基于單片機(jī)的石化企業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)

1、廣東石油化工學(xué)院本科畢業(yè)(設(shè)計(jì))論文：基于單片機(jī)的石化企業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì). ：.；學(xué)號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)闡明書基于單片機(jī)的石化企業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)Petrochemical enterprise environmental monitoring instrument design based on microcontroller學(xué)院計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院 專業(yè)測(cè)控技術(shù)與儀器 班級(jí)測(cè)控- 學(xué)生 指點(diǎn)教師職稱 教授 完成時(shí)間 年 月 日至 年 月 日專業(yè)擔(dān)任人同意日期 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書院系： 計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院 專業(yè) 測(cè)控技術(shù)與儀器 班 級(jí)： 測(cè)控-班 學(xué)生： 何燕珊 學(xué)號(hào)： 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)課題

2、基于單片機(jī)的石化企業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì) 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)自 年 月 日起至 年 月 日止三、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)展地點(diǎn) 廣東石油化工學(xué)院 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容要求 一、主要內(nèi)容： 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)，制造調(diào)試；實(shí)現(xiàn)石化某些有毒氣體及溫濕度的檢測(cè)、處置、顯示、報(bào)警等。 二、要求： 查閱篇以上參考文獻(xiàn)，其中外文文獻(xiàn)不少于篇并翻譯篇。寫出開題報(bào)告，對(duì)方案進(jìn)展論證 ，擬定設(shè)計(jì)進(jìn)程；完成篇不少于萬(wàn)字的畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告，報(bào)告要寫作規(guī)范、內(nèi)容正確、條理清楚 、言語(yǔ)流暢、構(gòu)造嚴(yán)謹(jǐn)。圖表、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)各種規(guī)范資料的運(yùn)用和援用符合學(xué)校和學(xué)科 ( 專業(yè) ) 國(guó)家 規(guī)范規(guī)定。 指點(diǎn)教師 接受畢業(yè)設(shè)計(jì)義務(wù)開場(chǎng)執(zhí)行日期 年 月 日

3、學(xué)生簽名 摘要摘要近年來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的開展，在石油化工企業(yè)里，由于硫化氫氣體走漏呵斥艱苦事故的案例時(shí)有發(fā)生，而因車間溫濕度問(wèn)題而導(dǎo)致在消費(fèi)及儲(chǔ)存過(guò)程中產(chǎn)品遭到不同程度的損壞，甚至報(bào)廢的情況也越來(lái)越多，所以環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)石化企業(yè)來(lái)說(shuō)是必需的。因此本文設(shè)計(jì)了一款基于系列單片機(jī)的一個(gè)便攜式環(huán)境監(jiān)測(cè)儀，可用于監(jiān)測(cè)石化企業(yè)的環(huán)境情況。本論文引見了基于單片機(jī)的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)方案，論述了系統(tǒng)構(gòu)造、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。該便攜式環(huán)境監(jiān)測(cè)儀具有體積小、本錢低、任務(wù)可靠等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫濕度和硫化氫濃度的監(jiān)測(cè)、顯示、報(bào)警功能，可提示任務(wù)人員得知現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的溫濕度能否符合規(guī)范和硫化氫氣體濃度能否超限，使任務(wù)人員可及

4、時(shí)采取處置措施，便可有效地防止了事故的發(fā)生。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 硫化氫氣體 溫濕度 環(huán)境監(jiān)測(cè)儀 AbstractIn recent years, with our country development of the economy, in the petrochemical enterprises, many serious accidents caused by hydrogen sulfide leakage often occur. More and more products subject to different degrees of damage, and even scrappe

5、d in the process of production and storage. So environmental monitoring is required for petrochemical enterprises. Therefore, I designed a portable environmental monitoring instrument based on series microcontroller, it can be used for monitoring environmental conditions of the petrochemical enterpr

6、ises. that design introduces the design of microcontroller-based environmental monitoring instrument on the system architecture, hardware and software design. that portable environment monitoring instrument is small, cheap and reliableIt can achieve detect, displayand alarm about environmental tempe

7、rature, humidity and the hydrogen sulfide concentration. It can alert the staff informed whether environmental temperature and humidity is in line with the specification, and whether the hydrogen sulfide concentration is overrun. So that staff can take timely measures and effectively prevent acciden

8、ts. Key words: microcontroller hydrogen sulfide gas temperature and humidity environmental monitoring instrument目錄目錄 TOC o - h z u HYPERLINK l _Toc 摘要 PAGEREF _Toc I HYPERLINK l _Toc Abstract PAGEREF _Toc II HYPERLINK l _Toc 第一章 緒論 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 設(shè)計(jì)的背景及意義 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _T

9、oc . 石油石化企業(yè)對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀的需求 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 設(shè)計(jì)的目的與意義 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 與課題相關(guān)的設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 國(guó)內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 國(guó)外的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 設(shè)計(jì)方案及其比較 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 氣體檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)方案比較 PAGEREF _Toc HYPER

10、LINK l _Toc . 顯示模塊的設(shè)計(jì)方案比較 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 本論文的內(nèi)容 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要引見 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 本論文的內(nèi)容構(gòu)造 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc 第二章 系統(tǒng)組成及任務(wù)原理 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc .系統(tǒng)組成及原理 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 任務(wù)的主要技術(shù)目的 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc

11、 . 需留意的技術(shù)問(wèn)題 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 單片機(jī)電路 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . ATS單片機(jī) PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 單片機(jī)電路 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 硫化氫濃度檢測(cè)電路 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc .硫化氫傳感器 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc .硫化氫濃度檢測(cè)電路 PAGEREF _To

12、c HYPERLINK l _Toc .溫濕度檢測(cè)電路 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . DHT數(shù)字溫濕度傳感器 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 溫濕度檢測(cè)電路 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 顯示電路 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 報(bào)警電路 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 蜂鳴器 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc .報(bào)警電路 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc .按鍵電路 PAGERE

13、F _Toc HYPERLINK l _Toc .電源電路 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 串口通訊電路 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 本章小結(jié) PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 軟件設(shè)計(jì)總體思想 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc .硫化氫濃度檢測(cè)流程 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc .溫濕度檢測(cè)流程 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc .顯

14、示義務(wù)流程 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 顯示模塊初始化 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . LCD顯示義務(wù)流程 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 報(bào)警義務(wù)流程 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc .按鍵義務(wù)流程 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc .鍵盤掃描流程 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc .按鍵義務(wù)流程 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc . 本章小結(jié) PAGEREF _Toc HYPERLINK

