基于單片機的空氣質量檢測系統畢業設計論文-資料下載頁

【導讀】師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經發表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權大學可以將本學位。印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規定處理。些人類健康的問題，而且這種趨勢越來越嚴重。目前二氧化硫是空氣中的最主要的污染物，人們對二氧化硫有害物的監測力度越來越重視，現在對二氧化硫氣體有很多種監測方法。轉換，液晶顯示的原理等相關的的問題。介紹了從方案設計，器件選擇，電路設計，程序設。計，及儀器進行零點標定，濃度標定和校準的一個完整的思路。設計的以90C51為核心的測

　　

【正文】 221 1602LCD內部顯示地址 第二行第一個字符的地址是 40H，寫入顯示地址時要求最高位 D7 恒定為高電平 1所以實際寫入的數據應該是 ： 01000000B（ 40H） +10000000B(80H)=11000000B(C0H)。 在對液晶模塊的初始化中要先設置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時光標是自動右移的，無需人工干預。每次輸入指令前都要 判斷液晶模塊是否處于忙的狀態。 1602 液晶模塊內部的字符發生存儲器（ CGROM）已經存儲了 160 個不同的點陣字符圖形 ，這些字符有：阿拉伯數字、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 /寫數據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。 圖 222 LCD1602接線電路圖 考慮到整個測量系統中不同環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，實現功能為設定鍵可進行設定的進入與退出，同時可實現三種范圍的切換，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良好的人機對話。 圖 223 按鍵電路 本設計 采用集成穩壓器 7805， C2 C30 分別為輸入端和輸出端濾波電容， D1 為續流二極管 。當輸出電流較大時， 7805 應配上散熱板。 電源電路 如 圖 224 所示 ： 圖 224 電源電路 第三章 系統 軟件 程序設計 編程語言的選擇 在系統硬件電路確定以后，其主要功能的實現將依賴于軟件來實現。對同一硬件電路，配以不同的軟件， 它所實現的功能也就不同，其設計軟件基本要求 : 。可靠性是軟件設計的重要指標，具有較強的抗干擾能力。 、易維護性。編制的軟件要求易閱讀，容易發現和糾正錯誤，容易修改和補充。 。系統能夠及時響應外部事件的發生并能及時做出處理結果。 。保證系統進行計算數據的精度。 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。其中匯編語言和 C 語言應用的較多， 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。 結合本系統的特點，這里選用了功能強 、效率高的 C 語言。 C 語言主要有以下特點：用 C 語言編制的程序效率高，占用存儲空間小，運行速度快。 C 語言能寫出最優化程序，且能反映出計算機的實際運行情況。 C語言能直接與存儲器、接口電路打交道，也能申請中斷。 具有良好的模塊化、容易閱讀、維護等優點，且編寫的模塊程序易于移植。基于 C語言和匯編語言的優缺點，本系統采用 C語言編寫方法。 軟件功能需求 空氣品質檢測儀功能需求框圖如圖 所示，系統軟件主要由 傳感器采集模塊、 AD 轉換模塊、人機接口模塊、聲光報警模塊、核心控制器模塊 等模塊構成，各模塊功能概述如表。 