基于ATC的气体浓度测量显示及报警系统W38889.pdf
《基于ATC的气体浓度测量显示及报警系统W38889.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于ATC的气体浓度测量显示及报警系统W38889.pdf(30页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、 基于 ATC 的气体浓度测量显示及报警系统 W Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】哈尔滨商业大学课程设计 基于 AT89C51 单片机的气体浓度测量显示及报警系统设计 学 生 姓 名 王琴、李赛赛、汪金萍、周珊珊 指 导 教 师 赵志杰、张玉茹、王立琦、董世成 专 业 电 子 信 息 工 程(2)班 学 院 计算机与信息工程学院 2014 年 3 月 14 日 目录 AD0808 简介.5 MQ-5 气体传感器简介.6 LCD1602 简介.10 编程环境 KeilC51.17 1 课程设计要求 课程设计题目 基于
2、AT89C51 单片机的气体浓度测量显示及报警系统设计 课程设计要求(1)任选一种有害气体传感器;(2)设计转换放大电路将气体浓度转换成标准的电信号;(3)利用单片机组成测量系统实现有害气体浓度的精确测量及显示报警。课程设计具体工作 (1)原理图设计、软件设计、PCB;(2)仿真实现;(3)元件清单;(4)设计报告。2.气体浓度测量显示及报警系统简介 AT89C51 简介 AT89C51 是一种带 4K 字节的闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM-FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压,高性能 CMOS8位微处理器,俗称单片机。其中包
3、括 128 字节内部 RAM,32 个 I/O 口线,2 个16 位定时/计数器,一个 5 向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。同时,AT89C51 降至 0Hz 的静态逻辑操作,并支持两种可选的节电工作模式26。空闲方式体制 CPU 的工作,但允许 RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内容,但振荡器体制工作并禁止其他所有不见工作直到下一个硬件复位。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位
4、CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL 的AT89C51 是一种高效微控制器。AT89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且廉价的方案。AT89C51 单片机管脚图如图 1 所示。图 1 AT89C51 芯片引脚图 ADC0808 简介 ADC0808 芯片有 28 条引脚,采用双线直插式封装.ADC0808 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 路模拟输入信号中的一个进行 A/D 转换。ADC0808 是 ADC0809 的简化版本,功能基本相同。一般在硬件仿真时采用
5、 ADC0808 进行 A/D 转换,实际使用时采用 ADC0809 进行 A/D 转换。ADC0808 是 CMOS 单片型逐次逼近式 A/D 转换器,它有 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。ADC0808 芯片有 28 条引脚,采用双列直插式封装,如图 2 所示。图 2 ADC0808 芯片引脚图 ADC0808 的时序图如图 3 所示。图 3 ADC0808 时序图 气体传感器简介 特点(1)对液化气,天然气,城市煤气有较好的灵敏度;(2)对乙醇,烟雾几乎不响应;(3)快速的响应恢复特性;(4)长期的使用寿命和可靠的稳定性;应用 适用于家庭或工业上
6、对液化气,天然气,煤气的监测装置。优良的抗乙醇,烟雾干扰能力。规格(1)标准工作条件 表 1 MQ-5 的标准工作条件 符 号 参数名称 技术条件 备注 VC 回路电压 15V AC or DC VH 加热电压 AC or DC RL 负载电阻 可调 RH 加热电阻 313 室温 PH 加热功耗 900mW (2)环境条件 表 2 MQ-5 的环境条件 符 号 参数名称 技术条件 备注 Tao 使用温度-10-50 Tas 存储温度-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%(3)灵敏度特性 表 3 MQ-5 的
7、灵敏度特性 符 号 参数名称 技术参数 备注 RS 敏感体电阻 10K-60K(1000ppm 甲烷 探测范围:300-5000ppm 液化气,天然气,煤气。(1000ppm/5000ppmCH4)浓度斜率 标准工作条件 温度:202Vc:相对湿度:65%5%Vh:不少于 24 小时 预热时间 (4)结构外形测试电路 表 4 MQ-5 的结构外形 部件 材料 1 气体敏感层 二氧化锡 2 电极 金(Au)3 测量电极引线 铂(Pt)4 加热器 镍铬合金(Ni-Cr)5 陶瓷管 三氧化二铝 6 防爆网 100 目双层不锈钢(SUB316)7 卡环 镀镍铜材(Ni-Cu)8 基座 胶木 9 针状管
