一氧化碳報警器設(shè)計

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本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）論文題目 ： 一氧化碳報警器設(shè)計姓名 ：學(xué)號 ： 09045105班級 ： 090451年級 ： 09 級專業(yè) ： 電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 ： 機械與電子工程學(xué)院指導(dǎo)教師 ：完成時間 ： 2013 年 5 月 24 日作 者 聲 明本人以信譽 鄭 重聲明：所呈交的學(xué)位 畢業(yè)設(shè)計 （論 文），是本人在指 導(dǎo) 教師 指 導(dǎo) 下由本人獨立撰寫完成的，沒有剽竊、抄 襲 、造假等 違 反道德、學(xué) 術(shù)規(guī) 范和其他侵 權(quán) 行 為 。文中引用他人的文獻、數(shù)據(jù)、 圖 件、 資 料均已明確 標(biāo)注出，不包含他人成果及 為獲 得 東華 理工大學(xué)或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或 證書 而使用 過 的材料。 對 本 設(shè)計 （論 文）的研究做出重要 貢 獻的個人和集體，均已在文中以明確方式 標(biāo) 明。本 畢業(yè)設(shè)計 （論 文）引起的法律 結(jié) 果完全由本人承擔(dān)。本 畢業(yè)設(shè)計 （論 文）成果 歸東華 理工大學(xué)所有。特此聲明。畢業(yè)設(shè)計（論文）作者（簽字）：簽字日期： 年 月 日本人聲明： 該 學(xué)位 論 文是本人指 導(dǎo) 學(xué)生完成的研究成果，已 經(jīng)審閱過論文的全部內(nèi)容，并能 夠 保 證題 目、關(guān) 鍵詞 、摘要部分中英文內(nèi)容的一致性和準確性。學(xué)位 論 文指 導(dǎo) 教 師簽 名： 年 月 日一氧化碳報警器的設(shè)計Carbon monoxide alarm design2013 年 5 月 24 日摘 要隨著我國可燃氣體的變革，煤氣和天然氣已成為多數(shù)家庭的燃料。每年都會有一氧化碳中毒引起的事件。一氧化碳氣體報警器是一種可以對室內(nèi)一氧化碳的濃度進行檢測，濃度超過一定時會發(fā)出報警信號。廣泛應(yīng)用于居民家庭大大降低煤氣中毒事故的發(fā)生率，保障了人們的生命和財產(chǎn)安全，具有重要的實用價值。對于傳統(tǒng)的氣體檢測裝置比較昂貴并且需要專業(yè)人士的檢修和維護的缺點，本文設(shè)計了一種便攜式一氧化碳氣體報警器。設(shè)計采用 COMS 工藝的低功耗單片機 ATC89C52 來控制整個檢測裝置，檢測裝置由幾個部分組成：傳感器模塊，數(shù)據(jù)采集處理模塊，顯示模塊，報警模塊機。整個報警器的測量保護功能，結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，經(jīng)濟實用。關(guān)鍵詞 ：一氧化碳； 氣體檢測； 自動報警； 單片機東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 ABSTRACTⅡABSTRACTWith the change of combustible gas, gas, and natural gas has become the fuel of most families. Every year, carbon monoxide poisoning caused by events.Carbon monoxide is a gas alarm can detect the indoor concentration of carbon monoxide, will be issued when the concentration exceeds a certain alarm signal. Widely used in household greatly reduce the incidence of gas poisoning accident, protect people's lives and property safety, has important practical value.For conventional gas detection devices are expensive and require professional repair and maintenance shortcomings, we designed a portable carbon monoxide gas alarm. COMS technology design uses low-power microcontroller ATC89C52 to control the entire detection means for detecting device consists of several components: a sensor module, data acquisition and processing module. Display