15、 l _Toc 第五章 總結(jié) PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc 附錄 PAGEREF _Toc HYPERLINK l _Toc 致謝 PAGEREF _Toc 第一章 緒論第一章 緒論. 設(shè)計(jì)的背景及意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的開展，在石油、化工、天然氣等工業(yè)消費(fèi)過(guò)程中，有毒性氣體的泄露是普遍存在的，而且是非常危險(xiǎn)的，它能夠?qū)е洛e(cuò)誤操作、損壞設(shè)備、污染環(huán)境、甚至呵斥人員的中毒死亡。近年來(lái)因有毒氣體走漏呵斥艱苦環(huán)境污染事故的案例時(shí)有發(fā)生，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人們生命財(cái)富帶來(lái)艱苦損失。另一方面，現(xiàn)代社會(huì)越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)都

16、要求在嚴(yán)厲的環(huán)境條件下完成，而溫度和濕度是實(shí)驗(yàn)室最根本的環(huán)境條件，也是對(duì)實(shí)驗(yàn)影響較大的要素，因此在消費(fèi)過(guò)程中對(duì)于環(huán)境溫度和濕度的控制要求也越來(lái)越高。這闡明了人們對(duì)環(huán)境維護(hù)的越來(lái)越注重，所以應(yīng)在消費(fèi)現(xiàn)場(chǎng)需求設(shè)置環(huán)境監(jiān)測(cè)儀，及時(shí)檢測(cè)并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以便采取措施，防止事故發(fā)生。. 石油石化企業(yè)對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀的需求從我國(guó)產(chǎn)業(yè)開展看，“十一五期間，我國(guó)石油、化工業(yè)將遵照基地化、大型化、一體化的方向，優(yōu)化開展根底化工原料，積極開展精細(xì)化工，淘汰高污染化工企業(yè)。這些規(guī)劃的大型石油石化工程也大量運(yùn)用相關(guān)的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀，尤其是高性能的、更具優(yōu)勢(shì)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)石油石化產(chǎn)品需求堅(jiān)持穩(wěn)步增長(zhǎng)的同時(shí)，對(duì)石油石化產(chǎn)

17、品的質(zhì)里、種類等也將提出更多和更高的要求。組成原油的主要元素是碳、氫、硫、氮、氧，并且含硫、氧、氮的化合物對(duì)石油產(chǎn)品有害，在石油加工中需盡量除去。這就使消費(fèi)加工過(guò)程中一氧化碳、二氧化硫、硫化氫等毒性氣體和苯、酸、酮等有機(jī)蒸汽大量產(chǎn)生，對(duì)消費(fèi)平安、環(huán)境維護(hù)呵斥要挾。目前普遍采用氣體檢測(cè)分析的方法予以控制，在石油消費(fèi)中對(duì)可燃?xì)怏w的走漏檢測(cè)、對(duì)氦、氧等環(huán)境氣體的監(jiān)控也需求運(yùn)用環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。而各類油氣站，對(duì)可燃?xì)怏w、一氧化碳、二氧化硫、硫化氫等毒性氣體和苯、酸、酮等蒸汽檢測(cè)的氣體檢測(cè)器需求也很大，主要用于平安防護(hù)，防止中毒與爆炸事故。隨著石油資源的日益緊張，煤化任務(wù)為我國(guó)中長(zhǎng)期能源開展戰(zhàn)略的重點(diǎn)，必將

18、在今后的長(zhǎng)期開展中占據(jù)重要的位置。我國(guó)規(guī)劃投資逾萬(wàn)億元開展煤化工產(chǎn)業(yè)，方案在全國(guó)打造七大煤化工產(chǎn)業(yè)區(qū)。在工業(yè)道路中無(wú)論是煉焦工業(yè)、煤基甲酸、煤制合成油、煤化工等都對(duì)氣體報(bào)警產(chǎn)品有廣泛的需求，尤其是對(duì)二氧化硫、硫化氨、一氧化碳、氯氣、氨氣等氣體傳感器需求量非常大。 現(xiàn)代社會(huì)由于車間溫濕度問(wèn)題而導(dǎo)致在消費(fèi)及儲(chǔ)存過(guò)程中產(chǎn)品遭到不同程度的損壞，甚至報(bào)廢的情況越來(lái)越多。防潮、防霉、防腐、防爆是石油企業(yè)日常任務(wù)的重要內(nèi)容，是衡量消費(fèi)管理質(zhì)量的重要目的，它直接影響到貯藏物資的運(yùn)用壽命和任務(wù)的可靠性。另外，越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)都要求在非常嚴(yán)厲的環(huán)境條件下完成，而溫度和濕度是實(shí)驗(yàn)室最根本的環(huán)境條件，其中幾乎一切的實(shí)驗(yàn)

19、室都需求對(duì)環(huán)境溫度和濕度進(jìn)展控制，也是對(duì)實(shí)驗(yàn)影響較大的要素。為保證日常任務(wù)的順利進(jìn)展，首要問(wèn)題是加強(qiáng)企業(yè)環(huán)境的溫度和濕度的監(jiān)測(cè)任務(wù)。因此在石化企業(yè)里對(duì)于環(huán)境溫度和濕度的控制要求也越來(lái)越高。. 設(shè)計(jì)的目的與意義隨著石油、化工行業(yè)的開展，工業(yè)用易燃易爆和有毒氣體的種類和運(yùn)用范圍都有了較大程度的添加，同時(shí)隨著新能源的不斷開發(fā)和利用，特別是液化氣和天然氣的普及，有毒氣體也與人民群眾的日常生活親密相關(guān)。這些氣體在消費(fèi)、運(yùn)輸、和運(yùn)用過(guò)程中一旦發(fā)生走漏，將會(huì)引發(fā)中毒事故，嚴(yán)重危害人民群眾的生命。對(duì)石化工業(yè)來(lái)說(shuō)，硫是石油中最主要、含量最大的非烴元素，硫化氫存在于石油開采、煉制加工的各個(gè)環(huán)節(jié)，發(fā)生中毒的能夠性和

20、普遍性遠(yuǎn)高于其它行業(yè)。據(jù)中石化總公司統(tǒng)計(jì)，年，石化總公司共發(fā)生硫化氫中毒典型事故起，死亡人。其中茂名煉油廠起，死亡人。從年至年的典型事故統(tǒng)計(jì)情況來(lái)看，硫化氫中毒事故的發(fā)生次數(shù)及死亡人數(shù)均呈上升的趨勢(shì)。年發(fā)生了起事故，死亡人；年發(fā)生了起事故，死亡人；年發(fā)生了起事故，死亡人。石化工廠對(duì)待這類事情是決不能松懈。其中人對(duì)硫化氫的嗅覺個(gè)體差別很大，其感知的濃度范圍遠(yuǎn)低于引起危害的濃度。低濃度硫化氫可被敏感地覺察，濃度超越. mg/m 后，其臭雞蛋味與濃度升高呈正比；濃度超越 mg/m，繼續(xù)增高時(shí)反覺其臭味減弱；濃度達(dá) mg/m 時(shí)，因嗅覺疲勞或嗅神經(jīng)麻木而不能覺察硫化氫的存在；濃度在 mg/m 時(shí)，接觸

