【正文】 harm to human body. Nowadays, people39。 STC12C5A60S2。 A/D。溶于水、醇類和醚。 37%的水溶液稱為福爾馬林，醫(yī)療和科研部門通常用來做標本的防腐保存。甲醛一直是世界衛(wèi)生組織確定為癌癥和導致畸形的物質材料 [1]。經(jīng)常吸入甲醛 ,也能導致慢性中毒 ,出現(xiàn)黏膜充血、皮膚刺激疾病、過敏性皮炎、指甲角化以及脆弱等。 甲醛的來源途徑一般有這個方面： 1．室內 裝飾材料里面的合成板材 ,如膠合板、細木工板、高密度板、刨花板。板材里的殘余和未參與反應的甲醛向周圍生態(tài)環(huán)境逐步釋放甲醛 ,是室內空氣中甲醛的主要來源。 3．含有甲醛并且可能會向周圍環(huán)境發(fā)出的各種裝飾材料 ,如墻紙、地毯、油漆等。在接觸甲醛后溶解在試紙里的試藥就會和甲醛發(fā)生化學反應產(chǎn)生化合物 ,試紙的顏色會從白色變成黃色。預先 設定檢測線 ,可以通過測量反應率來檢測甲醛濃度的含量。用測試紙光電光度法分析甲醛的濃度 ,它的優(yōu)點是靈敏度高 ,操作簡單 ,快速測定。 （ 2） 目視比色法的精度低，準確率不高，一般相對誤差為 177。 本文設計的便攜式甲醛檢測儀 所使用的 甲醛傳感器是電化學傳感器。 這樣 可以通過電流電壓變換電路使微弱的電流信號轉換為可以測量的穩(wěn)定的電壓信號 ,增強了該電信號的穩(wěn)定性。 設計基本要求： （ 1） 快速檢測功能：當將儀器至于封閉環(huán)境時能快速測出甲醛濃度并顯示。 系統(tǒng)設計 的 思想 隨著現(xiàn)代電子技術的迅速發(fā)展，傳感技術已形成一個獨立的新興的高科技領域。本設計擬采用英國達特公司生產(chǎn)的 CH20甲醛傳感器，傳感器的貴金屬電極與揮發(fā)的甲醛氣體發(fā)生反應，產(chǎn)生與揮發(fā)的甲醛濃度成正比的電信號。 創(chuàng)新點： （ 1） 使化學檢測轉化為電信號檢測。 （ 3） 設備便于攜帶，操作簡單。 系統(tǒng)設計方案的對比選擇 方案一：基于普通 51單片機和國產(chǎn) MQ138傳感器的設計方案 國產(chǎn) MQ138傳感器中能基本實現(xiàn)甲醛測量需要，其信號可以經(jīng)過放大 電路，在經(jīng)過 AD轉換芯片后送給單片機進行處理最后顯示。通過這幾個部分的結合可以基本實現(xiàn)設計的功能，但是由于 MQ138傳感器的線性度極其不理想，而且其測量范圍為 1ppm～ 10ppm，最低測量值已經(jīng)遠遠超過國家標準的最低值 。 方案二：基于增強型單片機和進口傳感器的設計方案 英國達特（ DART）公司的甲醛傳感器雖然價格為 MQ138的 兩倍，但其擁有穩(wěn)定的線性度，且靈敏度達到 ,可以滿足測量國家標準。系統(tǒng)才用的是增強型 51單片機即 STC12C5A60S2單片機，不但擁有超高的執(zhí)行速度而且內置了 10位的 AD轉換，可以簡單化電路，更可以節(jié)約一定的成本，對整體電路的穩(wěn)定性能更有保障。方案二，完全能夠滿足測量需求，精度高，功耗更低，電路設計 簡單，穩(wěn)定性高，更加可靠，所以選用方案二。而工業(yè)控制、儀器儀表、家電產(chǎn)品等市場廣闊，要求 PC 機技術與之相適應。 微型計算機的基本機構是由中央處理器、儲存器、和 I/O 設備構成的。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，很容易構成各種規(guī)模的計算機應用系統(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) 一般單片機內無監(jiān)控程序或系統(tǒng)通用管理軟件，只放置有用戶調試好的應用程序。 青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 單片機的發(fā)展和趨勢 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、智能化設備和各種家用電器等領域得到廣泛的應用。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： CPU 體系結構，最基本的外設裝置（如異步串行口，定時器等） 和一套公用的指令系統(tǒng)的基礎上，根據(jù)不同的應用領域，把不同的外設裝置集成到芯片內，在同一個家族內繁衍滋生出各種型號的單片機。