module, the alarm module unit. Measuring and protecting the entire alarm function, simple structure, stable performance, economical and practical.Key words: CO gas; detection ; alarm ; SCM東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 目錄目 錄緒 論 .1選題的目的和背景 1國內(nèi)外應(yīng)用與研究現(xiàn)狀 1本課題研究的意義 2課題的基本思路及采用方法 2第一章 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 .31.1 系統(tǒng)的特征 .31.2 系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)和原則 .31.3 系統(tǒng)的模塊 .31.4 系統(tǒng)的流程 .3第二章 單片機控制 42.1 單片機系統(tǒng)最小系統(tǒng) .52.1.1 晶振電路 52.1.2 復(fù)位電路 42.2 按鍵選擇設(shè)計 .62.3 擴充外圍存儲器 .72.4 時鐘芯片選擇與設(shè)計 .72.5 上拉電阻的選擇 .8第三章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的選擇與設(shè)計 .103.1 一氧化碳傳感器 103.2 A/D 轉(zhuǎn)換電路 .11第四章 顯示模塊 .134.1 LCD 顯示原理 .134.2 LCD 的顯示設(shè)計 .13第五章 聲光報警模塊 .155.1 蜂鳴器原理 155.2 設(shè)計電路 15第六章 軟件工作流程及軟件編寫 176.1 軟件結(jié)構(gòu) .176.2 主程序模塊的設(shè)計 176.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換的設(shè)計 186.4 按鍵模塊的設(shè)計 196.5 時鐘模塊的設(shè)計 206.6 液晶顯示模塊的設(shè)計 20結(jié) 論 .22致 謝 .23附 錄 .25附錄一 硬件設(shè)計圖 25東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 緒論緒 論選題的目的和背景一氧化碳（CO）為無色、無味、無刺激性氣體，比重 0.967，幾乎不溶于水，不易被活性炭吸附。當(dāng)碳物質(zhì)燃燒不完全時，可產(chǎn)生 CO，如人體短時間內(nèi)吸收較高濃度的 C0，或濃度雖低，但吸時間較長，均可造成急性中毒。CO 與血紅蛋白結(jié)合能力超過氧和血紅蛋白的結(jié)合能力的 200-300 倍，當(dāng) CO 與血紅蛋白結(jié)合形成的碳氧血紅蛋白含量達到 5%時，就會對人體產(chǎn)生慢性損害，達到 60%時就會昏迷，達到 90%就會死亡。唐山開灤集團中潤煤化工有限公司甲醇分廠，利用煉焦過程產(chǎn)生的焦?fàn)t氣，經(jīng)過凈化、濕脫硫、壓縮、精脫硫、合成、精餾等工段生產(chǎn)出高品質(zhì)甲醇。凈化后焦?fàn)t氣主要含量是 CO,在生產(chǎn)現(xiàn)場周圍不可避免的有煤氣存在，如果環(huán)境中 CO 含量超出安全范圍，常人很難發(fā)現(xiàn)，為了保證人們生命健康和正常生產(chǎn)不受影響，實時檢測 CO 含量十分重要。由此可見報警器無論是在人們的日常生活中，還是在煤礦等工業(yè)生產(chǎn)中都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，所以實時準確測量周圍環(huán)境中的可燃性氣體，有毒有害氣體泄露，對保護人民的身體健康和財產(chǎn)安全有重要意義。所以基于單片機設(shè)計制作一氧化碳報警器，來保障人們的生命財產(chǎn)安全。國內(nèi)外應(yīng)用與研究現(xiàn)狀河南因特 IntePG610 系列便攜式氣體檢測報警儀該氣體探測器為擴散方式檢測氣體濃度，也可采用外置吸氣泵抽樣檢測，采用進口電化學(xué)傳感器（可燃氣為催化燃燒式） ，具有極好的靈敏度和出色的重復(fù)性；該氣體使用有機發(fā)光顯示屏，自發(fā)光，視角廣，高亮度和清晰度，5 米外仍能清楚看到檢測數(shù)據(jù)，抗震性能好，耐低溫，適用于各種復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境。對于國外進口的產(chǎn)品，例如法國 Odum 便攜式可燃氣體檢測儀、日本的新空間便攜式可燃氣體檢測儀、可燃氣體探測器 ISC 美國；國內(nèi)比較有代表性的產(chǎn)品像：沈陽 Ai 二堡儀器有限公司 GP.09C 便攜式可燃氣體檢測儀北京燕山時代儀器有限公司 KS.3 類型遠程數(shù)字顯示可燃氣體變送器。產(chǎn)品之間沒有太大的差異，唯一一點產(chǎn)品的差異在家里設(shè)計和國外主要是在監(jiān)測和控制的單一芯片傳感器選擇，業(yè)務(wù)方面的用戶界面以方便外國的產(chǎn)品，功能更完整的。 [1]東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 緒論本課題研究的意義在當(dāng)今社會發(fā)展中，現(xiàn)代化的發(fā)展給人類帶了很大的方便，但與此同時，人生安全越來越受到人們的重視，一氧化碳在工業(yè)領(lǐng)域所給我們帶來的方便不言而喻，但它對人體的危害也是顯而易見的。所以我們設(shè)計一款基于單片機控制的一氧化碳檢測儀，對一氧化碳進行檢測，為人們提供了安全的保障。課題的基本思路及采用方法論文所完成的任務(wù)是針對日常的煤氣泄漏事故設(shè)計一個根據(jù)單片機系統(tǒng)，并且具有體積小，質(zhì)量小，抗干擾能力強，價格低廉，可靠性高的特點，用傳感器來采集空氣中有害氣體的量，并且數(shù)碼管上的顯示其值。系統(tǒng)主要由不同的傳感器檢測模塊，檢測空氣中的不同有害氣體的濃度，ATC89C52為核心。系統(tǒng)由顯示模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，報警模塊機，等功能模塊組成。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第一章 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)第一章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.1 系統(tǒng)的特點從功能上講有一氧化碳體檢測系統(tǒng)應(yīng)該能夠快速提供真實準確的一氧化碳氣體的實時狀況，并且實現(xiàn)一定的報警作用，以達到提醒人們及時的做出反應(yīng)。同時一氧化碳氣體檢測系統(tǒng)系統(tǒng)也具有如下特征：(1) 有效地準確測量。(2) 系統(tǒng)反應(yīng)快，穩(wěn)定性高。(3) 執(zhí)行裝置可靠。1.2 系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)和原則一氧化碳檢測系統(tǒng)的設(shè)計是一個系統(tǒng)工程。根據(jù)一氧化碳氣體檢測器的特點，確定如下設(shè)計原則：(1) 成本低廉并能對一氧化碳準確報警。(2) 該產(chǎn)品不需專業(yè)人員操作，只要放在合適位置，連續(xù)使用方便，操作簡單易懂。(3) 能起到預(yù)防一氧化碳中毒的效果，使人們安全放心的工作。(4) 出現(xiàn)一氧化碳漏或者著火時，報警器能夠立即鳴笛報警，告之工作人員及時采取措施。1.3 系統(tǒng)的模塊（1） 單片機控制模塊（2） 傳感器感應(yīng)模塊（3） 顯示模塊（4） 報警模塊1.4 系統(tǒng)的流程設(shè)計以 ATC89C52 單片機核心的自動化監(jiān)測儀器，直接有一氧化碳傳感器東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第二章 主控電路設(shè)計3采集有害氣體，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集電量的轉(zhuǎn)換，得到被測對象的數(shù)據(jù)由單片機綜合分析以后，送到數(shù)碼管上顯示，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的某一個標(biāo)準值來判斷空氣中的濃度是否超標(biāo)，若超標(biāo) ,控制報警電路報警 ,同時向報警命令，以提醒人們及時的通風(fēng)換氣。AT89C52CO 傳感器A/D 轉(zhuǎn)換信號處理LCD 顯示按鍵模塊時鐘外圍存儲器報警模塊東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第二章 主控電路設(shè)計第二章 主控電路設(shè)計2.1 單片機系統(tǒng)最小系統(tǒng)如圖所示為 AT89C52 的需求最小的系統(tǒng)如圖 2-1：圖 2-1 單片機最小系統(tǒng)圖單片機最小系統(tǒng)是包括晶振電路和復(fù)位電路，晶振電路時為和單片機的內(nèi)部晶振一起構(gòu)成時鐘信號，產(chǎn)生機器周期。2.1.1 晶振電路時鐘信號的產(chǎn)生有兩種方式：內(nèi)部時鐘方式，和外部時鐘方式。為了盡量降低功耗，本系統(tǒng)中采用內(nèi)部時鐘方式。電路圖如圖 2-2。圖 2-2 晶振電路圖東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第二章 主控電路設(shè)計把石英晶體連接在 AT89C52 的 XTAL1 和 XTAL2 的倆個引腳上與內(nèi)部的電容和電阻構(gòu)成自激振蕩電路用來產(chǎn)生機器周期，電容器 C1 和 C2 穩(wěn)定頻率和快速起振，晶振 CRY 選擇的是 12MHz。2.1.2 復(fù)位電路復(fù)位電路由上電復(fù)位和手動復(fù)位兩種方式共同構(gòu)成。開關(guān)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。隨著電容的充電，RST 腳上的電壓才慢慢下降。