【正文】 束 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(mǎn)足儀器到子站之間的距離。_nop_()。開(kāi)始獲得延時(shí)時(shí)間msi=0否ims是j=0否j250是i++j++_nop_()。其延時(shí)的時(shí)間的單位大約是1ms；。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(yǔ)句_nop_()。 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(lái)給芯片一定的反應(yīng)時(shí)間，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。開(kāi)始端口初始化串口初始化讀AD發(fā)送ADLCD顯示判斷報(bào)警 系統(tǒng)程序框圖主程序主要控制單片機(jī)的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程，決定了各個(gè)子程序的運(yùn)行先后順序。程序開(kāi)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。軟件抗干擾措施提高了系統(tǒng)的可靠性。，提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理事件能力。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。 ，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。具有良好的模塊化、容易閱讀、維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，且編寫(xiě)的模塊程序易于移植。C語(yǔ)言能寫(xiě)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。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(yǔ)言。目前存在有4種編程語(yǔ)言支持單片機(jī)，即匯編語(yǔ)言、PL/M51語(yǔ)言、C語(yǔ)言和BASI語(yǔ)言。、易維護(hù)性。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:。當(dāng)輸出電流較大時(shí)，7805應(yīng)配上散熱板。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(hù)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(huà)。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(xiě)、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。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(wú)需人工干預(yù)。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖221是1602的內(nèi)部顯示地址。指令11：讀數(shù)據(jù)。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令4：顯示開(kāi)關(guān)控制。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。（說(shuō)明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。第16腳：背光源負(fù)極。第7~14腳：D0~D7為八位雙向數(shù)據(jù)線。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。第4腳：PS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第2腳：VDD接+5V正電源。下面以長(zhǎng)沙太陽(yáng)人電子有限公司的1602字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件了。其中VOC氣體含量超標(biāo)時(shí)雙燈閃爍蜂鳴器報(bào)警，溫度超標(biāo)時(shí)D1燈亮蜂鳴器報(bào)警，濕度超標(biāo)時(shí)D2燈亮蜂鳴器報(bào)警。輸入的模擬電壓為0~5V，一次A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μS。A、B、C地址輸入線ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0－5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。圖214 ADC0809管腳示意圖ADC0809各腳功能如表25：表25 ADC0809各腳功能引腳功能介紹D7D0IN0IN78位數(shù)字量輸出引腳8位模擬量輸入引腳VCC+5V工作電壓REF（+）參考電壓正端REF（）參考電壓負(fù)端STARTA/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端ALE地址鎖存允許信號(hào)輸入端EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平OE輸出允許控制端，用以打開(kāi)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。表24 引腳說(shuō)明Pin名稱(chēng)注釋1VDD供電 3－2DATA串行數(shù)據(jù)，單總線3NC空腳，請(qǐng)懸空4GND接地，電源負(fù)極本設(shè)計(jì)采用的為傳感器模塊，原理圖為圖213：圖213 傳感器模塊接線圖氣體傳感器出來(lái)的信號(hào)是模擬信號(hào)，而微處理器STC90C51只能處理數(shù)字信號(hào)，故需要對(duì)模擬信號(hào)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為處理器能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，由于測(cè)試電路出來(lái)的模擬電壓變化范圍在0~5V，故選擇性?xún)r(jià)比比較合適的ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。