基于单片机的室内甲醛检测仪的设计毕业设计文档格式.doc

1、3.设备便于携带，操作简单。4.实现单片机控制的智能化。3 系统硬件电路设计3.1主控器 AT89C52实物图： AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL公司生产的。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。 AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输

2、出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程（S系列的才支持在线编程）。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。兼容MCS51指令系统 8k可反复擦写（1000次）Flash ROM 32个双向I/O口 256x8bit内部RAM 3个16位可编程定时/计数器中断，时钟频率0-24MHz 2个串行中断 可编程UART串行通道 2个外部中断源 共6个中断源 2个读写中断口线 3级加密位 全双工增强型UART。 3个16

3、位定时/计数器，T0、T1（标准80C51）和增加的T2（捕获和比较）。 全静态工作方式：024MHz。3.2 模数转换电路 ADC0809 3.2.1 ADC0809的性能特性 ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。

4、 ADC0809各脚功能如下：D7-D0：8位数字量输出引脚。IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。VCC：+5V工作电压。GND：地。REF（+）：参考电压正端。REF（-）：参考电压负端。START：A/D转换启动信号输入端。ALE：地址锁存允许信号输入端。（以上两种信号用于启动A/D转换）.EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。CLK：时钟信号输入端（一般为500KHz）。A、B、C：地址输入线。CBA选择的通道IN01IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN73.2.2 ADC0809数据操作原理 ADC

5、0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。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路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。 ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是05V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。地址输入和控制线：4条 ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进入转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN

6、0IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示。ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE1，输出转换得到的数据；OE0，输出数据线呈高阻状态。D7D0为数字量输出线。CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，VREF（），VREF（）为参考电压输入。33 甲醛检测电路的设计3.3.1 甲

7、醛传感器工作原理 其实物图如下：主要参数如下：一、 尺寸：32mm X22mm X27mm 长X宽X高二、 主要芯片：LM393、MQ-138甲醛传感器三、 工作电压：直流5伏四、 特点：1、具有信号输出指示。；2、双路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出）；3、TTL输出有效信号为低电平。（当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机）；4、模拟量输出05V电压，浓度越高电压越高；5、对醛、醇、酮芳族化合物具有很高的灵敏度；对醛、醇、酮、芳族化合物具有很高的灵敏度对醛、醇、酮、芳族化合物具有很高的灵敏度；对醛、醇、酮、芳族化合物具有很高的灵敏度；6、具有长期的使用寿命和可靠的稳定性；7、快速的响应

8、恢复特性；3.3.2 甲醛传感器与ADC0809模数转换器的接口电路3.4 显示电路的设计实物图如下：LCD1602液晶操作原理：工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。（16列2行）注：为了表示的方便 ，后文皆以1表示高电平，0表示低电平。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。1602LCD是指显示的内

9、容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。市面上字符液晶大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。LCD1602引脚图1602采用标准的16脚接口，其中：第1脚：VSS为电源地第2脚：VCC接5V电源正极第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会 产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平（

10、1）时进行读操作，低电平（0）时进行写操作。第6脚：E（或EN）端为使能（enable）端,高电平（1）时读取信息，负跳变时执行指令。第714脚：D0D7为8位双向数据端。第1516脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。其与单片机的连线情况如下：3.5系统报警电路设计当电路检测到甲醛浓度超过国标的限制时，将产生一个信号给报警电路。使报警电路报警从而提醒工作人员注意，超限报警电路如图7所示。它是有AT89C52单片机控制的，当传感器检测到的浓度超过程序设定的浓度值时，P0.4就会出现一个高电平，经过一个达林顿管以后，P0.4又出现一个低电平，电路接通，蜂鸣器开始发声。图7报警电路4

11、系统软件部分设计对于单片机的开发应用中，逐渐引入了高级语言，C语言就是其中的一种。汇编语言的可控性较高级语言来说更具优越性。程序编写语言比较常见的有C语言、汇编语言。汇编语言的机器代码生成效率高，控制性好，但就是移植性不高。C语言编写的程序比用汇编编写的程序更符合人们的思考习惯。还有很多处理器都支持C编译器，这样意味着处理器也能很快上手。且具有良好的模块化、容易阅读、维护等优点，且编写的模块程序易于移植8。基于C语言和汇编语言的优缺点，本系统采用C语言编写方法。1. 主程序流程图： 5 误差分析及改进方法由于实验室条件限制，无法购买先进的甲醛检测设备进行校准，因此会出现无法校验和误差较大的现象

12、，且本次设计采用的是8位的AD转换芯片ADC0809，精度在应用中算是中等，这方面在以后改进中可以加以校验、提升。6 设计总结通过本次课程设计，使我收获很多，从最初的对元器件的初步认识，再到图书馆以及网上找了很多有关元器件的使用方法，把本次课程设计所有用到的元器件都有一个比较系统的认识，然后就根据本次设计要求设计出实现该功能的原理图。本次课程设计通过亲自上网找资料，亲自去电子市场购买元器件以及亲自焊接实物及调试整个过程，从遇到问题，到分析问题，再到解决问题整个过程亲自体会了一遍，使我深深地体会到了要做出一样成功的作品有多么的不容易。它需要严谨的治学态度，细心耐心的钻研精神。致谢本次课程设计是在

13、肖慧荣老师的悉心指导下完成的。老师严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。在此，谨向肖老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！参考文献1潘政华.浅论甲醛对人体健康的影响及治理措施J.现代农业,2011.2石靖芳.手术室人员职业危险因素分析及防护J.齐齐哈尔医学院学报，2009. 3田清华.基于电化学敏感电极的甲醛测试仪的研D.燕山大学,2007.4宏晶科技STC12C5A60S2系列单片机数据手册S.2010.5长沙太阳人电子有限公