近年來，單片機的生產(chǎn)廠家在單片機設計上采用了各種提高可靠性的新技術，主要表現(xiàn)在一下幾點： (1)EFT(Electrical Fast Transient)技術 (2)低噪音布線技術及驅動技術 (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： (1)可靠性及應用水平越來越高，和 inter 連接已是一種明顯的走向； (2)所集成的部件越來越多； (3)功耗越來越低； (4)和模擬電路結合越來越多。 其基本參數(shù)如下 [4]： MCS51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 次寫 /擦循環(huán)。 。 。 路 PWM。 。此外， LTC1049提供優(yōu)越的 DC 和 AC 性能，其理論供應電流僅為 200181。 LTC1049 擁有典型失調電壓漂移青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 6 176。V。超載從飽和狀態(tài)的恢復時間 6ms,比削波器放大器顯著改善使用外部電容器，可以在 LTC1049 是一個插件替換與大多數(shù)標準運算 amps 大幅度提高 DC 性能和降低功耗。A ： 10181。C 電： 到 16V ： 6ms 8Pin 可用，以便和 PDIP 軟件包兼容 圖 32 LTC1049CN8 的引腳圖 LCD1602 液晶顯示屏 LCD顯示有很多種，常用的有 1602和 12864兩種，由于本設計中顯示的甲醛含量屬于較簡單的字符，可以考慮使用 1602， LCD1602具有顯示內容豐富，接口電路簡單，人機交流性強等特點，適合本次設計的研究。 青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 7 具體 參數(shù)： 表 31 LCD1602技 術參數(shù) 顯示容量： 162 個字符 芯片工作量： ~ 工作電流 ： () 模塊最佳工作電壓： 字符尺寸： （ WH） mm 接口信號參數(shù) ： 表 32 LCD1602接口 信號表格 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 Data I/O 2 VSS 電源正極 10 D3 Data I/O 3 VL 液晶顯示偏壓信號 11 D4 Data I/O 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端 12 D5 Data I/O 5 R/W 讀 /寫選擇端 13 D6 Data I/O 6 E 使能信號 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正極 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源負極 甲醛傳感器 本甲醛檢測儀采用英國達特（ DART）公司生產(chǎn)的甲醛傳感器如圖 3。當有甲醛氣體存在的時候，將會有一個很小的直流產(chǎn)生；傳感器本身不需要電源供應，但是產(chǎn)生的這個電流需要外部的數(shù)據(jù)采 集將其變?yōu)榭勺x的信號。 圖 33 甲醛傳感器的實物圖 青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 9 4 系統(tǒng)硬件設計 系統(tǒng)整體電路 的 原理 基于上述的 首選設備 ,提出了 硬件設計功能框圖如圖 41所示： 通過查閱資料提出整體的設計框架（如下 3點），通過電腦仿真來完成功率放大電路和傳感器的研究工作，通過單片機開發(fā)板軟件和硬件的結合設計出 A/D轉換程序及 LCD顯示模塊，最后綜合在一起，通過實驗室進行各項技術指標的測量不斷改進、完善。 ：該部分由信號變換組成。信號經(jīng)處理后，輸出模擬信號。 ：該部分由模擬信號輸出和 LCD 數(shù)字輸出兩部分組成（通過單片機來實現(xiàn)），由傳感器出來的信號經(jīng)過放大電路進行放大后由單片機經(jīng)過 A/D轉換并經(jīng)過數(shù)字濾波和進制轉換后送到 LCD1602顯示，由按鍵來控制其它功能，當檢測到得甲醛含量超過上限值則發(fā)出報警。內部時鐘的方式就是在單片機外部連接一個晶振電路和單片機內部的振蕩器發(fā)生作用產(chǎn)生時鐘脈沖信號。 該系統(tǒng)以盡量降低功耗的原則使用了內部時鐘模式。 系統(tǒng)復位電路的設計 復位的含義： 單片機開始工作的時候，必須處于一種確定的狀態(tài)，否則，不知哪是第一條程序和如何開始運行程序。因此，任何單片機在開始工作前，都必須進行一次復位過程，使單片機處于一種確定的狀態(tài) [12]。 實際的應用中 ,復位操作有兩種基本類型 :一種是上電復位 ,另一種是上電和按鍵都 有效的復位 ,要求接通電源后 ,單片機 自動 實現(xiàn) 復位操作。