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。開關(guān)按下時是按鍵手動復(fù)位電路，RST 端通過電阻與 VCC 電源接通，通過電阻的分壓就可以實現(xiàn)單片機的復(fù)位。圖 2-3 復(fù)位電路2.2 按鍵選擇設(shè)計（1）系統(tǒng)只有 UP、DOWN、OK、CANCEL 4 個按鍵來控制，采用獨立式按鍵。電路圖見圖 2-4。圖 2-4 按鍵電路圖（2）按鍵輸入部為低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開時（P1 口內(nèi)部接有上拉電阻） ，I/O 口線有確定的高電平，所以就不需要再外接上拉電阻。（3）按鍵 UP，DOWN，OK，CANCEL 是用來控制菜單的功能的，分別為東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第二章 主控電路設(shè)計上，下，確認和取消，的不同功能，并且可已調(diào)整時間。2.3 擴充外圍存儲器AT89C52 單片機的程序存儲器（ROM）只有 8KB，數(shù)據(jù)存儲器（RAM）只有256B。為方便保存報警的數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，現(xiàn)用 FM24C128 存儲器來擴充存儲?？梢栽?EA 為低電平時工作，將報警發(fā)生的時間日期，濃度值等參數(shù)記錄在芯片中。圖 2-5 外圍擴充存儲電路圖2.4時鐘芯片選擇與設(shè)計（1）芯片是 DS1302，其內(nèi)含一個實時時鐘/日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM，可以通過串行接口與單片機通信。而通信時，僅需要 3 個口線：①RES（復(fù)位） ，②I/O 數(shù)據(jù)線，③SCLK（串行時鐘） 。（2） （2）DS1302 功能有：時鐘能自動計算 2100 年之前的秒、分、時、日、日期、星期、月、年的能力，還有閏年的調(diào)整能力；數(shù)據(jù)的傳送有單字節(jié)和多字節(jié)傳送兩種方式，并且可與 DS1202/TTL 兼容。表 2-1 時鐘控制字對照命令字 各位內(nèi)容寄存器名寫操作 讀操作取值范圍 7 6 5 4 3～0秒寄存器 80H 81H 00～59 CH 10SEC SEC時寄存器 84H 85H01～12 00～2312/24010/（A/P）HR HR日寄存器 86H 87H01～28，29、30、310 0 10DATE DATE東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第二章 主控電路設(shè)計（3）DS1302 引腳概述：X1，X2，32.768KHZ 晶振共同構(gòu)成震蕩電路；SCLK為串行時鐘輸入端。（4）DS1302 數(shù)據(jù)輸入/輸出時序數(shù)據(jù)輸入是在輸入命令字的 8 個 SCLK 周期之后，后 8 個 SCLK 周期中的上升沿觸發(fā)，數(shù)據(jù)從 0 位開始。如果有額外的 SCLK 周期，它們將被忽略。數(shù)據(jù)輸出是在輸出命令字的 8 個 SCLK 周期之后，后 8 個 SCLK 周期中的下降沿觸發(fā)，數(shù)據(jù)從 0 位開始。需要注意的是，第一個數(shù)據(jù)位在命令字節(jié)的最后一位之后的第一個下降沿被輸出。RST 保持高電平，如果有額外的 SCLK 周期，將重新發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)，即多字節(jié)傳送。圖 2-8 時鐘電路圖2.5上拉電阻的選擇AT89C52 中沒有上拉電阻，為使 PO 口有確定的高電平，因此要接上排阻RP1，確保有 P0 口有穩(wěn)定的電平。 月寄存器 88H 89H 01～12 0 0 010MMONTH周寄存器 8AH 8BH 01～07 0 0 0 0 DAY年寄存器 8CH 8DH 01～99 10YEAR YEAR保護寄存器 8EH 8FH WP 0 0 0 0慢充電寄存器 90H 91HTCSTCS TCSTCSDSDSRSRS時鐘突發(fā)寄存器 BEH BFH東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第二章 主控電路設(shè)計圖 2-9 上拉電阻電路圖東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第三章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的選擇與設(shè)計第三章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的選擇與設(shè)計3.1 一氧化碳傳感器一氧化碳傳感器選用 CO/CF-1000 探頭組成，如下表 3-1。表 3-1 一氧化碳傳感器參數(shù)（2）AT89C52 只能識別數(shù)字量，不能識別模擬量。從一氧化碳傳感器傳過來的信號要經(jīng)過放大，轉(zhuǎn)換等處理才可以傳到 AT89C52。假若每一路都設(shè)置放大、濾波等，電路就會很復(fù)雜并且成本會很高，因此信號的采集一般用多路模擬通路進行選擇。