基于單片機的便攜式有害氣體檢測裝置畢業(yè)設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVX@RI 指令）時， P2 口輸出P2 鎖存器的內容。 Flash 編程或校驗時， P2 亦接收高位地址和一些控制信號。 P3口 ： P3口時一組帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對 P3 口寫入 1 時，它們被內部上拉電阻拉高并 可作為輸入端口。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 P3 口作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 所示。此外， P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。 ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE(地址鎖存允許 )輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目 的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 Flash 存儲器編程器件，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位復位，可禁止 ALE 操作。該位置復位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE禁止位無效。 PSEN ：程序儲存允許輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 89C5X 單片機由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 錯誤 !未找到引用源。有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信中北大學信息商務學院畢業(yè)設計說明書 6 號。 EA/VPP：外部訪問允許。欲使 CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為 000HFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需要注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復位時內部會鎖存 EA 端狀態(tài)。 如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上＋ 12V 的編程允許電源 Vpp,當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 表 P3 口的第二功能 端 口引腳 具體第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外中斷 0） INT1（外中斷 1） T0（定時 /計數(shù)器 0） T1（定時 /計數(shù)器 1） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) 模數(shù)轉換器簡介 實現(xiàn) A/D 轉換的基本方法很多，有計數(shù)法、逐次逼近法、雙斜積分法和 并行轉換法。由于逐次逼近式 A/D 轉換具有速度快，分辨率高等優(yōu)點，而且采用這種方法的 ADC 芯片成本低，所以我們采用逐次逼近式 A/D 轉換器。逐次逼近型 ADC 包括 1個比較器、一個數(shù)模轉換器、 1 個逐次逼近寄存器（ SAR）和 1 個邏輯控制單元。逐次逼近型是將采樣信號和已知電壓不斷進行比較，一個時鐘周期完成 1 位轉換，依次類推 ,轉換完成后，輸出二進制數(shù)。這類型 ADC 的分辨率和采樣速率是相互牽制的。優(yōu)點是分辨率低于 12 位時，價格較低，采樣速率也很好。 ADC0832 為 8位分辨率 A/D 轉換芯片，其最高分辨可達 256 級，可以適 應一般的模擬量轉換要求。其內部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在 05V 之間。芯片轉換時間僅為 32μS ，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處中北大學信息商務學院畢業(yè)設計說明書 7 理器控制變的更加方便。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。 其具體特點如下： .8 位分辨率； .雙通道 A/D 轉換； .輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容； .5V 電源供電時輸入電壓在 0~5V 之間； .工作頻率為 250KHZ，轉換時間為 32μS ； .一般功耗僅 為 15mW； .8P、 14P— DIP（雙列直插）、 PICC 多種封裝； .商用級芯片溫寬為 0176。C to +70176。C ，工業(yè)級芯片溫寬為 ?40176。C to +85176。C ； 芯片接口說明： .CS 片選使能，低電平芯片使能。 .CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用。 .CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用。 .GND 芯片參考 0 電位（地）。 .DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。 .DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉換數(shù)據(jù)輸出。 .CLK 芯片時鐘輸入。 .VCC/VREF 電源輸入及參 考電壓輸入（復用）。 ADC0832 引腳圖如圖 圖 ADC0832 引腳圖 ADC0809 是采樣分辨率為 8 位的、以逐次逼近原理進行模 — 數(shù)轉換的器件。其內部有一個 8通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通 8 路模中北大學信息商務學院畢業(yè)設計說明書 8 擬輸入信號中的一個進行 A/D 轉換。 主要特點： ADC0809 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D 轉換器 , 它由 8 路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8位開關樹型 A/D 轉換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路組成。 ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝。其引腳 圖如圖 。 圖 ADC0809 引腳 下面說明各引腳功能： IN0～ IN7： 8路模擬量輸入端。 .8位數(shù)字量輸出端。 .ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址輸入線，用于選通 8路模擬輸入中的一路 .ALE：地址鎖存允許信號，輸入高電平有效。 .START： A/D 轉換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動（脈沖上升沿使 0809 復位，下降沿啟動 A/D 轉換）。 .EOC： A/D 轉換結束信號輸出，當 A/D 轉換結束時，此端輸出一個高電平（轉換期間一直為低電平）。 .OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入高電平有效。當 A/D 轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 .CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于 640KHZ。 .REF（ +）、 REF（ ）：基準電壓。 .VCC：電源，單一＋ 5V。 中北大學信息商務學院畢業(yè)設計說明書 9 .GND：地。 鑒于 ADC0832 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉換、輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容、 5V電源供電時輸入電壓在 0～ 5V 之間、工作頻率為 250KHZ、轉換時間為 32 微秒、一般功耗僅為 15MW 等特點 完全能滿足設計所需要求， 并且價格便宜， 所以在本設計中采用 ADC0832 作為模數(shù)轉換器件。 液晶顯示器的簡介 為了從單片機上直接了解當前采集信號的信息和機器狀態(tài)，可在單片機上安裝數(shù)碼管（ LED）或液晶屏（ LCD）。數(shù)碼管只能顯示一些數(shù)字信息，很難從這些數(shù)字了解機器的狀態(tài)。液晶顯示模塊是一種常用的人機界面，其在單片機系統(tǒng)中應用極為廣泛。液晶顯示模塊既可顯示字符，又可顯示簡單圖形。在本設計中選用液晶屏 LCD1602 來作為顯示模塊。 LCD1602 字符型液晶顯示器的特點及其用法： .單 5V電源電壓，低功耗、長壽命、高可靠性 。 .內置 192 種字符 (160 個 5 7 點陣字符和 32 個 5 10 點陣字符 )。 .具有 64 個字節(jié)的自定義字符 RAM，可自定義點陣字符 。 .顯示方式： STN、半透、正顯 。 .驅動方式： 1/16 并口， 1/5 串口 。 .背光方式：底部 LED。 .通訊方式： 4位或 8位并口可選 。 .標準的接口特征：適配 MC51 和 M6800 系統(tǒng) MPU 的操作時序 。 LCD1602 液晶顯示屏的主要技術參數(shù)如下表所示：（表 ） 表 LCD1602 液晶主要參數(shù) 顯示容量 16 2 個字符 芯片工作電壓 工作電流 () 模塊最佳 工作電壓 字符尺寸 (mm) 帶中文字庫的 128X64 是一種具有 4位 /8位并行、 2線或 3線串行多種接口方式，內部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨中北大學信息商務學院畢業(yè)設計說明書 10 率為 128 64, 內置 8192 個 16*16 點漢字，和 128 個 16*8 點 ASCII 字符集 .利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面。可以顯示 8 4 行 16 16 點陣的漢字 . 也可完成圖形顯示 .低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶 顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊；基本特性 : .低電源電壓（ VDD:++） .顯示分辨率 :128 64 點 .內置漢字字庫，提供 8192 個 16 16 點陣漢字 (簡繁體可選 ) .內置 128 個 16 8 點陣字符， 2MHZ 時鐘頻率 .顯示方式： STN、半透、正顯，驅動方式： 1/32DUTY， 1/5BIAS .視角方向： 6點，背光方式：側部高亮白色 LED，功耗僅為普通 LED 的 1/5—1/10 .通訊方式：串行、并口可選，內置 DCDC 轉 換電路，無需外加負壓 .無需片選信號，簡化軟件設計，工作溫度 : 0 度 +55 度 ,存儲溫度 : 20度 +60 度。 在單片機系統(tǒng)中應用液晶顯示器作為輸出器件有以下幾個有點： 顯示質量高；數(shù)字式接口：液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便；體積小、重量輕 ；功耗低：相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內部的電極和驅動 IC 上，因而耗電量比其他顯示器要少的多。 MQ2 及其測量電路的特點 MQ2氣敏元件 響應速度快 ， 具有良好的重復性、選擇性 。 元件工作穩(wěn)定、可靠 .抗 H2S 中毒。 其 特性圖和響應曲線見圖 。 應用：工業(yè)現(xiàn)場的天然氣、液化氣、煤氣、烷類等可燃性氣體及汽油、醇、酮、苯等有機溶劑蒸汽的濃度檢測；可燃性氣體泄漏報警器；可燃性氣體探測器；氣體濃度計等。 其模塊詳細參數(shù)見表 。 中北大學信息商務學院畢業(yè)設計說明書 11 圖 MQ2的 靈敏度特性及響應恢復特性 表 MQ2 模塊詳細參數(shù)指標 A：標準工作條件 B：環(huán)境條件 符號 參數(shù)名稱 技術條件 備注 Vc 回路電壓 177。0. 1V AC or DC VH 加熱電壓 177。0. 1V AC or DC RL 負載電阻 可調 RH 加熱電阻 33Ω177。 5% 室溫 PH 加熱功耗 ≤ 800mW 工作電壓 (V) 177。 工作電流 (mA) 90177。 10 靈敏度 （ mv） 1%甲烷 1540 1%丁烷 3050 1%氫氣 2040 線形度（ %） ≤ 5 測量范圍（％ LEL） 0～ 100 響應時間 (90%) 小于 10 秒 恢復時間 (90%) 小于 30 秒 使用環(huán)境 40－ +70℃ 低于 95%RH 儲存環(huán)境 20— +70℃ 低于 95%RH 外形尺寸（ mm） MQ2: 14 19 MQ2C: 8 10 14 中北大學信息商務學院畢業(yè)設計說明書 12 C：靈敏特性 MQ3 特點及其測量電路原理 MQ3 特點如下： .對乙醇蒸氣有很高的靈敏度和良好的選擇性 .快速的響應恢復特性 .長期的壽命和可靠的 穩(wěn)定性 .簡單的驅動回路 MQ3 氣敏元件的結構和外形如圖 ,由微型 AL2O3陶瓷管、 SnO2 敏感層 ,測量電極和加熱器構成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有 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。測量電路如圖 。 符號 參數(shù)名稱 技術條件 備注 Tao 使用溫度 20℃ 50℃ Tas 儲存溫度 20℃ 70℃ RH 相對濕度 小于 95% RH O2 氧氣濃度 21%(標準條件 ) 氧氣濃度會影響靈敏度特性 最小值大于２％ 符號 參數(shù)名稱 技術參數(shù) 備注 Rs 敏感體電阻 1MΩ 8 MΩ (200ppm alcohol ) 適用范