基于单片机的便携式有害气体检测装置毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的便携式有害气体检测装置毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

位地址数据。 在访问 8 位地址的外部数据存储器（如执行 MOVX@RI 指令）时， P2 口输出P2 锁存器的内容。 Flash 编程或校验时， P2 亦接收高位地址和一些控制信号。 P3口 ： P3口时一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。 对 P3 口写入 1 时，它们被内部上拉电阻拉高并 可作为输入端口。 此时，被外部拉低的 P3 口将用上拉电阻输出电流（ IIL）。 P3 口作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表 所示。 此外， P3 口还接收一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器工作时， RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE(地址锁存允许 )输出脉冲用于锁存地址的低 8位字节。 一般情况下， ALE 仍以时钟振荡频率的 1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目 的。 要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。 对 Flash 存储器编程器件，该引脚还用于输入编程脉冲（ PROG）。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（ SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位复位，可禁止 ALE 操作。 该位置复位后，只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活。 此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE禁止位无效。 PSEN ：程序储存允许输出是外部程序存储器的读选通信号，当 89C5X 单片机由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 错误 !未找到引用源。 有效，即输出两个脉冲。 在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次 PSEN 信中北大学信息商务学院毕业设计说明书 6 号。 EA/VPP：外部访问允许。 欲使 CPU仅访问外部程序存储器（地址为 000HFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。 需要注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。 如 EA 端为高电平（接 Vcc 端）， CPU 则执行内部程序存储器中的指令。 Flash 存储器编程时，该引脚加上＋ 12V 的编程允许电源 Vpp,当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 Vpp。 表 P3 口的第二功能 端 口引脚 具体第二功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） INT0（外中断 0） INT1（外中断 1） T0（定时 /计数器 0） T1（定时 /计数器 1） WR（外部数据存储器写选通） RD (外部数据存储器读选通 ) 模数转换器简介 实现 A/D 转换的基本方法很多，有计数法、逐次逼近法、双斜积分法和 并行转换法。 由于逐次逼近式 A/D 转换具有速度快，分辨率高等优点，而且采用这种方法的 ADC 芯片成本低，所以我们采用逐次逼近式 A/D 转换器。 逐次逼近型 ADC 包括 1个比较器、一个数模转换器、 1 个逐次逼近寄存器（ SAR）和 1 个逻辑控制单元。 逐次逼近型是将采样信号和已知电压不断进行比较，一个时钟周期完成 1 位转换，依次类推 ,转换完成后，输出二进制数。 这类型 ADC 的分辨率和采样速率是相互牵制的。 优点是分辨率低于 12 位时，价格较低，采样速率也很好。 ADC0832 为 8位分辨率 A/D 转换芯片，其最高分辨可达 256 级，可以适 应一般的模拟量转换要求。 其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在 05V 之间。 芯片转换时间仅为 32μS ，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。 独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处中北大学信息商务学院毕业设计说明书 7 理器控制变的更加方便。 通过 DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。 其具体特点如下： .8 位分辨率； .双通道 A/D 转换； .输入输出电平与 TTL/CMOS 相兼容； .5V 电源供电时输入电压在 0~5V 之间； .工作频率为 250KHZ，转换时间为 32μS ； .一般功耗仅 为 15mW； .8P、 14P— DIP（双列直插）、 PICC 多种封装； .商用级芯片温宽为 0176。 C to +70176。 C ，工业级芯片温宽为 −40176。 C to +85176。 C ； 芯片接口说明： .CS 片选使能，低电平芯片使能。 .CH0 模拟输入通道 0，或作为 IN+/使用。 .CH1 模拟输入通道 1，或作为 IN+/使用。 .GND 芯片参考 0 电位（地）。 .DI 数据信号输入，选择通道控制。 .DO 数据信号输出，转换数据输出。 .CLK 芯片时钟输入。 .VCC/VREF 电源输入及参 考电压输入（复用）。 ADC0832 引脚图如图 图 ADC0832 引脚图 ADC0809 是采样分辨率为 8 位的、以逐次逼近原理进行模 — 数转换的器件。 其内部有一个 8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通 8 路模中北大学信息商务学院毕业设计说明书 8 拟输入信号中的一个进行 A/D 转换。 主要特点： ADC0809 是 CMOS 单片型逐次逼近式 A/D 转换器 , 它由 8 路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、 8位开关树型 A/D 转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。 