)度可以作為被測(cè)氣體的甲醛含量的預(yù)測(cè)值。 甲醛檢測(cè)儀的種類 目前 ,市場(chǎng)的甲醛檢測(cè)器有許多不同的種類 ,其中比較常見(jiàn)的是使用試驗(yàn)紙光電光度法 ,當(dāng)甲醛吹到浸有發(fā)色劑的試紙上時(shí) ,浸有發(fā)色劑的 TAB組合就會(huì)發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)使標(biāo)簽顏色發(fā)生變化。 2．使用合成板制造家具 ,廠家為追求利潤(rùn)的不惜使用不合格的木料板材 ,再粘貼材料表面時(shí)使用不合格的膠水 ,導(dǎo)致家具的甲醛含量超標(biāo)。甲醛在這些板材中起膠 合劑、防腐劑的角色 ,主要用于加強(qiáng)材料的硬度、防蟲、腐蝕。全身癥狀有頭痛、疲勞、心悸、失眠、體重減輕和植物神經(jīng)紊亂等 [2]。甲醛可以和蛋白質(zhì)結(jié)合 ,吸入高濃度甲醛會(huì)引起呼吸道嚴(yán)重的刺激和水腫、眼痛、頭痛，也可能發(fā)生支氣管哮喘，人的皮膚直接接觸甲醛 ,可能會(huì)引起皮炎、皮膚色斑、皮膚壞死。在我們國(guó)家有毒化學(xué)物質(zhì)優(yōu)先控制名單中甲 醛位居第二。甲醛在室溫下是氣體 ,通常以水溶液的形式存在。 LCD 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 引言 甲醛是一種無(wú)色有強(qiáng)刺激性氣味的氣體。 Sensors。s life is influence by formaldehyde through different ways, especially when buildings have been decorated. There are amount of the residual formaldehyde in the room. Thus, it is important to detect accurately that if the content of indoor formaldehyde is out of limits. The operation of traditional test methods is troublesome and of low accuracy. Compared with which, an intelligent formaldehyde analyzer which can test the content of indoor formaldehyde and alarm when the formaldehyde is out of limits is designed. Based on the STC12C5A60S2 microcontroller, the design needs a formaldehyde sensor produced by Dartmouth Company. In the system, current signal output by sensor will be amplified and will be adjusted through the A/D converter. Then through the singlechip microputer data processing, formaldehyde chrome value will be showed in the liquid crystal displays (LCD). This des