21、. . h 可發(fā)生肺水腫和中樞神經(jīng)系統(tǒng)病癥，以致認(rèn)識(shí)喪失，甚至呼吸衰竭； mg/m 吸入數(shù)秒可發(fā)生猝死。硫化氫是一種窒息性和刺激性氣體，急性中毒可累及中樞神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、心肝等多器官系統(tǒng)。最敏感的組織是黏膜暴露和需氧較多的呼吸系統(tǒng)和腦組織。為了減輕硫化氫氣體對(duì)人與社會(huì)呵斥損傷，必需加強(qiáng)對(duì)石化企業(yè)的硫化氫氣體濃度的監(jiān)測(cè)。隨著科技的開展，工廠的消費(fèi)車間的建立規(guī)模不斷擴(kuò)展，檢測(cè)規(guī)范的不斷更新，以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的日新月異，對(duì)于環(huán)境溫濕度的控制要求也越來(lái)越嚴(yán)厲。由于車間溫過(guò)高而導(dǎo)致消費(fèi)車間爆炸的事故時(shí)有發(fā)生，另外由于濕度過(guò)高而使產(chǎn)品遭到不同程度的損壞，甚至報(bào)廢的情況也越來(lái)越多。因此對(duì)石化企業(yè)溫濕度的檢測(cè)

22、顯得非常重要。為了及時(shí)可靠的探測(cè)空氣中有毒氣體的含量和監(jiān)測(cè)車間溫濕度能否符合消費(fèi)規(guī)范，人們開場(chǎng)大量運(yùn)用環(huán)境監(jiān)測(cè)儀，以防止環(huán)境問(wèn)題對(duì)人們呵斥損傷。為此，本文設(shè)計(jì)一種用單片機(jī)控制的石化企業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀，是用于監(jiān)測(cè)石化企業(yè)的消費(fèi)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)的環(huán)境，并顯示出環(huán)境溫濕度和硫化氫氣體濃度，并在溫濕度超出上下限值和硫化氫氣體濃度高于限制值時(shí)能做出報(bào)警提示功能的系統(tǒng)。它具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)錢低廉、易于操作、性能穩(wěn)定性等特點(diǎn)。它利用 系列單片機(jī)的強(qiáng)大功能和可擴(kuò)展性為后盾，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)前端環(huán)境監(jiān)測(cè)的各種實(shí)時(shí)、有效、多功能地控制操作，非常適宜石化企業(yè)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)。. 與課題相關(guān)的設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀對(duì)于石化企業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀的設(shè)計(jì)

23、，如今國(guó)內(nèi)外都在研討如何提高環(huán)境監(jiān)測(cè)儀的靈敏度及準(zhǔn)確度的方法?，F(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)也成為環(huán)境監(jiān)測(cè)的一個(gè)重要技術(shù)，發(fā)揚(yáng)這不可替代的重要作用，它將各類信息經(jīng)過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳送給總監(jiān)測(cè)人員，使其可多方面、多點(diǎn)地監(jiān)測(cè)各車間的環(huán)境情況，環(huán)境監(jiān)測(cè)儀在不斷的改良與開展。 . 國(guó)內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)現(xiàn)狀如今國(guó)內(nèi)的一些工廠消費(fèi)的高端環(huán)境監(jiān)測(cè)儀都采用智能型的報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測(cè)能否有毒氣走漏和溫濕度能否符合消費(fèi)規(guī)范，并且能經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警。該系統(tǒng)的普通的任務(wù)原理：一旦由信號(hào)檢測(cè)電路檢測(cè)到有毒氣體信號(hào)，就將此信號(hào)傳送到單片機(jī)，由單片機(jī)啟動(dòng)電閥門任務(wù)，啟動(dòng)揚(yáng)聲器以通知在場(chǎng)的人，并且由信號(hào)檢測(cè)電路啟動(dòng)排氣扇任務(wù)。在此延

24、時(shí)一段后，假設(shè)走漏依然嚴(yán)重，單片機(jī)啟動(dòng)鈴流檢測(cè)電路檢測(cè)此時(shí)該用戶的能否空閑，假設(shè)忙那么延時(shí)一段后再檢測(cè)，直到話機(jī)空閑，然后由單片機(jī)控制模擬摘掛機(jī)電路、DTMF發(fā)送電路撥通預(yù)先設(shè)置好的被叫用戶，當(dāng)雙音頻檢測(cè)電路檢測(cè)到被叫用戶應(yīng)對(duì)后，由語(yǔ)音電路發(fā)出報(bào)警語(yǔ)音信號(hào)到網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警。普通的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀都是用簡(jiǎn)單的控制芯片來(lái)設(shè)計(jì)，這樣可以把本錢控制在一定的范圍內(nèi)，然而也有部分公司設(shè)計(jì)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是運(yùn)用了PC 機(jī)作為控制平臺(tái), 利用Rsview 組態(tài)軟件包建立一個(gè)有效的監(jiān)視及管理系統(tǒng), 完成現(xiàn)場(chǎng)溫濕度及有毒氣體濃度數(shù)據(jù)顯示、現(xiàn)場(chǎng)位置確定、數(shù)據(jù)庫(kù)建立、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)、打印等操作。全方位智能型環(huán)境

25、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有報(bào)警限設(shè)定、聲光報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)濃度動(dòng)態(tài)顯示、誤差自動(dòng)校正功能, 而且具有自動(dòng)翻開排風(fēng)設(shè)備、按鍵開啟閥門的功能。. 國(guó)外的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀設(shè)計(jì)現(xiàn)狀隨著計(jì)算機(jī)的開展技術(shù)，丈量技術(shù)和無(wú)線通訊技術(shù)，這些傳統(tǒng)的手工監(jiān)測(cè)方案正逐漸被取代電子監(jiān)控設(shè)備。國(guó)外在環(huán)境監(jiān)測(cè)儀大部分都采用了智能型的報(bào)警系統(tǒng)，該環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)普通都經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全方位、多點(diǎn)監(jiān)測(cè)及管理，同樣具有國(guó)內(nèi)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所具有的功能，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)溫濕度及有毒氣體濃度數(shù)據(jù)顯示、現(xiàn)場(chǎng)位置確定、數(shù)據(jù)庫(kù)建立、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)處置、報(bào)警限設(shè)定、聲光報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)濃度動(dòng)態(tài)顯示等功能。某些環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，新興的低本錢的無(wú)線通訊技術(shù)，結(jié)合嵌入式軟件的協(xié)議

