【正文】 ，控制蜂鳴器的通斷。在本次設(shè)計中，選擇用PNP型三極管S9012來驅(qū)動蜂鳴器，選用不同顏色的LED來指示溫濕度的正常狀態(tài)。峰鳴聲音報警接口電路的設(shè)計只需購買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過單片機的I/O口驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲。其方法就是把計算機采集的數(shù)據(jù)或記過計算機進行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波，標度變換之后，與該參數(shù)上下限給定值進行比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進行報警，否則就作為采樣的正常值，進行顯示和控制。因為LCD12864的背光和電源電壓是單獨供電，在供電時可以選擇都接5V。所以，在為液晶供電時，選擇電源供電輸入時的5V電壓，經(jīng)濾波去耦后為液晶供電。 圖312 LCD液晶模塊 12864電源供電說明LCD12864液晶一般采用采用5V供電，市場上以5V供電較為常見。圖311 LCD12864串行時序圖 LCD液晶硬件接口原理圖根據(jù)設(shè)計需要，本設(shè)計中液晶12864與單片機的接口選用串行方式實現(xiàn)，即用RS(CS)，RW(STD)，E(SCLK)，這樣連接占用單片機的IO口資源少，控制簡單。串行方式的時序圖如圖311所示。并行控制方式寫操作時序圖如圖310所示。模塊引腳說明如表32所示。另一種是采用KS0108控制器，它只是點陣模式，不帶字庫，僅支持并行方式。 圖39 CO氣體檢測硬件電路 顯示模塊電路設(shè)計本節(jié)著重介紹顯示模塊LCD12864液晶的基本功能，以及液晶的硬件電路與單片機微處理器的接口設(shè)計。封裝好的元件有6只針狀管腳，其中4個用于信號取出，2個用于提供加熱電流。MQ2氣敏傳感器的靈敏度曲線圖如38所示。 MQ2/MQ2S氣體傳感器對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。當傳感器所處環(huán)境中存在可燃氣體時，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。VCC5KVCCPin2DATAGNDPin4 MCUPin1 DHT11 圖36 DHT11典型應(yīng)用電路根據(jù)設(shè)計需要，同時參考DHT11溫濕度傳感器手冊說明，溫濕度采集的硬件電路原理圖如圖37所示。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個100nF 的電容，用以去耦濾波。DATA 用于微處理器與 DHT11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時間4ms左右。 用戶MCU發(fā)送一次開始信號后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機開始信號結(jié)束后,DHT11發(fā)送響應(yīng)信號,送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號采集,DHT11接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號,。DHT11引腳定義如表31所示。2℃?？蓽y量的溫濕度范圍20－90％RH ，0－50℃ ，濕度精度177。 溫濕度采集電路 本設(shè)計選用的溫濕度傳感器是溫濕度一體化的數(shù)字式傳感器DHT11，它是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。 最小系統(tǒng)電路的時鐘電路如圖35所示。復(fù)位電路如圖34所示。RST/NMI引腳配置為復(fù)位模式，當RST/NMI引腳生產(chǎn)低電平時。 圖33 電源電路MSP430系統(tǒng)復(fù)位有兩個復(fù)位信號，一個是上電復(fù)位信號POR(Power On Reset)和上電清除信號PUC(Power Up Clear)。 圖32 單片機最小系統(tǒng) ，為系統(tǒng)供電。 圖31 MSP430F149引腳分布圖 單片機最小系統(tǒng)電路在最小系統(tǒng)的設(shè)計中，需要電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路等。通過設(shè)置寄存器我們可以實現(xiàn)：（1） 每個I/O位獨立編程；（2） 任意組合輸入，輸出和中斷；（3） PP2所有8個位全部可以用作外部中斷處理；（4） 可以使用所以指令對寄存器操作；（5） 可以按字節(jié)輸入、輸出，也可按位進行操作。MSP430各端口具有豐富的控制寄存器供用戶實現(xiàn)相應(yīng)的操作。每一個IO引腳都可用做通用IO口，也可以通過PxSEL選擇引腳的第二功能。