DATA信號(hào)線材質(zhì)量會(huì)影響通訊距離和通訊質(zhì)量,推薦使用高質(zhì)量屏蔽線。為降低熱傳導(dǎo)，傳感器與印刷電路板其它部分的銅鍍層應(yīng)盡可能最小，并在兩者之間留出一道縫隙。因此在測(cè)量濕度時(shí)，應(yīng)盡可能保證濕度傳感器在同一溫度下工作。在5060℃和 10%RH的濕度條件下保持2小時(shí)（烘干）；隨后在2030℃和70%RH的濕度條件下保持5小時(shí)以上。高濃度的化學(xué)污染會(huì)導(dǎo)致傳感器感應(yīng)層的徹底損壞。在一個(gè)純凈的環(huán)境中，污染物質(zhì)會(huì)緩慢地釋放出去。在非正常工作條件下長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)加速產(chǎn)品的老化過(guò)程。返回正常工作條后，傳感器會(huì)緩慢地向校準(zhǔn)狀態(tài)恢復(fù)。電氣特性如表23表23 電氣特性參數(shù)條件mintypmax單位供電DC35V供電電流測(cè)量mA平均1mA待機(jī)100150uA采樣周期秒1次注:采樣周期間隔不得低于1秒鐘。當(dāng)最后一bit數(shù)據(jù)傳送完畢后，傳感器拉低總線50us，隨后總線由上拉電阻拉高進(jìn)入空閑狀態(tài)?？偩€為低電平，說(shuō)明傳感器發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，傳感器發(fā)送響應(yīng)信號(hào)后，再把總線拉高80us，準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)，每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時(shí)隙開(kāi)始，高電平的長(zhǎng)短定了數(shù)據(jù)位是0還是1。傳感器接收到主機(jī)的開(kāi)始信號(hào)后，等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束，然后發(fā)送80us低電平響應(yīng)信號(hào)。從模式下，傳感器接收到開(kāi)始信號(hào)觸發(fā)一次溫濕度采集，如果沒(méi)有接收到主機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)，傳感器不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行溫濕度采集，采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。數(shù)據(jù)格式：8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗(yàn)和數(shù)據(jù)傳送正確時(shí)校驗(yàn)和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個(gè)100nF 的電容，用以去耦濾波。接口說(shuō)明 電源引腳傳感器的的供電電壓為 3－。則可令： （）于是有： （）即極限擴(kuò)散電流與被測(cè)氣體濃度之間成正比．因此，通過(guò)被測(cè)氣體電解時(shí)所產(chǎn)生的電流可推知被測(cè)氣體的體積分?jǐn)?shù)和質(zhì)量濃度。 3SF CT傳感器的檢測(cè)原理 所以本文主要介紹如何利用3SF傳感器監(jiān)測(cè)二氧化硫氣體含量．3SF傳感器采用的是電化學(xué)傳感器，該傳感器的總反應(yīng)公式。但3SFCT傳感器能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)提供非常穩(wěn)定的信號(hào)，使用3SFCT傳感器只需要定期校準(zhǔn)，如每年一次。3SF CT傳感器一定不能被完全地放入到樹(shù)脂中或整個(gè)地浸入到厭氧性的氣體混合物中。這些氧氣經(jīng)常是由采樣來(lái)的氣流供應(yīng)的，通過(guò)空氣擴(kuò)散到傳感器的前端，或者通過(guò)傳感器的周?chē)秃蠖藬U(kuò)散到傳感器的前端(通常幾千ppm的氧氣就足夠了)。在傳感器電路設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)一個(gè)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)實(shí)現(xiàn)短連接和斷開(kāi)的功能(繼電器功Og)，當(dāng)電路不供電時(shí)，這個(gè)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管可以保持工作電極和參比電極短路。傳感器在儲(chǔ)藏過(guò)程中必須保留此短連接，而且只有當(dāng)準(zhǔn)備使用傳感器的時(shí)候，才能去掉這個(gè)短連接。 SF CT傳感器的技術(shù)說(shuō)明3SF CT傳感器是專(zhuān)門(mén)的煙道二氧化硫氣體監(jiān)測(cè)用的傳感器。所以，為保證傳感器電化學(xué)反應(yīng)的速度，必須使用具有高催化作用的電極材料。這種高活動(dòng)儲(chǔ)備保證CT產(chǎn)品的長(zhǎng)使用壽命和溫度穩(wěn)定性。傳感器設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是氣體擴(kuò)散通過(guò)障它限制了氣體迸入工作電極。它由浸沒(méi)在液體電解液中的三個(gè)電極構(gòu)成。 3SF CT傳感器在本課題中，目前用來(lái)測(cè)量二氧化硫的電化學(xué)傳感器有很多種，其中最為著名的是美國(guó)的AGE和英國(guó)的CITY兩家公司，他們的原理基本相同，只是輸出信號(hào)的大小有所不同，測(cè)量范圍有所差異，所以我們選用英國(guó)City Technology公司生產(chǎn)的3SF CT電化學(xué)傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)二氧化硫的濃度，該傳感器是三電極的電化學(xué)傳感器。本次設(shè)計(jì)所采用的方法是二氧化硫電化學(xué)傳感器的方法。實(shí)物如圖24，使用時(shí)的連接電路如圖25。基于本文的實(shí)時(shí)要求和性?xún)r(jià)比等方面的原因，本系統(tǒng)選用電化學(xué)傳感器中的定電位電解式氣體傳感器。