【正文】 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。在給 出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。此外，（）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（），具體如表31所示。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。程序校驗時，需要外部上拉電阻。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。 P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。l 與MCS51單片機產(chǎn)品兼容l 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器l 10000次擦寫周期l 全靜態(tài)操作：0Hz～33Hzl 三級加密程序存儲器l 32個可編程I/O口線l 三個16位定時器/計數(shù)器l 全雙工UART串行通道l 低功耗空閑和掉電模式l 掉電后中斷可喚醒l 看門狗定時器l 雙數(shù)據(jù)指針l 掉電標(biāo)識符2. AT89S52各個管腳說明VCC：供電電壓?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 AT89S52功能及特性AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。另外在單片機的應(yīng)用中，可靠性是首要因素，為了擴大單片機的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域，提高單片機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，近十年來單片微型計算機有了飛速的發(fā)展。但近年來也開始出現(xiàn)了在片內(nèi)固化有BASIC解釋程序的單片機。一般說來，單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微處理器。(4) 控制功能強。片內(nèi)具有計算機正常運行所必需的部件。芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計的，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；許多信號通道均在一個芯片內(nèi)，故可靠性高。單片機具有以下特點：(1) 受集成度限制，片內(nèi)存儲容量較小，一般8位單片機的ROM小于8/16K字節(jié)，RAM小于256字節(jié)，但可在外部擴展，通常ROM、RAM可分別擴展至64K字節(jié)。所謂的單片機是指將微型計算機3個單元的多個分體中的主要功能用1個集成電路芯片來實現(xiàn)，該芯片具有一個微型計算機的基本功能。在這種情況下，單片機應(yīng)運而生了（也稱作微型計算機）。 硬件結(jié)構(gòu)框圖 軟件結(jié)構(gòu)框圖第3章 硬件設(shè)計 硬件選擇 MCU的選擇與簡介1. 單片機的概念和特點 現(xiàn)代社會中，盡管PC機的應(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、輕而薄的自動化控制器、自動化儀器儀表、家電產(chǎn)品等方面,PC機仍有所不相適宜的地方。軟件設(shè)計部分主要包括：編寫語言的選擇、主程序/子程序流程的設(shè)計、功能模塊程序的編寫、軟/硬件結(jié)合調(diào)試與演示。針對目前的現(xiàn)狀，本系統(tǒng)設(shè)計遵守體積小，質(zhì)量輕，性價比高的原則。具有民用價值的便攜式甲醛檢測儀的研制受到了人們的高度重視。因此本設(shè)計可選用基于電化學(xué)原理的甲醛傳感器，其原理是空氣中的甲醛在電極下發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的擴散電極電流與空氣中的甲醛濃度成正比，通過檢測放大電路和放大倍數(shù)的調(diào)整經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送單片機 、由單片機現(xiàn)場自動控制檢測并顯示甲醛濃度。室內(nèi)甲醛污染對人身體健康影響較大，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法絕大多數(shù)是化學(xué)分析法,使用的手段是實驗室分析儀器 主要有比色計、 分光光度計、化學(xué)滴定、 氣相和液相色譜。系統(tǒng)主要功能內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)處理、時間設(shè)置、開始測量、超標(biāo)報警、鍵盤檢測、自動休眠：儀器若不進行稱量操作，5分鐘后自動進入休眠模式，以降低電源消耗。第２章 概述本論文主要完成甲醛檢測儀軟件設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容包括：A/D轉(zhuǎn)換器程序、控制程序、超標(biāo)報警、鍵盤檢測、數(shù)據(jù)顯示等。2. 用合成板材制造的家具，廠家為了追求利潤使用不合格的板材，再粘貼面材料時使用不合格的膠水，造成家具中甲醛含量超標(biāo)。