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?？傊?dāng)?shù)據(jù)采集與硬件的選擇有很大的關(guān)系。（3）測量電路測量電路由 CO/CF-1000 一氧化碳傳感器、ADC0832 組成。當(dāng)空氣被內(nèi)部的采樣系統(tǒng)接收后，產(chǎn)生一個與一氧化碳濃度成正比的電壓信號，該電壓信號經(jīng)ADC0832 與 AT89C52 單片機相連，在顯示器上顯示出一氧化碳的濃度值，當(dāng)超過國家規(guī)定的標(biāo)準時報警。名稱 一氧化碳傳感器 一氧化碳 /CF-1000測量范圍 0 - 1 000 ppm輸 出 100±20nA/ppm分辨率 0.05 ppm響應(yīng)時間 (T 90) ﹤50 se 一氧化碳 nds濕度范圍 15-90 %RH（非凝結(jié)）最大零點漂移(20℃to 40℃) 10 ppm長期漂移 ﹤2% /每月推薦負載值 10Ω線性度輸出 線性東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第三章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的選擇與設(shè)計圖 3-1 數(shù)據(jù)采集處理原理圖3.2 A/D轉(zhuǎn)換電路由于 ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換時間為 32 微秒、一般功耗僅為 15MW 等優(yōu)點，適合本系統(tǒng)的應(yīng)用，所以我們采用 ADC0832 為模數(shù)轉(zhuǎn)換器件。芯片接口說明：①CS_片選使能端，低電平有效；②CH0 輸入通道 0，或作為 IN+/-使用；③CH1 輸入通道 1，或作為 IN+/-使用；④GND 芯片參考 0 電位（地）⑤DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制；⑥D(zhuǎn)O 數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出；⑦CLK 時鐘輸入；⑧Vcc/REF 電源輸入東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第三章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的選擇與設(shè)計圖 3-2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖單片機對 ADC0832 的控制原理：經(jīng)過數(shù)據(jù)采集處理之后，信號接在 ADC0832 的 CH0 引腳。ADC0832 與單片機的接口應(yīng)為 4 條數(shù)據(jù)線，分別是 CS、CLK、DO、DI。但由于 DO 端與 DI 端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設(shè)計時可以將 DO和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng) ADC0832 未工作時其 CS 輸入端應(yīng)為高電平，CLK 和 DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進行 A/D 轉(zhuǎn)換時，先將 CS 使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。同時由處理器向芯片時鐘輸入端 CLK 輸入時鐘脈沖，DO/DI 端則使用 DI 端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。（3）測量量程由于 ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位數(shù)為 8 位,所以 ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的精度為：10ppm/256=0.039ppm。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第四章 顯示模塊第四章 顯示模塊4.1 LCD顯示原理LCD 按其顯示方式通?？梢苑譃閿嗍健Ⅻc字符式、點陣式等。還有黑白、多灰度、彩色顯示等。①字符顯示：字符顯示比較復(fù)雜，一個字符由 16x8 點陣組成，即要找到和顯示屏是某幾個位置對應(yīng)的 RAM 區(qū)的字節(jié)，再使不同的位置為“1”其他的為“0”；為“1”的點亮，為“0”的不亮，這樣就顯示出一個字符。②漢字顯示：漢字顯示和字符顯示的原理差不多，就是一個漢字一般采用圖形方式，事先從微機中用字模軟件提取要顯示的漢字的點陣碼，每個漢字占32B，分為兩部分，各 16B。根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)就可以找出顯示 RAM 的對應(yīng)地址，送上漢字要顯示的第一字節(jié)，以此類推，最后送完 32B，這樣漢字就顯示出來了。