26、，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊，訪問(wèn)遠(yuǎn)程任務(wù)站如圖形用戶界面GUI的效力，文件I/O活動(dòng)，視頻，音頻等。它主要是為了經(jīng)過(guò)先進(jìn)的傳感器，無(wú)線電臺(tái)，通訊等領(lǐng)域的硬件開發(fā)接口，監(jiān)測(cè)和分析傳感器數(shù)據(jù)。還有一些環(huán)境監(jiān)測(cè)儀是一種無(wú)線的監(jiān)控系統(tǒng)，不僅可以經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)全方位控制，還可以減少有線網(wǎng)絡(luò)的本錢和防止復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)布線。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)新興的技術(shù)數(shù)的運(yùn)用潛力。這樣的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀可更有效地利用能源，氣候控制,。除此之外，國(guó)外設(shè)計(jì)的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀還添加了很多功能和具有很好的靈敏度、準(zhǔn)確度。其中在監(jiān)測(cè)有毒氣體性能方面，如今的檢測(cè)儀運(yùn)用了氣體傳感器陣列電子鼻系統(tǒng)，可以檢測(cè)多種氣體，但要防止不同氣體相互影響，因此造本錢錢

27、的添加。另外在氣敏傳感器的選擇上，如今國(guó)外主要選擇紅外傳感器，相對(duì)于氣敏傳感器，紅外傳感器可處理半導(dǎo)體和催化元件的缺乏。紅外氣體傳感器的原理是利用比耳朗格紅外吸收定律，即不同氣體對(duì)特定波長(zhǎng)的光有吸收，吸收的強(qiáng)度和氣體的濃度成正比。傳感器包括紅外光源發(fā)射和紅外光線接納兩部分以及外圍處置電路，傳感器分對(duì)射式和反射式兩種任務(wù)方式。另外，非色散紅外傳感器改動(dòng)了傳統(tǒng)紅外檢測(cè)器的構(gòu)造，它不再運(yùn)用單獨(dú)的光學(xué)部件，也沒有單獨(dú)的發(fā)射和接納部分，大大減少了檢測(cè)儀的體積。非色散紅外傳感器除堅(jiān)持了穩(wěn)定性、抗干擾性和長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)外，其獨(dú)特的構(gòu)造還防止了粉塵對(duì)檢測(cè)的影響。空氣溫度，風(fēng)的速度和方向、空氣濕度，屬于最重要的環(huán)

28、境氣候要素。因此國(guó)外一些環(huán)境監(jiān)測(cè)儀添加了風(fēng)速風(fēng)向的監(jiān)測(cè)，即添加了風(fēng)向和風(fēng)速傳感器，風(fēng)速是基于上光電原那么，可經(jīng)過(guò)檢測(cè)風(fēng)扇的頻率振動(dòng)再加以處置得到。因此可全方面監(jiān)測(cè)環(huán)境情況，使人們更好地監(jiān)測(cè)及管理現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境。. 設(shè)計(jì)方案及其比較通常的基于單片機(jī)的石化企業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀的硬件電路主要包括檢測(cè)電路、報(bào)警電路、顯示電路等部分組成，并且實(shí)現(xiàn)假設(shè)當(dāng)被測(cè)氣體中有毒氣體濃度比報(bào)警電路設(shè)置的值大時(shí)，驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)。本設(shè)計(jì)方案的不同主要表達(dá)在檢測(cè)模塊與顯示模塊的不同。 . 氣體檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)方案比較從檢測(cè)原理上分為半導(dǎo)體式、催化熄滅式、熱導(dǎo)式、光譜吸收、PID 式光離子化 等。調(diào)查一個(gè)傳感器性能的好壞主

29、意是看它產(chǎn)生的呼應(yīng)信號(hào)所顯示的各種參數(shù)目的，如靈敏度、準(zhǔn)確性、選擇性、丈量范圍、呼應(yīng)時(shí)間、溫度系數(shù)、低電流和噪聲、運(yùn)用壽命以及對(duì)任務(wù)環(huán)境的要求等。本設(shè)計(jì)采用的硫化氫電化學(xué)傳感器型號(hào)為 HS -，特性目的：正常檢測(cè)范圍是- ppm，靈敏度為 . . A/ppm，底電流： . A，基線漂移- ：相當(dāng)于 .ppm HS，分辨率為 . ppm，呼應(yīng)時(shí)間T 小于 秒，線性度為線性，長(zhǎng)期穩(wěn)定性小于% 信號(hào)值/月。任務(wù)條件：任務(wù)溫度為 - oC，任務(wù)濕度為 %RH 無(wú)冷凝，任務(wù)壓力為 kPa，偏壓為 mV，儲(chǔ)存時(shí)間為 個(gè)月RAE公用包裝盒中，儲(chǔ)存溫度為 ，運(yùn)用壽命為 年，質(zhì)保期為 交貨后 個(gè)月。對(duì)于低濃度氣

30、體的檢測(cè)，靈敏度、選擇性、低電流和噪聲等是一些比較重要的目的。()靈敏度：靈敏度是電化學(xué)傳感器的一個(gè)重要性能目的，一些特殊行業(yè)如室內(nèi)空氣檢測(cè)，海關(guān)檢查走私、違禁物品藥品，炸藥或其它易燃易爆品時(shí)，要求能檢測(cè)ppb、ppt級(jí)甚至更低檢測(cè)下限物質(zhì)濃度。電化學(xué)傳感器的靈敏度以下多種要素的影響：a、待測(cè)物在檢測(cè)系統(tǒng)中的傳質(zhì)速度；b、電化學(xué)活性包括電極資料，電極的物理性狀和任務(wù)時(shí)的電極電位；c、反響過(guò)程中每摩爾物質(zhì)傳送的電流；d、待測(cè)物在電解液中的溶解性和流動(dòng)性；e、任務(wù)電極產(chǎn)生的噪聲信號(hào)大小；f、傳感器的幾何外形和樣品進(jìn)入的方法。將以上幾種要素進(jìn)展最優(yōu)化組合，可使傳感器得到最大的靈敏度技術(shù)目的。()選擇

31、性：從本質(zhì)上講，研討影響傳感器選擇的要素主要應(yīng)從兩方面思索，即系統(tǒng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)角度。從熱力學(xué)角度思索，例如在被測(cè)氣和干擾氣共存條件下檢測(cè)被測(cè)氣體，可選擇適當(dāng)?shù)娜蝿?wù)電極電位，在該電位下被測(cè)氣體發(fā)生反響而干擾氣體，使其不發(fā)生反響。從動(dòng)力學(xué)角度思索，以硫化氫氣體傳感器為例，硫化氫在Pt、Au電極上反響都很快，但由于CO在Au電極上的反響速度比在Pt電極上反響要慢倍，所以，在硫化氫氣體和CO氣體共存的環(huán)境中，用Au電極檢測(cè)硫化氫氣體就可以獲得很好的選擇性。因此，傳感器任務(wù)時(shí)的電極電位和電催化劑的選擇直接影響傳感器的選擇性。除此之外，選擇適宜的電解液和操作方法，外加過(guò)濾器或有選擇性透過(guò)的膜也可以提高