這些板材中甲醛起膠合劑、防腐劑的作用，主要用于加強板材的硬度、防蟲、防腐。在我國有毒化學(xué)品優(yōu)先控制名單中甲醛列居第二位。其37%的水溶液稱為福爾馬林，醫(yī)學(xué)和科研部門常用于標(biāo)本的防腐保存?；瘜W(xué)式（HCHO ）易溶于水、醇和醚。關(guān)鍵詞: 甲醛檢測，數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，硬件電路，軟件設(shè)計，A/D轉(zhuǎn)換器，AT89C52單片機3目錄第１章 緒論 3 引言 3第２章 概述 4 4 4 5 5 5 5第3章 硬件設(shè)計 6 硬件選擇 6 MCU的選擇與簡介 6 單片機最小系統(tǒng)的實現(xiàn) 8 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 14 模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇與簡介 15 按鍵選擇與簡介 17 外圍擴充存儲器 18 時鐘芯片選擇與簡介 19 上拉電阻 21 液晶顯示器簡介。 另外，該系統(tǒng)對濃度信號進行了信號補償?shù)忍幚恚瑴p少了測量誤差，因此，具有較高的測量精度，而且結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)良。系統(tǒng)對于采樣地點超出規(guī)定的甲醛容許濃度時采用三極管驅(qū)動的單音頻報警電路提醒監(jiān)測人員。系統(tǒng)將傳感器輸出的4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號通過以AD0832為核心的A/D轉(zhuǎn)換電路調(diào)理后，經(jīng)由單片機進行數(shù)據(jù)處理，最后由LCD顯示甲醛濃度值。摘要本文研究設(shè)計了一種用于公共場所及室內(nèi)具有檢測及超限報警功能的甲醛智能測試儀。其設(shè)計方案基于89C51單片機，選擇瑞士蒙巴波公司的CH20/S10甲醛傳感器。文中詳細介紹了數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理過程以及數(shù)據(jù)顯示子系統(tǒng)和報警電路的設(shè)計方法和過程。同時，操作人員對于具體報警點的上限值可以通過單片機編程進行設(shè)置。本系統(tǒng)的量程為010ppm,。 21 報警電路 24 硬件仿真環(huán)境介紹 25第4章 軟件設(shè)計 27 27 編譯軟件介紹 27 31 32 32 33 33第5章 系統(tǒng)仿真 35第6章 結(jié)束語 36致 謝 37參考文獻 38附錄 39第１章 緒論 引言甲醛是一種無色，有強烈刺激性氣味的氣體。甲醛在常溫下是氣態(tài)，通常以水溶液形式出現(xiàn)?！婀试谑覝貢r極易揮發(fā)，隨著溫度的上升甲醛的揮發(fā)速度加快。1. 室內(nèi)裝修所用的合成板材，如膠合板、細木工板、高密度板、刨花板。板材中殘留的和未參與反應(yīng)的甲醛逐漸向周圍環(huán)境釋放，是室內(nèi)空氣中甲醛的主要來源。，如壁紙、地毯、油漆。本系統(tǒng)采用單片機為控制核心，以實現(xiàn)便攜式甲醛檢測儀的基本控制功能。本系統(tǒng)設(shè)計采用功能模塊化的設(shè)計思想，系統(tǒng)主要分為總體方案設(shè)計、硬件和軟件的設(shè)計三大部分。但這些方法費力費時、成本高、自動化程度低過程復(fù)雜、大多數(shù)過程是人工操作很難做到現(xiàn)場實時控制隨著傳感器和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)已有了基于單片機的便攜式甲醛測試儀，并且測試測試范圍、分辨率、精度、穩(wěn)定性已接近標(biāo)準(zhǔn)要求。由于甲醛含量超量的話，將對人體健康造成很大的影響。設(shè)計能夠滿足生活需要，攜帶方便的便攜式甲醛檢測儀迫在眉睫。硬件設(shè)計部分主要包括：（MCU、A/D、時鐘芯片、LCD、外圍擴展數(shù)據(jù)RAM）等芯片的選擇； 硬件主電路設(shè)計、數(shù)據(jù)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計、液晶顯示電路設(shè)計、外圍擴充存儲器接口電路、時鐘電路、復(fù)位電路、鍵盤接口電路等功能模塊電路設(shè)計。主要包括一下功能模塊：51驅(qū)動、檢測、液晶顯示、時鐘、鍵盤、模數(shù)軟換。而工業(yè)控制、儀器儀表、家電產(chǎn)品等市場廣闊，要求PC機技術(shù)與之相適應(yīng)。微型計算機的基本機構(gòu)是由中央處理器、儲存器、和I/O設(shè)備構(gòu)成的。這種超大規(guī)模集成電路芯片即稱為單片微型計算機，通常簡稱單片機。(2) 可靠性好。(3) 易擴展。芯片外部有許多供擴展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中具有極豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。(5) 一般單片機內(nèi)無監(jiān)控程序或系統(tǒng)通用管理軟件，只放置有用戶調(diào)試好的應(yīng)用程序。2. 