系統(tǒng)的液晶顯示字體和字母的顯示就是按照上述的原理顯示的，點陣碼是用字模軟件在相同的設(shè)置區(qū)域找出的。然后把提取的點陣碼放入編寫的 LCD 軟件程序里。4.2 LCD的顯示設(shè)計我們選用了 AMPIRE128X64 液晶顯示模塊，是由于本系統(tǒng)要有顯示裝置完成顯示功能，顯示器最好能夠顯示數(shù)據(jù)、圖形，考慮到同種 LCD 顯示器的屏幕越大體積越大，功耗越大的特點，該型號顯示器消耗電量比較低，可以滿足系統(tǒng)要求。表 4-1 引腳說明表引腳名稱 管 腳 定 義/CSA 片選 1/CSB 片選 2VSS 數(shù)字地VDD 邏輯電源+5VV0 對比度調(diào)節(jié)R/S 指令數(shù)據(jù)通道R/W 讀寫選擇東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第四章 顯示模塊E 使能選擇DB0-DB7 數(shù)據(jù)線CS1 片選 1CS2 片選 2/RES 復(fù)位信號VEE 液晶驅(qū)動電源LED+ LED 背光正電源LED- LED 接地端AMPIRE128X64 液晶顯示模塊與計算機的接口電路有兩種方式。分為直接訪問方式和間接控制方式。直接訪問方式是把液晶模塊作為存儲器或 I/O 設(shè)備直接接在單片機的總線上，單片機以訪問存儲器或 I/O 設(shè)備的方式操作液晶顯示模塊的工作。間接控制方式則不使用單片機的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，而是利用它的 I/O 口來實與顯示模塊的聯(lián)系。即將液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)線與單片機的 Pl 口連接作為數(shù)據(jù)總線，另外三根時序控制信號線通常利用單片機的 P3 口中未被使用的 I/O口來控制。這種訪問方式不占用存儲器空間，它的接口電路與時序無關(guān)，其時序完全靠軟件編程實現(xiàn)。本系統(tǒng)采用間接控制方式。液晶顯示電路連接原理圖見圖下：圖 4-1 液晶顯示電路連接原理圖東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第五章 聲光報警模塊第五章 報警模塊5.1 蜂鳴器原理蜂鳴器是結(jié)構(gòu)一體化的電子訊響器，采用直流電壓供電。蜂鳴器主要分為壓電磁式蜂鳴器和電式蜂鳴器這兩種類型。系統(tǒng)設(shè)計采用壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.5~15V 直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出 1.5~2.5kHZ 的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。 圖 5-1 蜂鳴器的實物圖一氧化碳報警器主要是測量環(huán)境 CO 的濃度,從而判斷 CO 濃度對人體的危害性程度,作出相應(yīng)報警輸出。報警輸出分別采用光報警和聲報警。系統(tǒng)根據(jù)歐洲標(biāo)準( EN -50291)設(shè)定控制策略如表所示。表 5-1 一氧化碳傳感器報警參數(shù)當(dāng)氣體濃度超過允許值時, 該電路發(fā)出警報信號并根據(jù)不同情況進行事故處理。5.2 設(shè)計電路單頻音報警實現(xiàn)單頻音報警的接口電路比較簡單，其發(fā)音元件通?？刹捎脡弘姺澍Q器，當(dāng)在蜂鳴器兩引腳上加 3～15V 直流工作電壓，就能產(chǎn)生 3kHZ 左CO 濃度 報警方式X35ppm 報警東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第五章 聲光報警模塊右的蜂鳴振蕩音響。壓電式蜂鳴器，約需 10mA 的驅(qū)動電流，在某端口接上一只三極管和電阻組成的驅(qū)動電路來驅(qū)動，P1.0 接三極管基極輸入端，當(dāng) P1.0 輸出高電平“1”時，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器的通電而發(fā)音，當(dāng) P1.0 輸出低電平“0”時，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)音。圖 5-2 聲光報警及電源模塊電路圖東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第六章 軟件設(shè)計第 6 章 軟件設(shè)計6.1 軟件結(jié)構(gòu)件設(shè)計部分主要包括：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。主要包括以下功能模塊：51 驅(qū)動、檢測、液晶顯示、時鐘、鍵盤、模數(shù)軟換，軟件結(jié)構(gòu)框圖。系統(tǒng)初始化、按鍵掃描顯示選擇菜單測量相關(guān)設(shè)置數(shù)據(jù)處理串行通信軟件進行處理圖 6-1 軟件結(jié)構(gòu)框圖6.2主程序模塊的設(shè)計主程序?qū)崿F(xiàn)的功能：與硬件相結(jié)合實現(xiàn)便攜式一氧化碳檢測儀的各個功能。