隨著電容的充電 ,RST引腳上的電壓會逐漸降低。開關按下時是手動復位電路， RST端口通過電阻與 VCC電源相接通，通過電阻的分壓來可以實現(xiàn)單片機的復位。 圖 43 復位電路圖 青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 12 系統(tǒng)放大電路的設 計 由于傳感器的輸出信號非常微弱，因此放大器需要選擇高放大倍數(shù)的運放。校準可以通過調整電路的放大倍數(shù) ， 從而在軟件中實現(xiàn)校準。在系統(tǒng)中的高精度測量放大電路設計中，反饋電阻選為 470 k，同時并聯(lián)一個 [7]。具體電路如圖 45所示。讓報警電路報警以此來提醒工作人員查看解決 ,超限報警電路如下圖 46所示。這個任務的實現(xiàn)主要依靠程序來完 成 。匯編語言的可控性較高級語言來說更具優(yōu)越性。匯編語言的機器代碼生成效率高，控制性好，但就是移植性不高 。還有很多處理器都支持 C編譯器，這樣意味著處理器也能很快上手?；?C 語言和匯編語言的優(yōu)缺點，本系統(tǒng)采用 C 語言編寫方法。本設計是采用查詢的方式來編寫整個程序的。機器匯編 是用 匯編軟件把源 程序編寫成機器代碼 ,隨著單片機的發(fā)展越來越趨向 成熟 , 從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā) ，單片機 的相關軟件開發(fā)也在不斷地發(fā)展，使用最普遍的匯編軟件 就是 Keil軟件。 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯 的優(yōu)勢，因而易學易用。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全 Windows 界面。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 16 語言的優(yōu)勢。開發(fā)人員可以使用 IDE本身或者其他編輯器編輯 C語言或者匯編源文件。 目標文件可以通過 LIB51來生成庫文件 , 也可以與庫文件一起經(jīng) L51連接定位生成絕對目標文件 。 圖 51 C51 工具包的整體結構圖 3. 運行 KEIL51 軟件見圖 52 圖 52 軟件運行圖 (1)單擊 Project菜單 ,再單擊下拉菜單的 New Project,接著彈出一個 Windows文件的對話框 ,青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 17 在 “文件名 ”輸入你的第一個 C程序項目的名稱 ,“保存 ”文件擴展名為 uv2,然后可以通過點擊這個文件來打開以前做的項目。完成以上的步驟 ,現(xiàn)在可以寫程序了。如果你沒有現(xiàn)成的程序，那么就要新建一個程序文件。我們把第一個程序命名為 ，保存在項目所在的目錄中，這時你會發(fā)現(xiàn)程序單詞有了不同的顏色，說明 KEIL 的 C 語法檢查生效了。 然后點擊 “quot。Source Group 139。這時在 Source Group1 文件夾圖標左邊出現(xiàn)了一個小 +號說明，文件組中有了文件，點擊它可以展開查看。如圖 53，圖中 3都是編譯按鈕，不同是 1是用于編譯單個文件。 3是重新編譯，每點擊一次均會再次編譯鏈接一次，不管程序是否有改動。在 4中可以看到編譯的錯誤信息和使用的系統(tǒng)資源情況等，以后我們要查錯就靠它了。 (6)進入調試模式，軟件窗口樣式大致如圖所示。 3是復位，模擬芯片的復位，程序回到最開頭處執(zhí)行。首先按 4打開串行調試窗口，再按運行按鈕。然后我們就可以進行關閉 KEIL等相關操作了。右擊圖 55上的 1項目文件 夾 ,彈出 項目功能菜 單 , 選 Options for Target39。打開項目選項窗口 ,轉向 頁面輸出選 項 頁 ,如 圖 56所示 ,1是選擇編譯 輸出途 徑 ,2設置編譯輸出生成的文件 名 ,3是決定要不要再創(chuàng)建 HEX文件。 (2)STC12C5A60S2 轉換的流程圖見下圖 58 所示。 float xdata lv。 //ADC0832 chip seclect //接口定義 // …… // 其它引腳略 …… uchar xdata dsw[20]。 //點陣字符儲存 uchar code table[]={ //字符查表 unsigned int Adc0832(unsigned char channel) //AD 轉換，返回結果 { uchar i=0。//拉低 CS 端 _nop_()。 青島農(nóng)業(yè)大學機電工程學院本科畢業(yè)設計（論文） 22 AD