14、司SMC1602A数据手册S.2006.6DART公司甲醛传感器数据手册S.2004.7葛化敏,叶小岭.基于MSP430F449的甲醛检测仪设计J -工业仪表与自动化装置, 2009（3）.8马忠梅等.单片机的C语言应用程序设计M.北京航空航天大学出版社，1997.9刘刚等.Multisim在漏电开关保护技术设计中的应用J.计算机仿真,2010. 附录一：总原理图附录二：总程序#include intrins.h#include ds18b20.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/ adc0809模块接线#define u

15、char unsigned char sbit STR=P00; /单片机P1.0接模块STR引脚, 启动转换信号sbit EOC=P01; /单片机P1.1接模块EOC， 转换结束信号，高电平有效sbit OE=P02; /单片机P1.2接模块OE,输出允许信号，高电平有效sbit CLK=P03; /单片机P1.3接CLK ，ADC0809时钟,输入50-800KHZ的频率 /一般选用500K#define adc0809_data P3/ ADC0809模块的D0-D7分别接P3.0-P3.7/*地址选择 A 接H B 接H C 接L选择通到IN3，当然也可以通过软件设置地址 REF+

16、接VCC REF- 接GND这样 AD=256*（VIN-（VREF-）/（VREF+）-（VREF-） （VREF+）=5V； （VREF-）=0V; AD=256*VIN/5所以IN3口的电压VIN=AD*5/256;*/uchar AD_DATA1; /保存IN0通道转换后的数据uint addata2;/=LCD1602接口连接方法=/*- |DB0-P0.0 | DB4-P0.4 | RW-P2.6 | |DB1-P0.1 | DB5-P0.5 | RS-P2.5 | |DB2-P0.2 | DB6-P0.6 | E-P2.7 | |DB3-P0.3 | DB7-P0.7 | -*/

17、=*/ #define LCM_Data P1 /LCD1602数据接口#define Busy 0x80 /用于检测LCM状态字中的Busy标识sbit LCM_RW = P26; /读写控制输入端，LCD1602的第五脚sbit LCM_RS = P25; /寄存器选择输入端，LCD1602的第四脚sbit LCM_E = P27; /使能信号输入端,LCD1602的第6脚/-蜂鸣器发声引脚定义-sbit buzz=P04;/*函数声明*void WriteDataLCM（uchar WDLCM）;/LCD模块写数据void WriteCommandLCM（uchar WCLCM,Buys

18、C）; /LCD模块写指令uchar ReadStatusLCM（void）;/读LCD模块的忙标void DisplayOneChar（uchar X,uchar Y,uchar ASCII）;/在第X+1行的第Y+1位置显示一个字符void LCMInit（void）;/LCD初始void delayms（uint ms）;/1MS基准延时程序void delay（uchar i）; /延时函数2void DisplayListChar（uchar X,uchar Y,uchar delayms, uchar code *DData）;void judge_xianshi（void）;/显

19、示处理程序void baojing（）;/报警函数 void init（）;/系统初始化设置void AD（）;/读取AD数据uchar flag1;/*主程序*main（） uint temp; init（）; LCMInit（）; while（1） AD（）; if（AD_DATA0102） baojing（）; judge_xianshi（）; delayms（100）; /*系统初始化*/ void init（） buzz=0; EA=1; /开总中断 TMOD=0x02; /设定定时器 T0工作方式 TH0=216; /利用T0中断产生CLK信号 TL0=216; TR0=1; /启

20、动定时器T0 ET0=1; STR=0; OE=0; void judge_xianshi（） addata2=AD_DATA0*100;/把数据扩大100，为下面求取小数位后2位做准备 /DisplayListChar（0,1,0, Lixinguang）;/在液晶的第一行显示字符Lixinguang DisplayListChar（0,0,0, AD= /在液晶的第二行第0位开始显示 DisplayOneChar（ 0, 3, AD_DATA0/100+0x30）; /显示AD数据的百位 DisplayOneChar（ 0, 4, AD_DATA0/10%10+0x30）;/显示AD数据的

21、十位 DisplayOneChar（ 0, 5, AD_DATA0%10+0x30）;/显示AD数据的各位 DisplayListChar（0,7,0, Vin= /在液晶的第二行第8位开始显示/根据VIN=AD*5/256，求取IN3通到输入的电压 DisplayOneChar（ 0, 11, AD_DATA0/51+0x30）;/显示输入电压的整数位 DisplayListChar（0,12,0, ./显示小数点 DisplayOneChar（ 0, 13, addata2/51/10%10+0x30）;/显示输入电压小数后1位 DisplayOneChar（ 0, 14, addata2

22、/51%10+0x30）;/显示输入电压小树后2位 DisplayListChar（0,15,0, V/*报警函数 */ void baojing（） int i; for （i=0;i3;i+） buzz=1; delayms（200）; buzz=0; delayms（200）; buzz=0; /*AD转换函数*/ void AD（） STR=0; /ADDR这样如果不是通道0，可以在这边加一条其他地址的程序 delay（10）; STR=1; /启动AD转换 while（0=EOC）;/等待转换结束 OE=1; AD_DATA0=adc0809_data; /读取AD数据，数据范围为0-255 OE=0; /*T0中断服务程序*/ void t0（void） interrupt 1 using 0 CLK=CLK;