【正文】 儲了 160 個不同的點陣字符圖形 ，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的 大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼 。 的一般初始化過程 延時 15mS 寫指令 38H（不檢測忙信號） 延時 5mS 寫指令 38H（不檢測忙信號） 延時 5mS 寫指令 38H（不檢測忙信號） 以后每次寫指令、讀 /寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙信號 寫指令 38H：顯示模式設置 寫指令 08H：顯示關閉 寫指令 01H：顯示清屏 寫指令 06H：顯示光標移動設置 寫指令 0CH：顯示開及光標設置 LCD1602 的 具體接線路圖如圖 222 所示。 按鍵電路設計 考慮到整個測量系統(tǒng)中不同環(huán)境對氣體濃度及溫濕度范圍要求不同，故設置了按鍵功能，用于實現(xiàn)測量范圍的調整，參考單片機引腳使用情況，共設置五個獨立按鍵 如圖 223，實現(xiàn)功能為設定鍵可進行設定的進入與退出，同時可實現(xiàn)三種范圍的切換，另設左右移位鍵、上下調值鍵各兩個，與此同時考慮到用戶可能需要在一定時間內連續(xù)測量一種量，故設計了上調鍵的第二功能：當只有上調鍵按下時完成顯示的自動與手動的切換以實現(xiàn)良好的人機對話。 電路電源設計 本設計 采用集成穩(wěn)壓器 7805， C2 C30 分別為輸入端和輸出端濾波電容， D1 為 續(xù)流二極管 。 電源電路 如 圖 224 所示 ： 圖 224 電源電路 26 167。該儀器能夠實現(xiàn)有毒氣體濃度信號和溫濕度信號采 集與顯示及超標聲光報警等功能。首先討論了有毒氣體采集模塊中傳感器選擇問題，最后討論了系統(tǒng)的外圍接口電路模塊，包括液晶顯示 ,聲光報警等，實現(xiàn)了各外圍接口電路模塊與 STC90C51 的硬件接口設計。這種方法對于設計復雜的單片機系統(tǒng)很有效。（說明：系統(tǒng)硬件設 計的電路原理圖附在論文的附錄里面。 系統(tǒng)軟件設計思路 167。對同一硬件電路，配以不同的軟件，它所實現(xiàn)的功能也就不同，其設計軟件基本要求 ： 。 、易維護性。 。 。 目前存在有 4 種編程語言支持單片機，即匯編語言、 PL/M51 語言、 C語言和 BASI 語言。 結合本系統(tǒng)的特點，這里選用了功能強、效率高的 C 語言。 C 語言能寫出最優(yōu)化程序，且能反映出計算機的實際運行情況。 具有良好的模塊化、容易閱讀、維護等優(yōu)點，且編寫的模 塊程序易于移植。 167。 28 表 31 各功能模塊功能描述 功能模塊 功能描述 溫濕傳感器采集模塊 對室內溫 濕 度測點進行實時監(jiān)測 AD 轉換模塊 采樣 核心控制器模塊 人機接口模塊 根據(jù)軟件設計的基本要求 ,采取了如下的措施 : 。 C 語言編程。 、硬件抗干擾。 以下就對一些主要模塊進行詳細的闡述。 軟件模塊設計 167。由主程序流程圖可以看出，軟件要 實現(xiàn)的主要功能是實現(xiàn)對傳感器信號的數(shù)據(jù)采集，然后進行數(shù)據(jù)的計算、分析、送液晶進行顯示 及報警功能。完成初始化后， CPU 等待傳感器傳入信號及 AD 轉換結束，從而完成當 前監(jiān)測參數(shù)的正確顯示。 轉換模塊 AD 完成轉換需要一定的時間， AD 應用中我們可以有兩種方法來： ， AD 完成模數(shù)轉換后會向中斷輸出端 輸出一個中斷請求信號，告訴 CPU 轉換已經(jīng)完成， CPU 可以讀取數(shù)據(jù)。 綜合考慮各方面的因素，本研究采用第一種方法：延時等待法。 167。 1602 液晶與 CPU 是并口通信，由單片機的 、 、 引腳來控制 1602 的讀寫數(shù)據(jù)命令功能，單片機 P0 口傳輸數(shù)據(jù)到 1602 進行顯示。上電后液晶顯示開始循環(huán)顯示三個 被 測量的范圍和測量結果。 聲光報警模塊 聲音報警采用的是蜂鳴器，光報警是通過 6 個發(fā)光二極管來顯示， 3 個綠色和三個紅色的，當毒氣含量沒超標時顯示綠色，超標時顯示紅色并啟動蜂鳴器，報警子程序執(zhí)行之前，設定的報警閾值存放在兩個變量中，傳感器輸入 AD 轉換值后，調用比較程序，小于閾值則執(zhí)行顯示程序，若大于閾值進行聲光報警。 