它擁有MSP430系列單片機的主要特點：超低功耗、靈活的時鐘模式、強大的運算處理能力、豐富的功能模塊、廉價的開發(fā)工具、靈活的編程方式、低電源電壓范圍等，同時也有自己的優(yōu)點，如內(nèi)部集成12bit模數(shù)轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部溫度傳感器，16位定時器A和定時器B，串行異步通信端口UART0和UART1硬件乘法器， 多達48 位的通用IO端口，60KB的FLASH程序空間和2KB 的數(shù)據(jù)空間等諸多外設(shè)， 是 MSP430系列單片機的典型代表。MSP430F14X系列單片機是TI公司于2000年7月推出的flash類型的單片機。MSP430 系列是一個16位、RISC、超低功耗的混合型單片機。 單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計本設(shè)計采用的是MSP430系列的MSP430F149單片機作為主控制芯片，以下對其優(yōu)點進行了詳細的闡述，同時對最小系統(tǒng)的電路設(shè)計進行了詳細的闡述。LED，即所說的發(fā)光二極管，LED的特點非常明顯，壽命長、光效高、低輻射與低功耗。在單片機應(yīng)用的設(shè)計上，很多方案都會用到蜂鳴器，大部分都是使用蜂鳴器來做提示或報警，比如按鍵按下、開始工作、工作結(jié)束或是故障等等。聲光報警設(shè)計簡單，易于軟件控制。報警器的種類較多，如常見的聲光報警、語音報警等。可以通過軟件編程來完成去抖操作，在按鍵按下時延時10ms左右消除抖動引起的電壓跳變。綜合設(shè)計需要，選用矩陣式按鍵來完成按鍵控制功能。按鍵控制方式常用的有獨立按鍵和矩陣式鍵盤。本設(shè)計需要顯示溫濕度值、CO濃度值，還可顯示設(shè)置溫濕度數(shù)值報警數(shù)值的上下限，顯示數(shù)字較多，為了便于觀察和控制，選用點陣式LCD液晶顯示。字符型液晶顯示屏已經(jīng)成為了單片機應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件之一。當需要顯示的數(shù)據(jù)比較復(fù)雜的時候，它的優(yōu)點就突現(xiàn)出來了，并且當硬件設(shè)計完成時，可以通過軟件的修改來不斷擴展系統(tǒng)顯示能力。多個數(shù)碼管就可以顯示多位，在顯示位數(shù)比較少的電路中，程序編寫，外圍電路設(shè)計都十分簡單，但是當要顯示的位數(shù)相對多的時候，數(shù)碼管操作起來十分煩瑣，顯示的速度受到限制，系統(tǒng)顯示能力的擴展受到了限制。（1）數(shù)碼管是現(xiàn)在電子設(shè)計中使用相當普遍的一種顯示設(shè)備，每個數(shù)碼管由7個發(fā)光二極管按照一定的排列結(jié)構(gòu)組成，分為共陰極數(shù)碼管和共陽極數(shù)碼管兩種。對于手持式設(shè)備或首選電池供電，功耗低的設(shè)備MSP430系列單片機是非常可行的。經(jīng)過選擇對比，綜合設(shè)計需要，本設(shè)計在微處理器的選擇上基于處理速度，功耗等方面的考慮，尤其是考慮到系統(tǒng)的供電采用電池供電方式，從而選用了美國TI公司的16位RISC超低功耗的MSP430F149微處理器，此處理器除了超低功耗這一特點外，片上還集成了很多模塊，使得用一片MSP430芯片就能完成以前要用很多芯片組合層內(nèi)完成的功能，大大縮小產(chǎn)品的體積，并且降低了成本。常見的微控制器中，8位單片機中的51系列(同用型)AT89S5STC89S52等、AVR系列(高性能)的單片機在功耗方面的體現(xiàn)不是太明顯。單片機做為微控制器的一種，在當今智能系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用，它是嵌入式系統(tǒng)的重要組成部分。MQ2氣敏傳感器對室內(nèi)環(huán)境中的CO有很高的敏感度，輸出為模擬信號，可通過AD轉(zhuǎn)換處理。目前因為它的結(jié)構(gòu)關(guān)系一般造價頗高。光學式氣體傳感器主要包括紅外吸收型、光譜吸收型、熒光型等等，主要以紅外吸收型為主。此系列氣敏傳感器屬于半導(dǎo)體氣敏傳感器，在較寬的濃度范圍內(nèi)對不同濃度的氣體，如對液化氣、丙烷、氫氣、甲烷、丁烷、乙醇、煙霧等有良好的靈敏度，而且壽命長、成本低，驅(qū)動電路簡單。本設(shè)計需要檢測室內(nèi)CO的濃度是否過高，是否對人身有害[14]。它的應(yīng)用主要有：一氧化碳氣體、瓦斯氣體、煤氣、呼氣中乙醇、人體口腔口臭的檢測等。氣敏傳感器是一種檢測特定氣體的傳感器。而且數(shù)字式傳感器輸出的是數(shù)字量，可以直接送單片機處理，無需額外的AD轉(zhuǎn)換，簡化電路，簡化程序設(shè)計。（2）選擇溫濕度一體的數(shù)字式傳感器芯片。適合于本設(shè)計的溫濕度傳感器可以有：（1）分別采用溫度傳感器或濕度傳感器作為采集溫濕度的器件，然后讀取溫濕度后送顯示部分顯示結(jié)果。