主要是檢測與顯示，時間調(diào)整與顯示，數(shù)據(jù)存儲，功能子函數(shù)的調(diào)用，見圖 4-2。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第六章 軟件設(shè)計開 始初始化 CPU初始化時鐘初始化 LED 屏顯示開機畫面顯示時間顯示主菜單讀 鍵圖 6-2 主程序流程圖6.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換的設(shè)計模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的主要功能就是將經(jīng) CO/CF 1000 收集到的模擬信號經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換之后，傳送給 89C52 的 P3 口進行處理。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第六章 軟件設(shè)計圖 6-3 數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖6.4 按鍵模塊的設(shè)計按鍵時顯現(xiàn)人機對話的一個控制按鈕，通過按鍵的操作，對系統(tǒng)進行發(fā)送操作指令，后經(jīng)與 MCU 串行通信，然后在液晶上顯示。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第六章 軟件設(shè)計按鍵初始化按鍵按下與否延時程序按鍵函數(shù)調(diào)用圖 6-4 按鍵流程圖6.5 時鐘模塊的設(shè)計DS1302 模塊主要是用于設(shè)置時間和與 MCU 通信經(jīng) LCD 顯示時間。開始初始化保護寄存器操作向 DS 寫入字節(jié)數(shù)據(jù)向 DS 讀取字節(jié)數(shù)據(jù)開始圖 6-5 時鐘模塊操作流程圖6.6 液晶顯示模塊的設(shè)計東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第六章 軟件設(shè)計LCD 模塊在本系統(tǒng)中主要起著開界面漢字顯示，以及各控制效果的顯示。采用直接訪問方式。液晶顯示的操作流程圖見下圖。圖 6-6 液晶顯示的操作流程圖東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 緒論結(jié) 論本一氧化碳檢測儀的設(shè)計體積小，質(zhì)量輕，性價比高。主要分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計?；緦崿F(xiàn)了設(shè)計前對該系統(tǒng)所要求實現(xiàn)的功能。軟件是基于 C 語言編寫的，具有很好的可控性、模塊化和移植性。編寫的思路以模塊化思想，將系統(tǒng)的各個功能進行劃分，然后對各個模塊進行設(shè)計。本系統(tǒng)的主要模塊為一氧化碳檢測、A/D 轉(zhuǎn)換、液晶顯示和時鐘設(shè)置。軟件與硬件相結(jié)合的仿真演示出了一氧化碳檢測儀主要的工作情況。但由于是電信號模擬，和真實一氧化碳檢測有一定區(qū)別，而且所學(xué)知識有限，本系統(tǒng)實現(xiàn)的功能不是很健全，但在設(shè)計過程中讓自己學(xué)會了很多。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 致謝致 謝從 2009 年到現(xiàn)在一眨眼大學(xué)生活就過去了，從一個什么不懂的中學(xué)生，到可以獨當(dāng)一面的社會青年。大學(xué)教會了我很多。在過去的四年中，我的老師、同學(xué)、朋友和親人給予我關(guān)心、幫助、支持和鼓勵，使我順利地完成了學(xué)習(xí)任務(wù)，在即將畢業(yè)之際，借此機會對他們致以最誠摯的謝意和最衷心的祝福。首先，衷心感謝我的導(dǎo)師周書民老師，感謝他對我無私的關(guān)懷和教誨。周老師淵博的學(xué)識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、高度的事業(yè)心和責(zé)任感將在我以后的學(xué)習(xí)工作中，產(chǎn)生深遠的影響。在這次畢業(yè)設(shè)計中，他給了我很多寶貴的意見，使我在各方面不僅得到長足的進步還少走了許多彎路。在本文的選題、撰寫和修改的過程中，無不凝注周老師的心血和汗水，在此表示最誠摯的感謝。最后，感謝我的家人對我的理解和支持，以及生活上無微不至的關(guān)懷，給了我不斷前進的動力。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 參考文獻參考文獻[1] 朱洵.室內(nèi)有害氣體監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[D].四川：成都信息工程學(xué)院， 2012.[2] 寇詩隆.多功能液晶萬年歷的設(shè)計制作[J] .電子制作， 2010. 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