32、傳感器的選擇性。()呼應(yīng)時(shí)間：在平安檢測(cè)過(guò)程中，要求傳感器能對(duì)環(huán)境成分尤其是有毒氣體做出快速反響，以確保生命和財(cái)富平安。多數(shù)情況下，氣體傳感器的呼應(yīng)時(shí)間都由閱歷共識(shí)給出。定電位電解型氣體傳感器的呼應(yīng)時(shí)間在很大程度上取決于任務(wù)電極與參考電極間的電阻。即溶液電阻。另外，氣室的體積和電機(jī)反響速率也有很大的影響。()底電流和噪聲：噪聲與底電流的存在都會(huì)對(duì)傳感器的靈敏度產(chǎn)生不利的影響。假設(shè)能大幅度的降低底電流和噪聲，傳感器的靈敏度將顯著的提高。通常情況下，電流型氣體傳感器的底電流的產(chǎn)生主要有以下幾種緣由：a、電解液或電極上的雜質(zhì)，如微量的溶解氧或金屬離子；b、電極的腐蝕，即在陽(yáng)極電勢(shì)范圍內(nèi)，貴金屬電極催

33、化劑外表緩慢生成氧化層；c、反響物或?qū)?yīng)電極上的反響物的分散。. 顯示模塊的設(shè)計(jì)方案比較通常的氣體檢測(cè)儀器的顯示屏有兩種類型，分別是液晶顯示與數(shù)碼管顯示，它們都有各自的優(yōu)缺陷。液晶顯示資料優(yōu)點(diǎn)有：驅(qū)動(dòng)電壓低、功耗微小、可靠性高、顯示信息量大、彩色顯示、無(wú)閃爍、對(duì)人體無(wú)危害、消費(fèi)過(guò)程自動(dòng)化、本錢低廉、可以制成各種規(guī)格和類型的液晶顯示器，詳細(xì)有以下優(yōu)點(diǎn)： ()顯示質(zhì)量高 ：由于液晶顯示器的每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就不斷堅(jiān)持那種顏色和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器CRT那樣需求不斷刷新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器的畫質(zhì)高而且絕對(duì)不會(huì)閃爍，把眼睛疲勞降到最低。 ()沒有電磁輻射：傳統(tǒng)顯示器的顯示資料是熒

34、光粉，經(jīng)過(guò)電子束撞擊熒光粉而顯示，電子束在打到熒光粉上的一剎那間會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁輻射，雖然目前有許多顯示器產(chǎn)品在處置輻射問(wèn)題上進(jìn)展了比較有效的處置，盡能夠地把輻射量降到最低，但要徹底消除是困難的。相對(duì)來(lái)說(shuō)，液晶顯示器在防止輻射方面具有先天的優(yōu)勢(shì)，由于它根本就不存在輻射。在電磁波的防備方面，液晶顯示器也有本人獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，它采用了嚴(yán)厲的密封技術(shù)未驅(qū)動(dòng)電路的少量電磁波封鎖在顯示器中，而普通顯示器為了分發(fā)熱量的需求，必需盡能夠地讓內(nèi)部的電路與空氣接觸，這樣內(nèi)部電路產(chǎn)生的電磁波也就大量地向外“走漏了。 ()可視面積大：對(duì)于一樣尺寸的顯示器來(lái)說(shuō)，液晶顯示器的可視面積要更大一些。液晶顯示器的可視面積跟它的對(duì)

35、角線尺寸一樣。陰極射線管顯示器顯像管前面板周圍有一英寸左右的邊框不能用于顯示。 ()畫面效果好：與傳統(tǒng)顯示器相比，液晶顯示器運(yùn)用純平面的玻璃板，其顯示效果是平面直角的，讓人有一種耳目一新的覺得。而且液晶顯示器更容易在小面積屏幕上實(shí)現(xiàn)高分辨率。()數(shù)字式接口：液晶顯示器都是數(shù)字式的，不像陰極射線管彩顯采用模擬接口。也就是說(shuō)，運(yùn)用液晶顯示器，顯卡再也不需求像往常那樣把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)再行輸出了。實(shí)際上，這會(huì)使顏色和定位都更加準(zhǔn)確完美。 ()“身體勻稱小巧：傳統(tǒng)的陰極射線管顯示器，后面總是拖著一個(gè)笨重的射線管。液晶顯示器突破了這一限制，給人一種全新的覺得。傳統(tǒng)顯示器是經(jīng)過(guò)電子槍發(fā)射電子束到屏幕

36、，因此顯像管的管頸不能做得很短，當(dāng)屏幕添加時(shí)也必然增大整個(gè)顯示器的體積。而液晶顯示器經(jīng)過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子形狀來(lái)到達(dá)顯示目的，即使屏幕加大，它的體積也不會(huì)成正比的添加，而且在分量上比同等顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。()功率耗費(fèi)?。簜鹘y(tǒng)的顯示器內(nèi)部由許多電路組成，這些電路驅(qū)動(dòng)著陰極射線顯像管任務(wù)時(shí)，需求耗費(fèi)很大的功率，而且隨著體積的不斷增大，其內(nèi)部電路耗費(fèi)的功率一定也會(huì)隨之增大。相比而言，液晶顯示器的功耗主要耗費(fèi)在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因此耗電量比傳統(tǒng)顯示器也要小得多。LED數(shù)碼管顯示，它是一種經(jīng)過(guò)控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來(lái)顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、行情、視頻、錄像信號(hào)

37、等各種信息的顯示屏幕。LED數(shù)碼管顯示與LCD顯示相比，LED在亮度、可視角度和刷新速率等方面，都更具優(yōu)勢(shì)。LED與LCD的功耗比大約為：，而且更高的刷新速率使得LED在視頻方面有更好的性能表現(xiàn)，能提供寬達(dá)的視角，可以顯示各種文字、數(shù)字、彩色圖像及動(dòng)畫信息，也可以播放電視、錄像、VCD、DVD等彩色視頻信號(hào)，多幅顯示屏還可以進(jìn)展聯(lián)網(wǎng)播出。有機(jī)LED顯示屏的單個(gè)元素反響速度是LCD液晶屏的倍，在強(qiáng)光下也可以照看不誤，并且順應(yīng)零下度的低溫。綜合分析，本設(shè)計(jì)選用了液晶顯示屏，由于本設(shè)計(jì)是為了設(shè)計(jì)便于攜帶的一種環(huán)境監(jiān)測(cè)儀，其電源是由兩節(jié)電池提供，所以需求用功耗比較低的顯示屏，相對(duì)于數(shù)碼管顯示，液晶顯示