8、脚 镀镍铜材(Ni-Cu)MQ-5 气敏元件的结构和外形如所示。测量电路如图所示。MQ-5 的结构外形 MQ-5 的测试电路 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。灵敏度调整 MQ-5 型气敏元件对不同种类,不同浓度的气体有不同的电阻值。因此,在使用此类型气敏元件时,灵敏度的调整是很重要的。建议用 1000ppm 异丁烷或氢气校准传感器。LCD1602 简介 在日常生活中,液晶显示模块已作为很多电子产品的通
9、用器件,如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到,显示的主要是数字、专用符号和图形。而液晶显示器各种图形的显示原理为:(1)线段的显示 点阵图形式液晶由 MN 个显示单元组成,假设 LCD 显示屏有 64 行,每行有 128 列,每 8 列对应 1 字节的 8 位,即每行由 16 字节,共 168=128 个点组成,屏上 6416 个显示单元与显示 RAM 区 1024 字节相对应,每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由 RAM 区的000H00FH 的 16 字节的内容决定,当(000H)=FFH 时,则屏幕的左上角显示一条短亮线,长度为 8 个点
10、;当(3FFH)=FFH 时,则屏幕的右下角显示一条短亮线;当(000H)=FFH,(001H)=00H,(002H)=00H,(00EH)=00H,(00FH)=00H 时,则在屏幕的顶部显示一条由 8 段亮线和 8条暗线组成的虚线。这就是 LCD 显示的基本原理。(2)字符的显示 用 LCD 显示一个字符时比较复杂,因为一个字符由 68 或 88 点阵组成,既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示 RAM 区的 8 字节,还要使每字节的不同位为“1”,其它的为“0”,为“1”的点亮,为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说,显示字符就比较简单了,可以让控制器
11、工作在文本方式,根据在 LCD 上开始显示的行列号及每行的列数找出显示 RAM 对应的地址,设立光标,在此送上该字符对应的代码即可。(3)汉字的显示 汉字的显示一般采用图形的方式,事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码(一般用字模提取软件),每个汉字占 32B,分左右两半,各占 16B,左边为 1、3、5右边为 2、4、6根据在 LCD 上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示 RAM 对应的地址,设立光标,送上要显示的汉字的第一字节,光标位置加 1,送第二个字节,换行按列对齐,送第三个字节直到32B 显示完就可以 LCD 上得到一个完整汉字。(4)LCD1602 的基本参数及引脚功能如图所示。
12、图 1602LCD 尺寸图 (6)1602LCD 的指令时序如图 5、6 所示。图 5 读操作时序 图 6 写操作时序 3.气体浓度测量显示及报警系统设计 系统的硬件组成和元器件选择 (1)系统的硬件原理图,如图 7 所示。图 7 系统原理图 电路总体设计 (1)电路总体设计模块图,如图 8 所示。图 8 电路总体设计模块图 主机选用单片机 AT89C51 来实现,利用单片机软件编程灵活、自由度大的特点,力求用软件完善各种控制。本系统选用的 AT89C51 芯片时钟为 12MHz,运 AT89C51 控制实现报警与显示 气体传感 器采集气 体浓度值 ADC0808 将模拟量转换为数字量 LCD
13、1602显示 LED 灯显示,蜂鸣器报警 算速度快,控制功能完善;选用气体传感器 MQ-5 来实现气体浓度的采集;选用 ADC0808 来实现模拟量与数字量的转换;选用 LCD1602 来实现气体浓度的显示;选用蜂鸣器和 LED 灯来 实现报警。数据采集模块的设计 数据采集电路主要由气体传感器 MQ-5 和滑动变阻器组成。由 MQ-5 感测空气中的有害气体浓度的变化,经过其内部器件处理将气体浓度这个模拟信号转换成对应的电信号,MQ-5 输出的电信号通过滑动变阻器的调节改变进入ADC0808 的电信号值。数据采集模块如图 9 所示。图 9 数据采集电路 数据转换模块的设计 外部的模拟信号量需要转
14、变成数字量才能进一步的由单片机进行处理。ADC0808可以非常方便的处理输入的模拟信号量。ADC通过逐次比较(successive approximation)方式,将输入端的模拟电压转换成8位的数字量。数据转换模块如图10所示。图10 数据转换模块 while(1)ST=0;delay1ms(1);ST=1;delay1ms(1);ST=0;体浓度测量显示及报警系统的软件设计 系统的软件设计 系统的软件由主程序模块、数据采集模块和显示报警模块三大模块组成。在主程序中首先给定参数值,然后通过启动AD转换循环显示当前电压。4,2 编程环境-KeilC51 KeilC51 是一种专为 8051 单
15、片机设计的高级语言 C 编译器,支持符合ANSI 标准的 C 语言程序设计,同时针对 8051 单片机自身特点作了一些特殊扩展。C 语言对语法的限制不太严格,用户在编写程序时有较大的空间,但它毕竟还是一种程序设计语言,与其他计算机语言一样,采用 C 语言进行程序设计时,仍需要遵从一定的语法规则。KeilC51 编译器支持标准 C 语言的数据类型,另外还根据 8051 单片机的特点扩展了 bit、sbit、sfr、sfr16 数据类型。KeilC51 编译器支持两种指针类型:一般指针和基于存储器的指针。一般指针需要占 3 个字节,基于存储器的指针只需要 12 个字节。一般指针具有良好的兼容性但运
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 ATC 气体 浓度 测量 显示 报警 系统 W38889
限制150内