由于不同氣體對(duì)紅外波吸收程度不同，通過(guò)測(cè)量紅外吸收波長(zhǎng)來(lái)監(jiān)測(cè)氣體。后者因?yàn)榇呋瘎┑年P(guān)系具有廣普特性應(yīng)用更廣。(6)接觸燃燒式氣體傳感器接觸燃燒式氣體傳感器只能測(cè)量可燃?xì)怏w。它介于半導(dǎo)體和電化學(xué)之間。而電化學(xué)傳感器因其良好的選擇性和高靈敏度被廣泛應(yīng)用在幾乎所有工業(yè)場(chǎng)合。不足之處是有壽命的限制一般為兩年。(3)電化學(xué)氣體傳感器的工作原理電化學(xué)氣體傳感器是通過(guò)監(jiān)測(cè)電流來(lái)監(jiān)測(cè)氣體的濃度，分為不需供電的原電池式以及需要供電的可控電位電解式，目前可以監(jiān)測(cè)許多有毒氣體和氧氣，后者還能監(jiān)測(cè)血液中的氧濃度。為了消除氣體分子達(dá)到初始狀態(tài)就必須發(fā)生一次氧化反應(yīng)。(2)半導(dǎo)體傳感器需要加熱的原因半導(dǎo)體傳感器是利用一種金屬氧化物薄膜制成的阻抗器件，其電阻隨著氣體含量不同而變化。 (1)半導(dǎo)體型氣體傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)半導(dǎo)體氣體傳感器具有成本低廉、制造簡(jiǎn)單、靈敏度高、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)、對(duì)濕度敏感低和電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。167。其電路如圖23所示：圖23 復(fù)位電路模塊167。其電路如圖22所示：圖22 時(shí)鐘電路模塊復(fù)位電路是使單片機(jī)的CPU或系統(tǒng)中的其他部件處于某一確定的初始狀態(tài)，并從這狀態(tài)開(kāi)始工作，除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位電路以重新啟動(dòng)。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，而時(shí)序所研究的是指令執(zhí)行中各信號(hào)之間的相互關(guān)系。 4k字節(jié)在系統(tǒng)編程(ISP)Flash閃速存儲(chǔ)器 1000次擦寫(xiě)周期 全境態(tài)工作模式：0Hz33MHz 三級(jí)程序加密鎖 1288字節(jié)內(nèi)部RAM 32個(gè)可編程I／O口線 2個(gè)16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器6個(gè)中斷源1全雙工串行UART通道1低功耗空閑和掉電模式1中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng)1看門(mén)狗(wDT)及雙數(shù)據(jù)指針1掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性1靈活的在線系統(tǒng)編程STC90C51芯片管腳如圖21。在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。 XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。Vcc電源端,GND 接地端。除此之外P3端口還用于一些專(zhuān)門(mén)功能。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。(4) P3端口[－] 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。在訪問(wèn)外部程序和16位外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高8位地址。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。(3) P2端口[－] P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。端口置1時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。(2) P1端口[－] P1是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0端口。校驗(yàn)程序時(shí)輸出指令字節(jié)，要求外接上拉電阻。作為輸出口時(shí)能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL。它集Flash程序存儲(chǔ)器既可在線編程(ISP)也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用8位微處理器于單片芯片中，可提供許多高性?xún)r(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。由于高度的通用性和出色的穩(wěn)定性，本系統(tǒng)采用宏晶公司產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)的STC90C51作為控制器。二是要有較高的性?xún)r(jià)比。根據(jù)上述幾方面及本課題的實(shí)際情況，單片機(jī)型號(hào)的選擇主要從以下兩點(diǎn)考慮:一是要有較強(qiáng)的抗干擾能力。若被測(cè)空氣有害氣體氣體的濃度有超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)定的危險(xiǎn)值超出設(shè)定范圍時(shí)報(bào)警電路對(duì)應(yīng)的發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。空氣中有害氣體通過(guò)傳感器輸出一個(gè)與氣體濃度相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào),該信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路按一定得采樣頻率將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集以便進(jìn)行顯示處理，溫濕傳感器直接與單片機(jī)相連。同時(shí)設(shè)計(jì)了聲光報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)