38、屏驅(qū)動(dòng)電壓低、功耗微小、無(wú)閃爍、對(duì)人體無(wú)危害、消費(fèi)過(guò)程自動(dòng)化、本錢低廉等都更具優(yōu)勢(shì)， 更適宜設(shè)計(jì)。. 本論文的內(nèi)容. 本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要引見本文設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的石化企業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)錢低廉、易于操作等特點(diǎn)。它利用 系列單片機(jī)的強(qiáng)大功能和可擴(kuò)展性為后盾，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)石化企業(yè)前端環(huán)境監(jiān)測(cè)，可有效實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境中溫濕度和硫化氫氣體濃度，可以實(shí)時(shí)顯示環(huán)境中的溫濕度和硫化氫氣體濃度，當(dāng)檢測(cè)到環(huán)境中溫濕度超出所限制的范圍內(nèi)或硫化氫氣體濃度超限時(shí)，監(jiān)測(cè)儀自帶的蜂鳴器發(fā)出報(bào)警提示和LED報(bào)警提示，有利于提示任務(wù)人員現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境情況，有效地防止了各種損失及事故的發(fā)生。. 本論文的內(nèi)容構(gòu)造第一章緒論，引見該課

39、題的研討背景，闡明研討的目的與意義，并對(duì)該課題相關(guān)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析及對(duì)不同方案做出闡明和比較，最后簡(jiǎn)述了本論文的內(nèi)容與構(gòu)造。第二章主要引見了本設(shè)計(jì)當(dāng)中用到的相關(guān)知識(shí)和原理，需求到達(dá)的技術(shù)目的，然后簡(jiǎn)述了設(shè)計(jì)時(shí)需求留意的技術(shù)問(wèn)題。第三章主要對(duì)系統(tǒng)的硬件進(jìn)展設(shè)計(jì)，包括傳感器的檢測(cè)模塊，電源的供電模塊、顯示模塊等各部分硬件的設(shè)計(jì)。第四章主要對(duì)系統(tǒng)的軟件進(jìn)展設(shè)計(jì)，包括總體軟件設(shè)計(jì)的構(gòu)造圖和各個(gè)模塊的流程圖及驅(qū)動(dòng)程序代碼。第五章簡(jiǎn)述對(duì)本設(shè)計(jì)的總結(jié)。第二章 系統(tǒng)組成及任務(wù)原理第二章 系統(tǒng)組成及任務(wù)原理.系統(tǒng)組成及原理本設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的石化企業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀的硬件電路主要由溫濕度檢測(cè)電路、硫化氫氣體檢測(cè)電路、顯示

40、電路、報(bào)警電路、按鍵電路等部分組成。當(dāng)監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)到空氣中的硫化氫時(shí)，硫化氫氣體分散到傳感器中，與其中的電解液發(fā)生化學(xué)反響產(chǎn)生電信號(hào)。電子線路板將電信號(hào)處置成大小與硫化氫氣體濃度成線性關(guān)系的規(guī)范信號(hào)。溫濕度傳感器用于把溫濕度轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，而硫化氫氣敏傳感器用于把氣體濃度轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，由于該電壓非常小，因此添加了放大電路對(duì)電壓進(jìn)展放大，隨后采用ADC 模塊，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，經(jīng)過(guò)單片機(jī)進(jìn)展采樣數(shù)值的處置，然后驅(qū)動(dòng)顯示電路顯示溫濕度和丈量的氣體的濃度值，并且假設(shè)當(dāng)被測(cè)氣體中有毒氣體濃度比報(bào)警電路設(shè)置的值大時(shí)，驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，提示操作人員及時(shí)采取平安處置措施。本設(shè)計(jì)的硬件

41、構(gòu)造框圖如以下圖。圖. 監(jiān)測(cè)儀的硬件構(gòu)造框圖. 任務(wù)的主要技術(shù)目的本文設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的石化企業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)錢低廉、易于操作等特點(diǎn)。它利用 系列單片機(jī)的強(qiáng)大功能和可擴(kuò)展性為后盾，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)前端有毒氣體檢測(cè)系統(tǒng)的有效對(duì)工業(yè)環(huán)境中的有毒氣體的檢測(cè)。詳細(xì)需求到達(dá)的目的如下：()可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境中的有毒氣體濃度；()可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境中的溫濕度；()LCD顯示功能，可以實(shí)時(shí)顯示環(huán)境的有毒氣體濃度和溫濕度；()具備報(bào)警功能，當(dāng)檢測(cè)到環(huán)境中的有毒氣體濃度超限時(shí)，或當(dāng)檢測(cè)到溫濕度超出所限范圍時(shí)，監(jiān)測(cè)儀可經(jīng)過(guò)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警和LED光報(bào)警提示。. 需留意的技術(shù)問(wèn)題本設(shè)計(jì)的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀是設(shè)計(jì)為便攜式設(shè)備

42、，因此儀器是靠電池供電的，所以必需仔細(xì)思索如何延伸儀器的任務(wù)時(shí)間。研發(fā)過(guò)程中，除了思索在硬件電路上運(yùn)用低功耗器件外，在軟件程序編寫上更是要留意低功耗原那么的運(yùn)用。首先，在滿足數(shù)據(jù)計(jì)算和事件處置要求的前提下，盡量降低MCU的任務(wù)時(shí)鐘，由于較高的驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘就意味著較大的電流耗費(fèi)。其次，封鎖MCU內(nèi)部未運(yùn)用的外設(shè)資源，降低不用要的電流損耗。第三，開機(jī)形狀下充分利用MCU睡眠方式，經(jīng)過(guò)定時(shí)喚醒的方式來(lái)處置數(shù)據(jù)和按鍵懇求，可以有效降低MCU功耗。留意各類傳感器的壽命各類氣體傳感器都具有一定的運(yùn)用年限，即壽命。普通來(lái)講，在便攜式儀器中，LEL 傳感器的壽命較長(zhǎng)，普通可以運(yùn)用三年左右；光離子化檢測(cè)儀的壽命為四