單片機的發(fā)展與趨勢 由于單片機具有以上特點，因此在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能儀器儀表、智能化設(shè)備和各種家用電器等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。歸納起來，它是沿著兩條路發(fā)展的：，提高芯片的工作速度，降低工作電壓和降低功耗：，最基本的外設(shè)裝置（如異步串行口，定時器等）和一套公用的指令系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，把不同的外設(shè)裝置集成到芯片內(nèi)，在同一個家族內(nèi)繁衍滋生出各種型號的單片機。近年來，單片機的生產(chǎn)廠家在單片機設(shè)計上采用了各種提高可靠性的新技術(shù)，主要表現(xiàn)在一下幾點：(1) EFT(Electrical Fast Transient)技術(shù)(2) 低噪音布線技術(shù)及驅(qū)動技術(shù)(3) 采用低頻時鐘總之，單片機在目前的發(fā)展形勢下，表現(xiàn)出幾大趨勢：l 可靠性及應(yīng)用水平越來越高，和internet連接已是一種明顯的走向；l 所集成的部件越來越多；l 功耗越來越低；l 和模擬電路結(jié)合越來越多。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 GND：接地。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在 flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。 P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。并因此作為輸入時，P2口的 管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗時接收高 八位地址信號和控制信號。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P3口作為AT89C52的一些特殊功能口，如表32所示：RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時，ALE端以不變的頻率周期 輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE脈沖。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。 /EA /VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。1 晶振電路單片機工作的過程中各指令的微操作在時間上有嚴格的次序，這種微操作的時間次序稱作時序，單片機的時鐘信號用來為單片機芯片內(nèi)部各種微操作提供時間基準(zhǔn)，89c52的時鐘產(chǎn)生方式有兩種，一種是內(nèi)部時鐘方式，一種是外部時鐘方式。對于CHMOS工藝的單片機，外部時鐘要由XTAL1端引入，而XTAL2端應(yīng)懸空。： 在89C52單片機的內(nèi)部有一個震蕩電路，只要在單片機的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體（簡稱晶振）就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號，圖中電容器C1和C2穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在5—30pF，典型值是22pF，晶振CYS選擇的是12MHz。端口線電平和輸入輸出狀態(tài)不確定可能使外圍設(shè)備誤動作，導(dǎo)致嚴重事故的發(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)……..因此，任何單片機在開始工作前，都必須進行一次復(fù)位過程，使單片機處于一種確定的狀態(tài)。實際應(yīng)用中，復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，另一種是上電與按鍵均有效的復(fù)位，要求接通電源后，單片機自動實現(xiàn)復(fù)位操作。上電瞬間RST引腳獲得高電平，隨著電容C1的充電，RST引腳的高電平將逐漸下降。該電路典型的電阻和電容參數(shù)為：晶振為12MHz時，C1為22uF： ；振為6MHz時，C1為22uF，R1為1.本設(shè)計中復(fù)位電路采用的是開關(guān)復(fù)位電路，開關(guān)S9未按下是上電復(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，電容處于充電（導(dǎo)通）狀態(tài)，故RST腳的電壓與VCC相同。選擇合理的充電常數(shù)，就能保證在開關(guān)按下時是RST端有兩個機器周期以上的高電平從而使AT89C52內(nèi)部復(fù)位。： 復(fù)位電路圖 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(1)從傳感器過來的電壓信號，必須放大，濾波，采集，轉(zhuǎn)換才能被MCU識別和處理。然而選擇多路模擬開關(guān)時必須考慮以下的幾個因素：通道數(shù)量、切換速度、開關(guān)電阻和器件的封裝形式。（2）甲醛傳