表 各功能模塊功能描述 功能模塊 功能描述 傳感器采集模塊 對空氣質量 進行實時監測 AD 轉換模塊 核心控制器模塊 人機接口模塊 無線通訊模塊 數據傳輸 根據軟件設計的基本要求 ,采取了如下的措施 : 。軟件設計中包含有：主程序模塊、顯示模塊、 A/D 數據轉換子模塊、聲光報警模塊、數據轉換模塊、中斷處理模塊等。 C 語言， C 支持浮點運算，可以保證數據計算的精度。 ，提高了系統的實時處理事件能力。 、硬件抗干擾。軟件抗干擾措施 提高了系統的可靠性。 以下就對一些主要模塊進行詳細的闡述。 主程序模塊 主程序運行流程圖如圖 所示。由主程序流程圖可以看出，軟件要實現的主要功能是實現對傳感器信號的數據采集，然后進行數據的計算、分析、送液晶進行顯示。程序開始時，先關閉中斷，對系統進行初始化，包括單片機的各寄存器、 RAM、定時器裝載初值、中斷設置及各模塊初始化等。完成初始化后，液晶顯示各個參數為零， CPU 等待傳感器傳入信號及 AD 轉換結束，從而完成當前監測參數的正確 顯示。 圖 系統程序框圖 開始 端口 初始化 串口初始化 讀 AD 發送 AD LCD 顯示 判斷報警 上 電 復 位系 統 初 始 化采 樣 子 程 序鍵 盤 掃 描按 鍵 是 否 按 下顯 示 當 前 參 數聲 光 報 警參 數 是 否 超 標結 束 圖 主程序流程圖 主程序主要控制單片機的整個運轉的過程，決定了各個子程序的運行先后順序。本課題的程序時機包括，端口的初始化，串口中斷的初始化及控制， LCD1602顯示器的初始化和程序控制，報警電路的控制， AD轉化的程序控制，延時子程序幾個方面。主程序流程圖如圖。 延時函數是一個程序的重要部分，也是大部分的程序設計中的一個重要步驟，大多數芯片 是有一定的反應時間，所以必須加一些延時來給芯片一定的反應時間，保證系統的正常運行。延時函數大部分是用 for 循環的，是單片機進行執行空語句 _nop_(),來消耗掉一定數量的時鐘周期。 本程序的延時函數是采用兩個 for 嵌套的新形式，采用 4 個空語句 _nop_()。來實現延時。其延時的時間的單位大約是 1ms；因為所采用的單片機的晶振的大小事 。機械周期為單片機所采用的晶振周期 12 倍，因此機械周期為大概為 1μ s，延時函數的第二級循環 250次，每次執行 4 個空語句，所以為 1ms，所以其輸入的控制次數就是其延時 的 ms單位的數值。延時函數程序框圖如圖 所示。 圖 延時函數程序框圖 串口程序設計 串口通信的主要是波特率的設定，一般情況下，所選用的串口的波特率為 9600pbs，信號在 9600pbs下的傳輸距離大約為 50m，可以滿足儀器到子站之間的距離。為了設定 9600pbs獲得延時時間 ms ims _nop_()。_nop_()。_nop_()。_nop()_。 j250 j++ i=0 j=0 i++ 是 否 是 否 結束 開始 波特率，所以要采用 的晶振或者為其倍數的晶振。本次課題所采用的是，工作方式為方式 1，由定時器 T1的溢出率控制。 322 定時器的一處功率波特率 ?? SM O Ds （ ） 定時器的溢出率等于定時時間的倒數。所以計算得定時器的初值為 TH=oxfd, TL=oxfd。 串口程序流程圖如圖 。 寫數據 寫數據 延時 初始化 LCD 行 +1 寫數據 取顯示首地址 寫顯示行列地址 寫 LCD 指令 開始 返回 16 16 N N Y Y 圖 串口程序框圖 串口中斷在開啟之前要對其進行初始化，在初始化過程中要對其所采用的定時器進行確定，還有一點重要的是要對其的波特率進行設定，以保證其通信的正常進行，串口中斷在開啟后，串口中斷就開始等待中斷，如果讀中斷 RI 被置 1，則開始讀中斷，將緩存寄存器 SBUF 的數據傳給設定的變量 。如果寫中斷 TI 置 1，則將數據 ad 傳給緩存寄存器SBUF。在串口通信結束后， TI 和 RI 都置零，串口中斷繼續等待下一次中斷。 AD 轉換模塊 由于定電位電 解式氣體傳感器工作響應時間為 1020 秒左右，故進行模 數轉換前設置AD 等待 25 秒，以保證傳感器響應完成并使所測數據準確。 