按鍵模塊 本設計設定按鍵功能為調整測量數(shù)據(jù)的 安全范圍并可進行手動和自動的切換考慮到實現(xiàn)按鍵功能所用按鍵數(shù)目不多及單片機引腳數(shù)量決定選用五個獨立式按鍵，其中設定鍵用于進入和退出上下限的調整，上下左右四個鍵在設定鍵被按下的情況下可以對數(shù)值進行調整；同時，當設定鍵未按下且上調鍵被按下時進入上調鍵的第二功能，實現(xiàn)用戶手動控制和自動控制的切換。 31 167。軟件采用了模塊化設計的思路，以單片機高級語言 C51 編程。 （說明：程序見附錄二） 32 第 4 章 仿真調試 167。 常見的硬件故障 (1)邏輯錯誤：硬件的邏輯錯誤是由于設計錯誤和加工過程中的工藝性錯誤所造成的，主要包括：錯線、開路、短路等，其中短路最為常見，在印刷電路板布線密度高的情況下，極易因工藝原因造成短路。 (3)可靠性差：系統(tǒng)不可靠可能受多種因素影響，如金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時好時壞；內部和外部的干擾、器件負載過大等造成邏輯電平不穩(wěn)定；另外，走線和布局的不合理等也是系統(tǒng)可靠性差的重要因素之一。 167。接著，焊接各元器件及插座，在焊接過程中要對各元件做逐一檢查，比如二極管極性、電容容 量及耐壓、電阻值大小等。最后，再給電路板空載上電 (未插芯片 )，檢查線路板各管腳及插件上的電位是否正確，特別是單片機管腳上的各點電壓。 硬件實物如圖 41。 系統(tǒng)軟件調試 對系統(tǒng)軟件編寫完成之后，可以利用 Keil C51 仿真軟件進行仿真運行調試，其調試界面如圖 42 所示。通過 Keil C51 的調試窗口觀察各個寄存器、變量以及并行口輸出的結果，監(jiān)測軟件模塊運行的狀態(tài)，在調試過程中不斷地調整修改系統(tǒng)的軟件程序，使系統(tǒng)實現(xiàn)預定功能。待全部完成后，應反復運行調試多次，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和操作是否符合原始設計 34 要求、安 排的操作是否合理等都要進行詳細的觀察，必要時作適當?shù)男拚?通過調試 ， 確定基本可行后，將程序燒寫單片機進行實物調整， 通過不斷燒寫、試驗，最終完成整個軟件，準確實現(xiàn) 要求 的功能 如圖 44。 本章小結 本章首先詳細描述用 Keil C51 對軟件進行調試的過程以及其方法，通過輸入不同的數(shù)據(jù)對系統(tǒng)進行調試，以確定本設計方案的正確性。 35 結 論 167。 2．系統(tǒng)軟硬件設計合理，其中單片機軟件采用模塊化的程序設計方法，各模塊相互獨立，提高了系統(tǒng)的可靠性和可擴展性，整個系統(tǒng)具有較高的性能價格比。 4．系統(tǒng)功能獨立，配置合理 。 5．經(jīng)運行驗證，系統(tǒng)具有響應速度快，操作簡便，工作可靠等特點。2 展望 1．本系統(tǒng)選用了集傳感器，轉換器于一體，能直接輸出標準模擬信號的傳感器，這無疑會增加系統(tǒng)的成本，今后可選用 能達到要求的 價格低廉的傳感器，而信號的放大和調理電路部分可自行設計。 3．系統(tǒng)可以開發(fā)成多機監(jiān)控模式，這就能同 時監(jiān)測多個環(huán)境室內的空氣品質，通過串行通信傳到上位機進行綜合處理。 6. 本設計 可改為多 路氣體檢測，未來可以實現(xiàn)更多的檢測功能。 ，現(xiàn)代空調都是針對空氣溫濕進行調節(jié)，可以將本設計加入空調內部，使其既能控制溫濕度，還可以對空氣中 的各種氣體進行檢測，并通過控制“新風系統(tǒng)”改善空氣各方面的質量。和普通的課程設計不同，由于畢業(yè)設計的綜合性，幾乎用到所學的全部知識，而且是 我第一次接觸傳感器的使用 ，對我來說這是一個全新的任務。在心理最為脆弱的時候，黃老師耐心地開導我，給我鼓勵和信心，畢業(yè)設計才得以步入正軌。對于這次全新的設計，老師給了我很大的自由空間，可以充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造思維。可能是性格使然吧，每當遇到問題，設計處于混沌狀態(tài)時，煩躁焦慮接踵而來，讓我迷失了方向。