ADC0809 芯片有 28 条引脚，采用双列直插式封装。 其引脚 图如图。 图 ADC0809 引脚 下面说明各引脚功能： IN0～ IN7： 8路模拟量输入端。 .8位数字量输出端。 .ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址输入线，用于选通 8路模拟输入中的一路 .ALE：地址锁存允许信号，输入高电平有效。 .START： A/D 转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少 100ns 宽）使其启动（脉冲上升沿使 0809 复位，下降沿启动 A/D 转换）。 .EOC： A/D 转换结束信号输出，当 A/D 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 .OE：数据输出允许信号，输入高电平有效。 当 A/D 转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 .CLK：时钟脉冲输入端。 要求时钟频率不高于 640KHZ。 .REF（ +）、 REF（ ）：基准电压。 .VCC：电源，单一＋ 5V。 中北大学信息商务学院毕业设计说明书 9 .GND：地。 鉴于 ADC0832 8 位分辨率、双通道 A/D 转换、输入输出电平与 TTL/CMOS 相兼容、 5V电源供电时输入电压在 0～ 5V 之间、工作频率为 250KHZ、转换时间为 32 微秒、一般功耗仅为 15MW 等特点 完全能满足设计所需要求， 并且价格便宜， 所以在本设计中采用 ADC0832 作为模数转换器件。 液晶显示器的简介 为了从单片机上直接了解当前采集信号的信息和机器状态，可在单片机上安装数码管（ LED）或液晶屏（ LCD）。 数码管只能显示一些数字信息，很难从这些数字了解机器的状态。 液晶显示模块是一种常用的人机界面，其在单片机系统中应用极为广泛。 液晶显示模块既可显示字符，又可显示简单图形。 在本设计中选用液晶屏 LCD1602 来作为显示模块。 LCD1602 字符型液晶显示器的特点及其用法： .单 5V电源电压，低功耗、长寿命、高可靠性。 .内置 192 种字符 (160 个 5 7 点阵字符和 32 个 5 10 点阵字符 )。 .具有 64 个字节的自定义字符 RAM，可自定义点阵字符。 .显示方式： STN、半透、正显。 .驱动方式： 1/16 并口， 1/5 串口。 .背光方式：底部 LED。 .通讯方式： 4位或 8位并口可选。 .标准的接口特征：适配 MC51 和 M6800 系统 MPU 的操作时序。 LCD1602 液晶显示屏的主要技术参数如下表所示：（表 ） 表 LCD1602 液晶主要参数 显示容量 16 2 个字符 芯片工作电压 工作电流 () 模块最佳 工作电压 字符尺寸 (mm) 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；其显示分辨中北大学信息商务学院毕业设计说明书 10 率为 128 64, 内置 8192 个 16*16 点汉字，和 128 个 16*8 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 8 4 行 16 16 点阵的汉字 . 也可完成图形显示 .低电压低功耗是其又一显著特点。 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 : .低电源电压（ VDD:++） .显示分辨率 :128 64 点 .内置汉字字库，提供 8192 个 16 16 点阵汉字 (简繁体可选 ) .内置 128 个 16 8 点阵字符， 2MHZ 时钟频率 .显示方式： STN、半透、正显，驱动方式： 1/32DUTY， 1/5BIAS .视角方向： 6点，背光方式：侧部高亮白色 LED，功耗仅为普通 LED 的 1/5—1/10 .通讯方式：串行、并口可选，内置 DCDC 转 换电路，无需外加负压 .无需片选信号，简化软件设计，工作温度 : 0 度 +55 度 ,存储温度 : 20度 +60 度。 在单片机系统中应用液晶显示器作为输出器件有以下几个有点： 显示质量高；数字式接口：液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便；体积小、重量轻 ；功耗低：相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动 IC 上，因而耗电量比其他显示器要少的多。 MQ2 及其测量电路的特点 MQ2气敏元件 响应速度快 ， 具有良好的重复性、选择性。 元件工作稳定、可靠 .抗 H2S 中毒。 其 特性图和响应曲线见图。 应用：工业现场的天然气、液化气、煤气、烷类等可燃性气体及汽油、醇、酮、苯等有机溶剂蒸汽的浓度检测；可燃性气体泄漏报警器；可燃性气体探测器；气体浓度计等。 其模块详细参数见表。 中北大学信息商务学院毕业设计说明书 11 图 MQ2的 灵敏度特性及响应恢复特性 表 MQ2 模块详细参数指标 A：标准工作条件 B：环境条件 符号 参数名称 技术条件 备注 Vc 回路电压 177。 0. 1V AC or DC VH 加热电压 177。 0. 1V AC or DC RL 负载电阻 可调 RH 加热电阻 33Ω177。 5% 室温 PH 加热功耗 ≤ 800mW 工作电压 (V) 177。 工作电流 (mA) 90177。 10 灵敏度 （ mv） 1%甲烷 1540 1%丁烷 3050 1%氢气 2040 线形度（ %） ≤ 5 测量范围（％ LEL） 0～ 100 响应时间 (90%) 小于 10 秒 恢复时间 (90%) 小于 30 秒 使用环境 40－ +70℃ 低于 95%RH 储存环境 20— +70℃ 低于 95%RH 外形尺寸（ mm） MQ2: 14 19 MQ2C: 8 10 14 中北大学信息商务学院毕业设计说明书 12 C：灵敏特性 MQ3 特点及其测量电路原理 MQ3 特点如下： .对乙醇蒸气有很高的灵敏度和良好的选择性 .快速的响应恢复特性 .长期的寿命和可靠的 稳定性 .简单的驱动回路 MQ3 气敏元件的结构和外形如图 ,由微型 AL2O3陶瓷管、 SnO2 敏感层 ,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。 封装好的气敏元件有 6只针状管脚，其中 4个用于信号取出， 2个用于提供加热电流。 测量电路如图。 符号 参数名称 技术条件 备注 Tao 使用温度 20℃ 50℃ Tas 储存温度 20℃ 70℃ RH 相对湿度 小于 95% RH O2 氧气浓度 21%(标准条件 ) 氧气浓度会影响灵敏度特性 最小值大于２％ 符号 参数名称 技术参数 备注 Rs 敏感体电阻 1MΩ 8 MΩ (200ppm alcohol ) 适用范。