基于单片机的室内环保测试系统设计毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的室内环保测试系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。 如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。 此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 ： 外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器PSEN周期两次/PSEN有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 信号将不PSEN出现。 /VPP： 当 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000HFFFFH），A不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式1时， 将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在FLASH编程期间，此引脚也用于施E加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 传感器 传感器的选型传感器元件是准确检测甲醛、苯、氨气气体浓度的关键。 定电位电解式传感器是一种湿式电化学气体传感器, 它的结构：在一个塑料制成的筒状池体内，安装工作电极、对电极和参比电极，在电极之间充满电解液，由多孔四氟乙烯做成的隔膜，在顶部封装。 前置放大器与传感器的电极连接，在电极之间施加了一定的电位，使传感器处于工作状态。 气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应，在对电极发生还原或氧化反应，电极的平衡电位发生变化，变化值与气体浓度成正比。 —9— 传感器的工作原理定电位电解式传感器通过测定气体在某个确定电位电解时所产生的电流来测量气体浓度。 传感器共有三个电极（活性电极、参考电极、计数电极）,浸在液体电解液中,整体密封在一个防化学腐蚀的塑料壳体中,目标气体通过活性电极邻近的一个气体可渗透薄膜向传感器内部扩散。 传感器的工作过程为:被测气体由进气孔扩散到工作电极表面,在工作电极、电解液、对电极之间进行氧化或还原反应。 其反应的性质依据工作电极的热力学电位和被分析气体的电化学性质而定。 传感器在氧化反应中,电化学反应中参加反应的电子流出工作电极。 在还原反应中,电化学反应中参加反应的电子流向工作电极。 流出和流向工作电极的电流与被分析气体的浓度值成正比。 活性电极材料的选择原则是:该材料应对目标气体具有最优敏感性,而交叉敏感度则应降至最低。 在活性电极和计数电极之间的电压要预先调整好,并由一个外部电压电路保持,其中参考电极作为电路的反馈控制。 相对于选择性而言,由于每一种目标气体都有其各自独特的电解电压,因而传感器的响应可以得到进一步优化。 传感器的输出是一个正比于气体浓度的线性电压差。 最后与前置放大器匹配使用转换为 4mA～20mA 的标准电流信号。 传感器的基本性能传感器的基本性能指的是传感器的基本考核指标,它反映传感器的质量和性能,但其大多数性能指标要与前置放大器经过较好的匹配才能体现出来。 其指标主要有:输出信号、电极电位、响应时间、响应线形度、测量重复性、抗干扰性、传感器期待寿命。 可将上述特性指标分为静态和动态两大类。 静态特性是指传感器在被测量的各个值处于稳定状态时,输出量和输入量之间的关系,包括温度漂移、线性相关度、零点漂移、数据重现性、准确性、选择性等。 动态特性是传感器对时间变化的输入量的响应特性、通常指响应时间。 为了减小定电位电解传感器存在的交叉反应, 提高抗干扰能力,可以采用主动和被动的方法。 1. 主动方法1) 合理的电极电位可以使其减小到最低程度。 2) 利用传感器矩阵。 3) 用计算机软件。 2. 被动方法在传感器上安装过滤膜,或针对不同的传感器设计不同的过滤器。 I/V 转换电路传感器输出的是标准的 4mA～20mA 的信号为了满足后需电路的需要采用运算放大器组成 I/V 转换电路。 采用 RCV420 集成芯片同时有效地抑制了输入信号间的共膜干扰和串模干扰。 RCV420 精密 I/V 转换器能将 4mA～20mA 的环路电流转换成 0～5V 的电压输出，—10—作为一种单片集成电路具有可靠的性能和很低的成本，除具有精密运放和电阻网络外，还集成有 10V 基准电压源。 在不需要外部调整的情况下，可以获得 86dB 的共模抑制比和 40V 的共模电压输入。 在全量程范围内输入抗组仅有 的压降，对于环路电流具有很好的转换能力。 当 4～20mA 电流输入对应 0～5V 电压输出时，要求电路的传输阻抗为：　　V OUT/IIN=5V/16mA=为了得到期望的输出（4mA 时 0V，20mA 时 5V） ，放大器的输出必须有一个偏置:　　V OS=－4mA()=－图 2 是 RCV420 与后继放大电路的原理图。 图 2 RCV420 与后继放大电路 多路转换电路采用集成的 CD4051 芯片实现多选一的功能,即实现 CPU 对室内空气中有害气体甲醛、苯、氨的检测值进行分时采集数据。 4051 是典型的八选一 CMOS 多路开关，他们用幅度为 0～+VDD 的数字信号控制幅度为+VDD～VEE 的正负极性的模拟信号。 4051 的静态功耗最大为 100 ，Wμ最大静态电流为 10 ，开关延迟时间为 720ns。 AμCD4051 相当于一个单刀八掷开关,开关接通哪一通道,由输入的 3 位地址码ABC 来决定。 其真值表见表 1。 “INH”是禁止端,当“INH”=1 时,各通道均不接通。 此外,CD4051 还设有另外一个电源端 VEE,以作为电平位移时使用,从而使得通常在单组电源供电条件下工作的 CMOS 电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关,并使这种多路开关可传输峰－峰值达 15V 的交流信号。 表 1 CD4051 真值表—11—输入状态 接通通道INH C B A0 0 0 0 “0”0 0 0 1 “1”0 0 1 0 “2”0 0 1 1 “3”0 1 0 0 “4”0 1 0 1 “5”0 1 1 0 “6”0 1 1 1 “7”1 均不接通 A/D 转换电路AD574A 是 12 位逐次逼近式 A/D 转换器，如图 3 所示。 它转换速度快，12 位精度一次转换时间为 25 ，转换速率为 40。 片内具有三态输出锁存缓冲器，sMSP全 8 位或 16 位微处理器接口，250μS 总线读取时间，与微处理器接口简单，非线性误差小于177。 1/2LBS 或177。 1LBS。 在55℃～+125℃温度范围内满足线性要求。 引脚如图 3 说明图 3 AD574A 引脚图VCC:+5V 电源输入端。 12/ ：数据模拟选择端，通过此引脚可选择数据纵线是 12 位或 8 位输出。 8 ：片选端。 CSA0/SC:字节地址短周期控制端。 与 12/ 端用来控制启动转换的方式和数据输出8格式。 需注意的是，12/ 端 TTL 电平不能直接+5V 或 0V 连接。 R/ :读转换数据控制端。 —12—CE:使能端。 AD574A 的 CE、12/ 、 、R/ 和 A0/SC 对其工作状态的控制过程。 在8CSCE= =0 同时满足时，AD574A 才会正常工作，在 AD574A 处于工作状态时，当CSR/ =0 时 A/D 转换，当 R/ =1 时进行数据读出。 12/ 和 A0/SC 端用来控制启动8转换的方式和数据输出格式。 A0=0 时，启动的是按完整 12 位数据方式进行的。 当 A0=1 时，按 8 位 A/D 转换方式进行。 当 R/ =1，也即当 AD574A 处于数据状态C时，A0 和 12/ 控制数据输出状态的格式。 当 12/ =1 时，数据以 12 位并行输出，当 12/ =0 时，数据以 8 位分两次输出。 而当 A0=0 时，输出转换数据的高 8 位，A0=1 时，输出 A/D 转换数据的低 4 位，这四位占一个字节的高半字节，低半字节补零。 +Vs：正电源输入端，输入+15V 电源。 REFout：10V 基准电源电压输出端。 DC:模拟地端。 REFIN：基准电源电压输入端。 Vs：负电源输入端，输入15V 电源。 10Vspn：10V 量程模拟电压输入端。 20Vspn：20V 量程模拟电压输入端。 AC：数字地端。 DB0—DB11:12 条数据总线。 通过这 12 条数据总线向外输出 A/D 转换数据。 STATUS:工作状态指示信号端，当 STATUS=1 时，表示转换器正处于转换状态，当STATUS=0 时，表示 A/D 转换结束。 AD574A 的工作模式：以上我们所述的是 AD574A 的全控状态，如果需 AD574A工作于单一模式，只需将 CE、12/ 端接至+5V 电源端， 和 A0 接至 0V，仅用8CSR/ 端来控制 A/D 转换的启动和数据输出。 当 R/ =0 时，启动 A/D 转换器，经C25μS 后 STATUS=1，表明 A/D 转换结束，此时将 R/ 置 1，即可从数据端读取数据。 表 2 AD574A 控制端标志意义CE SR/ C12/8A0 工作状态0 禁止 1 禁止1 0 0 0 启动 12 位转换1 0 0 1 启动 8 位转换1 0 1 接+5V 12 位并行输出有效1 0 1 接 0V 0 高 8 位并行输出有效1 0 1 接 0V 1 低 4 位并行输出有效 显示模块带中文字库的 128X64 是一种具有 4 位/8 位并行、2 线或 3 线串行多种接口方—13—式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为 12864, 内置 8192 个 1616 点汉字，和 128 个 168 点 ASCII 字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。 可以显示 84 行 1616 点阵的汉字. 是其又一显著特点。 由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。 基本特性：1 低电源电压（VDD:++）。 2 显示分辨率:12864 点内置汉字字库，提供 8192 个 1616 点阵汉字(简繁体可选)。 3 内置 128 个 168 点阵字符。 4 2MHZ 时钟频率。 5 显示方式：STN、半透、正显6 驱动方式：1/32DUTY，1/5BIAS7 视角方向：6 点8 背光方式：侧部高亮白色 LED，功耗仅为普通 LED 的 1/5～1/109 通讯方式：串行、并口可选10 内置 DCDC 转换电路，无需外加负压11 无需片选信号，简化软件设计12 工作温度: 0℃ ～ +55℃ ,存储温度: 20℃ ～ +60℃ 表 3 引脚功能管脚号 管脚名称 电平 功能1 VSS 0V 电源地2 VCC +5V 电源正3 V0 — 对比度（亮度）调整4 RS(CS) H/LRS=“H”,表示 DB7——DB0 为显示数据RS=“L”,表示 DB7——DB0 为显示指令数据5 R/W(SID) H/LR/W=“H”,E=“H”,数据被读到 DB7——DB0R/W=“L”,E=“H→L”, DB7——DB0 的数据被写到 IR 或 DR 液晶显示驱动电源6 E(SCLK) H/L 使能信号7 DBO。