這些分立的溫濕度傳感器若輸出的是模擬值的時候，需要采用AD轉(zhuǎn)換，然后用單片機等處理器對轉(zhuǎn)換結(jié)果進行處理。 溫濕度傳感器有分立的溫度傳感器和濕度傳感器，輸出量有數(shù)字的和模擬的。傳感器是實現(xiàn)測量與控制的首要環(huán)節(jié)，是測控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器對原始被測信號進行準確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準確的測量和控制都將無法實現(xiàn)。 氣敏傳感器的選擇當單片機用作測控系統(tǒng)時，系統(tǒng)總要有被測信號懂得輸入通道，由計算機處理必要的輸入信息。氣體檢測的靈敏度、準確度等都與傳感器有關(guān)。 氣體檢測原理說明氣體檢測是利用氣敏傳感器等元件檢測環(huán)境中的氣體濃度，輸出電壓、電流等模擬信號，或直接輸出已經(jīng)過轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，然后將氣敏元件的輸出結(jié)果送到單片機等處理器操作。系統(tǒng)整體設(shè)計如圖21所示。本設(shè)計以MSP430F149為主控制器，通過MQ2氣敏傳感器，DHT11溫濕度傳感器檢測室內(nèi)環(huán)境的CO氣體濃度、溫濕度，然后送單片機處理后在液晶顯示模塊顯示結(jié)果，同時判斷溫濕度是否超過預(yù)設(shè)的上限值，CO濃度是否超過安全值。在技術(shù)方面，本設(shè)計在硬件電路設(shè)計和軟件編程上相對容易實現(xiàn)，沒有增加額外的難度[8]。本系統(tǒng)測量準確、調(diào)試方便、可實時記錄報警信息、方便工作人員排故，可應(yīng)用于家庭，工業(yè)，農(nóng)業(yè)等需要實時測溫濕度、室內(nèi)氣體濃度檢測等場所。因此，對于室內(nèi)的氣體檢測儀器的設(shè)計需要方便使用，便于攜帶，功耗要求低，且不受地域限制?？傮w上，預(yù)計未來三年氣體檢測儀器儀表市場將保持 30%以上的增長率，2012年需求量將超過1500萬臺。國內(nèi)民用氣體檢測儀器儀表市場也在環(huán)保、清潔、綠色、健康等理念和國家及地方規(guī)定引導(dǎo)下不斷發(fā)展，如上海頒布了《上海市燃氣燃燒器具安全和環(huán)保技術(shù)要求》，規(guī)定家用燃氣灶具應(yīng)設(shè)置熄火保護裝置，商用燃具的安裝處所應(yīng)設(shè)置燃氣泄漏報警切斷裝置。以上規(guī)定極大地促進國內(nèi)工業(yè)用氣體檢測儀器儀表市場的高速增長。根據(jù)氣體檢測儀器儀表的用途及技術(shù)要求，該市場可分為民用、工業(yè)用、警用氣體檢測儀器儀表市場。 市場需求分析隨著國民生活水平的不斷提高和安全防范意識的逐步增強，人們越來越關(guān)心自己的居住環(huán)境，不僅要求家居環(huán)境的人性化和舒適化，而且對智能化和安全化也提出了更高的要求。市場需求分析，主要說明它的市場需求、應(yīng)用范圍、潛在力等。這些優(yōu)點將導(dǎo)致電化學、紅外原理的氣體檢測儀器占領(lǐng)更廣泛的行業(yè)高端市場，并在未來逐步成為市場主流[15]。電化學傳感器及檢測儀器，在精度要求高的低濃度毒性氣體、有機蒸汽、酒精氣體、氧氣監(jiān)測領(lǐng)域綜合優(yōu)勢突出。科學技術(shù)的進步為氣體檢測儀器儀表行業(yè)的發(fā)展提供了條件，市場和政府政策的推動、人們安全意識的提高、相關(guān)法規(guī)法律的完善是氣體檢測行業(yè)發(fā)展的核心動力，這些推動使氣體檢測儀器儀表行業(yè)處于產(chǎn)業(yè)高速增長期。近年來，隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展，儀器儀表產(chǎn)業(yè)也得到了快速發(fā)展，自2004年產(chǎn)銷首次突破千億元大關(guān)，行業(yè)發(fā)展進入了快車道，2006年行業(yè)總產(chǎn)值突破兩千億元,2007年儀器儀表行業(yè)總產(chǎn)值達3078億元，%。我國對于溫濕度控制技術(shù)的研究較晚，且是在吸收了國外發(fā)達國家的溫濕度控制技術(shù)的基礎(chǔ)上才逐漸掌握并發(fā)展起來。目前美國、英國和加拿大一些國家立法規(guī)定新建房屋和現(xiàn)有住宅必須安裝一氧化碳報警器。隨著傳感器生產(chǎn)工藝水平不斷提高，傳感器進口小型化、集成度不斷增大，使得氣體檢測儀器的體積也逐步減小，提高了氣體檢測儀器的便攜性，更加有利于生產(chǎn)、運輸及市場推廣[6]。國外從20世紀30年代開始研究及開發(fā)氣體傳感器，且發(fā)展迅速，一方面是因為人們安全意識增強，對環(huán)境安全性和生活舒適性要求提高；另一方面，傳感器市場增長受到政府安全法規(guī)的推動?，F(xiàn)在開發(fā)和研制計算機數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系