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轉換已經完成， CPU 可以讀取數據。 SBUF=AD 開始 用定時器 TMOD 確定定時器 1 等待中 斷 設定 SMOD 值為 0 開中斷 確定工作方式 1 TI=1 RI=1 COM=SBUF TI,RI 清零 N Y Y N ，設定一定的時間讓 CPU 處于等待狀態，此時間足夠 AD 完成轉換，過了等待時間 CPU 再去讀取數據。 綜合考慮各方面的因素，本研究采用第一種方法：中斷查詢法。所用的芯片為 AD0809，根據所需的要求， AD 的工作流程如圖 ，首先 AD 先等待 25秒以使得傳 感器完全響應完畢，然后 AD 開始工作，當轉換完成后向 CPU發出一個中斷信號告訴 CPU 可以讀取數據， CPU響應中斷，從 PB 口讀取轉換完畢后的 8 位二進制數據，再進一步進行處理。對氣體傳感器分段選擇多個測試點盡享精確測試，并根據測試數據繪制出傳感器的隔斷擬合曲線，為了提高數據精度，采用線性插值法。 系統上電后，對單片機、 ADC0809進行初始化，開單片機總中斷，外部中斷 0， AD 轉換結束后，進入中斷子程序讀取轉換結果存放在全局變量中，然后進行數據分析、計算與處理，以便以后單片機進行數據 LCD 的顯示處理。 圖 AD 流程圖 液晶顯示模塊 本設計所用的顯示器件為 1602 液晶面板，該液晶能顯示 32 個字符，滿足顯示要求。 1602液晶與 CPU 是并口通信，由單片機的 、 、 1602的讀寫數據命令功能，單片機 P2口傳輸數據到 1602 進行顯示。 系統上電 LCD 初始化，液晶顯示首先需要要按照時序給定顯示地址，然后傳送數據。上電后液晶顯示“ HELLO IAQ MONITOR”，以便檢測電路是否正確；當檢測到按鍵按下后，分別按照按鍵功能 顯示三種氣體濃度以及溫濕度顯示。 A /D轉 換轉 換 是 否 允 許轉 換 是 否 結 束數 據 輸 出 1 6 0 2 初 始 化送 顯 示 指 令指 向 數 據 地 址送 顯 示 數 據顯 示 數 據返 回 圖 工作流程圖 聲音報警 模塊 采用的是蜂鳴器，光報警是通過 2 個發光二極管來顯示， 當毒氣含量沒超標時則二極管不閃爍 ， 但是當濃度 超標時 二極管開始閃爍并 顯示紅色并啟動蜂鳴器，報警子程序執行之前，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，小于閾值則執行顯示程序，若大于閾值進行聲光報警。 數據輸入數據顯示是否超標進行報警 圖 是聲光報警流程圖 結束語 轉眼間，四年的大學學習生涯就要過去了，我們就要離開 學校 踏入的社會，不禁心潮起伏，感慨萬千。 為了將本次課設，我在這僅 3個月的時間了所做的工作大致分為以下幾個步驟：首先查閱了有關文獻，內容涉及遠單片機，傳感器， AD轉換的基本知識，國內外發展狀況及趨勢等等。然后，初步設計硬件電路圖和程序框圖，根據系統的可行性 等，修改系統框圖，具體設計并修改系統功能程序，完成電路圖的設計 。主要工作成果：設計了以單片機為核心電化學傳感器測量二氧化硫濃度的系統，其功能包括二氧化硫濃度的測量，報警，串口通 信， LCD顯示。 這次畢設的順利完成，離不開指導老師和同學以及學校給與的大力支持，首先要感謝我的導師，感謝老師的細心指導和耐心幫助，他每周 都犧牲自己的寶貴時間來給我們作指導 。此外，他傳授給了我許多分析問題、解決問題的方法，在以后的工作中我都將從中受益。在本論文的完成過程中，同組的老師們給了我許多建議和指導，并在百忙之中對本論文進行詳細的審閱，提出了許多寶貴意見。在此謹表示我最真誠的感謝，并祝福所有老師工作順利，萬事如意。 其次，我還要感謝在畢業設計期間給過我幫助的同學，在他們的鼓勵和支持下我順利地結束了我大 學階段的學習生涯完成了畢業設計，經過此次畢業設計使我對專業課的學習有了更高層面的理解和進一步的擴充。 對于我來說，此次畢業設