43、年或更長(zhǎng)一些；電化學(xué)特定氣體傳感器的壽命相對(duì)短一些，普通在一年到兩年；氧氣傳感器的壽命最短，大約在一年左右。電化學(xué)傳感器的壽命取決于其中電解液的干涸，所以假設(shè)長(zhǎng)時(shí)間不用，將其密封放在較低溫度的環(huán)境中可以延伸一定的運(yùn)用壽命。固定式儀器由于體積相對(duì)較大，傳感器的壽命也較長(zhǎng)一些。因此，要隨時(shí)對(duì)傳感器進(jìn)展檢測(cè)，盡能夠在傳感器的有效期內(nèi)運(yùn)用，一旦失效，及時(shí)改換。傳感器輸出的弱小信號(hào)易受噪聲的影響，在繪制PCB板時(shí)要留意將模擬電路和數(shù)字電路分開規(guī)劃，模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)在各自的區(qū)域內(nèi)走線，盡量相互遠(yuǎn)離、不能有交叉跨越，最后模擬地和數(shù)字地經(jīng)過(guò)單點(diǎn)銜接起來(lái)，以最大程度的降低數(shù)字電路對(duì)模擬信號(hào)的影響。留意監(jiān)測(cè)儀器

44、的丈量范圍，各類環(huán)境監(jiān)測(cè)儀都有其固定的檢測(cè)范圍。只需在其測(cè)定范圍內(nèi)完成丈量，才干保證儀器準(zhǔn)確地進(jìn)展測(cè)定。而長(zhǎng)時(shí)間超出測(cè)定范圍進(jìn)展丈量，就能夠?qū)鞲衅骱浅庥谰眯缘钠茐摹５谌?系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的這款基于單片機(jī)的便攜式石化企業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀選用了系列的ATS這款單片機(jī)作為處置器，它的系統(tǒng)硬件電路主要包括溫濕度檢測(cè)電路、硫化氫氣體檢測(cè)電路、顯示電路、報(bào)警電路、按鍵電路、電源電路等。. 單片機(jī)電路本設(shè)計(jì)選用了系列的ATS這款單片機(jī)作為處置器，它主要是對(duì)傳感器傳輸來(lái)的信號(hào)行進(jìn)采集，并對(duì)信號(hào)處置，然后驅(qū)動(dòng)顯示電路顯示現(xiàn)場(chǎng)的溫濕度和硫化氫氣體的濃度值，并且當(dāng)環(huán)境的溫濕度超出所限的范圍或硫化

45、氫氣體濃度超越了所設(shè)置的極限值時(shí)，那么會(huì)驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)。. ATS單片機(jī)本文設(shè)計(jì)的環(huán)境監(jiān)測(cè)儀以單片機(jī)為中心構(gòu)成了一個(gè)具有判別、運(yùn)算和控制才干及具有存儲(chǔ)、顯示功能的智能儀表，它所處置的信息量和數(shù)據(jù)處置義務(wù)并不非常繁重，因此他們選擇了ATMEL公司的COMS工藝的低功耗單片機(jī)ATS，相對(duì)于C，ATS有更豐富的片內(nèi)資源。例如有 k 字節(jié)的片內(nèi)EEPROM，以及字節(jié)的片內(nèi)RAM，對(duì)于本系統(tǒng)的控制程序來(lái)說(shuō)曾經(jīng)足夠，因此可以省去片外程序存儲(chǔ)器和片外RAM，降低了本錢和簡(jiǎn)化了控制電路。ATS有個(gè)位的時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，而且 個(gè)I /O 線全部可編程，時(shí)鐘可高達(dá)M，和C相比，它的運(yùn)用更加靈敏。ATS的

46、主要管腳有：XTAL 腳和XTAL 腳為振蕩器輸入輸出端口，外接MHz 晶振。RST 腳為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC 腳和VSS 腳為供電端口，分別接+V電源和接地。PP 為可編程通用I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P 端口 腳被定義為N 功能控制端口，分別與N的相應(yīng)功能管腳相銜接， 腳定義為IR輸入端， 腳和腳定義為IC總線控制端口，分別銜接N的SDAS腳和SCLS腳端口， 腳、 腳及 腳定義為握手信號(hào)功能端口，銜接主板CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整形狀進(jìn)入的控制功能。. 單片機(jī)電路單片機(jī)電路是整個(gè)便攜式環(huán)境監(jiān)測(cè)儀的中心，它在設(shè)計(jì)中的功

47、能主要是對(duì)傳感器傳輸來(lái)的信號(hào)行進(jìn)采集，并對(duì)信號(hào)處置，然后驅(qū)動(dòng)顯示電路顯示溫濕度和丈量的氣體的濃度值，當(dāng)被測(cè)氣體中有毒氣體濃度比報(bào)警電路設(shè)置的值大時(shí)，驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)。單片機(jī)電路如圖.所示。為了保證單片機(jī)的正常任務(wù)必需給它提供時(shí)鐘，單片機(jī)的時(shí)鐘方式有兩種內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。常用的方式是內(nèi)部時(shí)鐘方式，在本單片機(jī)系統(tǒng)中采用的時(shí)鐘電路方式就是內(nèi)部時(shí)鐘方式。單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL 腳和XTAL 腳分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反響元件的片外晶體一同構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接晶體與電容Cl和C構(gòu)成并聯(lián)式諧振電路，接在單片機(jī)內(nèi)

48、部放大器的反響回路中，這時(shí)內(nèi)部振蕩器便自激振蕩。復(fù)位電路也是單片機(jī)系統(tǒng)必需的部分，沒有正確的復(fù)位信號(hào)，單片機(jī)就不能正常任務(wù)。通常的單片機(jī)復(fù)位操作有上電復(fù)位、人工手動(dòng)復(fù)位和運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)視復(fù)位等。電復(fù)位是指單片機(jī)系統(tǒng)在上電時(shí)的復(fù)位操作，此復(fù)位必需保證單片機(jī)上電后能立刻進(jìn)入規(guī)定的復(fù)位形狀。人工復(fù)位是指單片機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)異常或其它情形下，需求開場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)程序時(shí)，在復(fù)位引腳RST加以復(fù)位信號(hào)而產(chǎn)生復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是經(jīng)過(guò)使復(fù)位端經(jīng)電阻與VCC電源接通而實(shí)現(xiàn)的，本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用按鍵電平復(fù)位方式。 圖. 單片機(jī)電路圖. 硫化氫濃度檢測(cè)電路本設(shè)計(jì)選用了HS-電化學(xué)式硫化

49、氫傳感器，用來(lái)檢測(cè)硫化氫這種有毒氣體的濃度，并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，接著經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大電路對(duì)電壓進(jìn)展放大，隨后經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最后送進(jìn)單片機(jī)里處置。.硫化氫傳感器氣體傳感器的主要特性：第一穩(wěn)定性，穩(wěn)定性是指?jìng)鞲衅髟谡麄€(gè)任務(wù)時(shí)間內(nèi)根本呼應(yīng)的穩(wěn)定性，取決于零點(diǎn)漂移和區(qū)間漂移。零點(diǎn)漂移是指在沒有目的氣體時(shí)，整個(gè)任務(wù)時(shí)間內(nèi)傳感器輸出呼應(yīng)的變化。理想情況下，一個(gè)傳感器在延續(xù)任務(wù)條件下，每年零點(diǎn)漂移小于%。第二靈敏度，靈敏度是指?jìng)鞲衅鬏敵鲎兓颗c被測(cè)輸入變化量之比，主要依賴于傳感器構(gòu)造所運(yùn)用的技術(shù)。大多數(shù)氣體傳感器的設(shè)計(jì)原理都采用生物化學(xué)、電化學(xué)、物理和光學(xué)。首先要思索的是選擇一種敏感