所以，在這次畢業(yè)設計中，我最感謝的是黃曉東老師，他給我們提供一流的設計場所，還提供了許多實用的設計資料，為我們的設計提供了保障。他那自信樂觀的生活態(tài)度，也值得我們學習。 最后，再次對黃老師表示真誠的謝意和崇高的敬意。 39 附 錄 附錄一 硬件電氣原理圖 河南科技大學畢業(yè)論文 40 附錄二 程序代碼 include include define uchar unsigned char define uint unsigned int define Data P0 //數(shù)據(jù)端口 /*****1602 管腳定義 *****/ sbit RS=P2^6。 sbit E=P2^7。 sbit OE=P3^1。 sbit CLK=P3^3。 sbit key_D=P2^1。 sbit key_R=P2^3。 /******報警用管腳 ******/ sbit beep=P3^4。 sbit led2=P3^6。//記錄設定鍵按下次數(shù) unsigned char k_flag=0。//光標位置 河南科技大學畢業(yè)論文 41 unsigned char c_num=0。//記錄切換鍵按下次數(shù) (用于調用 ) unsigned char voc_ad。//DHT11 函數(shù)用到 /****************************/ sbit DHT=P3^7。 //溫度第一行數(shù)據(jù) uchar WEN2[]= 。 //濕度第一行數(shù)據(jù) uchar SHI2[]= 。 //濕度第一行數(shù)據(jù) uchar VOC2[]= 。 unsigned char tr_shiZ,tr_shiX,tr_wenZ,tr_wenX。 while(x) for(i=0。i++)。 i。 i。 i。 } 河南科技大學畢業(yè)論文 42 void DelayUs(unsigned char us) //延時函數(shù) { unsigned char ust。 /*12MHz 頻率 */ while(ust)。//操作前短暫延時，保證信號穩(wěn)定 E=0。 RW=0。 E=1。 E=0。 //操作前短暫延時，保證信號穩(wěn)定 E=0。 RW=0。 E=1。 E=0。 河南科技大學畢業(yè)論文 43 } /**********LCD 初始化 ********/ void lcd_init() { delay_1ms(15)。 //display mode lcd_write_(0x38)。 //display mode lcd_write_(0x06)。 //顯示開及光標設置 lcd_write_(0x01)。 if (pos=0x10) p=pos+0xb0。 //是第二行則命令代碼高 4 位為 0x8 lcd_write_(p)。 //寫數(shù)據(jù) } /*********顯示字符串 **********/ void ShowString (uchar line,char *ptr) { unsigned char l,*p。 l=line4。\039。 p++。 _nop_()。 } /*********濕度顯示函數(shù) ***********/ void SHIdisp(void) { ShowString(0,SHI1)。 ShowString(1,SHI2)。 _nop_()。 } /***********報警用函數(shù) ************/ void Beep(unsigned char i,j)//i 用于確定亮燈方式， j 用于確定蜂鳴器是否報警 { unsigned char m。 for(m=0。 m++) 河南科技大學畢業(yè)論文 45 { switch(i) { case 0:break。break。break。break。 delay_1ms(2)。 beep = 0。 } } void voc_warning() { unsigned char voc_t。 voc_t=(39。+VOC2[6])*10+(39。+VOC2[8])。039。039。 if(voc_tvoc_h) { Beep(1,1)。 } void wen_warning() { unsigned char wen_t。 河南科技大學畢業(yè)論文 46 unsigned char wen_l。