50、技術(shù)，它對(duì)目的氣體的閥限制或最低爆炸限的百分比的檢測(cè)要有足夠的靈敏性。第三選擇性，選擇性也被稱為交叉靈敏度。可以經(jīng)過(guò)丈量由某一種濃度的干擾氣體所產(chǎn)生的傳感器呼應(yīng)來(lái)確定。這個(gè)呼應(yīng)等價(jià)于一定濃度的目的氣體所產(chǎn)生的傳感器呼應(yīng)。這種特性在追蹤多種氣體的運(yùn)用中是非常重要的，由于交叉靈敏度會(huì)降低丈量的反復(fù)性和可靠性，理想傳感器應(yīng)具有高靈敏度和高選擇性。第四抗腐蝕性，抗腐蝕性是指?jìng)鞲衅鞅┞队诟唧w積分?jǐn)?shù)目的氣體中的才干。在氣體大量走漏時(shí)，探頭應(yīng)可以接受期望氣體體積分?jǐn)?shù)倍。在前往正常任務(wù)條件下，傳感器漂移和零點(diǎn)校正值應(yīng)盡能夠小。氣體傳感器的根本特征，即靈敏度、選擇性以及穩(wěn)定性等，主要經(jīng)過(guò)資料的選擇來(lái)確定。選擇適

51、當(dāng)?shù)馁Y料和開發(fā)新資料，使氣體傳感器的敏感特性到達(dá)最優(yōu)。本設(shè)計(jì)是用于檢測(cè)硫化氫這種有毒氣體的濃度的，所以本設(shè)計(jì)的傳感器選用了HS-電化學(xué)式硫化氫傳感器。它對(duì)于氣體濃度的輸出具有突出的直線性。對(duì)氣體具有突出的選擇性。具有極高的穩(wěn)定性和反復(fù)再現(xiàn)性。高溫或高濕環(huán)境下具有突出的耐久性。具有良好的靈敏特性、體積小、分量輕、運(yùn)用方便。由于本身不發(fā)熱，所以電力耗費(fèi)為零，電池可以驅(qū)動(dòng)。本體構(gòu)造的機(jī)械性能穩(wěn)定，對(duì)落地或撞擊具有極高的耐久性能。 適用于工業(yè)用HS報(bào)警器、監(jiān)測(cè)用便攜式檢測(cè)報(bào)警器、HS濃度計(jì)、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀等。 本設(shè)計(jì)采用的硫化氫電化學(xué)傳感器型號(hào)為HS-，特性目的：正常檢測(cè)范圍是- ppm，靈敏度為 . .

52、 A/ppm，底電流 ： . A，基線漂移- ：相當(dāng)于 .ppm HS，分辨率為 . ppm，呼應(yīng)時(shí)間T 小于 秒，線性度為線性，長(zhǎng)期穩(wěn)定性小于% 信號(hào)值/月。任務(wù)條件：任務(wù)溫度為 - ，任務(wù)濕度為 %RH 無(wú)冷凝，任務(wù)壓力為 kPa，偏壓為 mV，儲(chǔ)存時(shí)間為 個(gè)月RAE公用包裝盒中，儲(chǔ)存溫度為 ，運(yùn)用壽命為 年，質(zhì)保期為 交貨后 個(gè)月。圖. 硫化氫傳感器外形.硫化氫濃度檢測(cè)電路圖. 硫化氫濃度檢測(cè)電路圖一圖.硫化氫濃度檢測(cè)電路圖硫化氫濃度檢測(cè)電路如圖.、圖.所示，硫化氫濃度檢測(cè)電路由傳感器檢測(cè)、運(yùn)算放大電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路組成。本設(shè)計(jì)選用了HS-電化學(xué)式硫化氫傳感器，用來(lái)檢測(cè)硫化氫氣體的濃

53、度并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，接著經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器OPA對(duì)電壓進(jìn)展放大，隨后經(jīng)過(guò)ADC把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，其中兩個(gè)LS分頻器是為ADC提供任務(wù)頻率的，最后將數(shù)字信號(hào)送進(jìn)單片機(jī)里處置。圖. 硫化氫濃度檢測(cè)電路圖二.溫濕度檢測(cè)電路本設(shè)計(jì)采用DHT數(shù)字溫濕度傳感器來(lái)檢測(cè)溫濕度，它具有質(zhì)量杰出、超快呼應(yīng)、抗干擾才干強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。它由電阻式感濕元件和NTC測(cè)溫元件組成，分別用于感應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的溫濕度。DHT在任務(wù)時(shí)，需求主機(jī)發(fā)送一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，然后等待器件呼應(yīng)并經(jīng)過(guò)一系列的處置，最后在LCD液晶顯示屏上分別顯示出現(xiàn)場(chǎng)的溫濕度。 . DHT數(shù)字溫濕度傳感器DHT數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度

54、復(fù)合傳感器。它運(yùn)用公用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與杰出的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能位單片機(jī)相銜接。該產(chǎn)品具有質(zhì)量杰出、超快呼應(yīng)、抗干擾才干強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT傳感器都在極為準(zhǔn)確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)展校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的方式儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處置過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸間隔 可達(dá)米以上，使其成為各類運(yùn)用甚至最為苛刻的運(yùn)用場(chǎng)所的最正確選擇。產(chǎn)品為 針單排引腳封裝。銜接方便，特殊封裝方式可根據(jù)用戶需求而提供。DH

55、T數(shù)字溫濕度傳感器技術(shù)參數(shù)為：供電電壓： .V DC；輸 出： 單總線數(shù)字信號(hào)；丈量范圍： 濕度-%RH， 溫度；丈量精度： 濕度+-%RH；溫度+-；分 辨 率： 濕度%RH， 溫度；互 換 性： 可完全互換 ；長(zhǎng)期穩(wěn)定性： %RH/年。. 溫濕度檢測(cè)電路溫濕度檢測(cè)電路圖如圖.所示。該電路是經(jīng)過(guò)ATS單片機(jī)與DHT銜接丈量環(huán)境的溫濕度值，銜接時(shí)僅需求單條口線即可實(shí)現(xiàn)微處置器DHT的雙向通訊。在運(yùn)用中不需求任何外圍元件，被測(cè)溫濕度經(jīng)過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)到位的數(shù)字方式串行輸出。圖. 溫濕度檢測(cè)電路圖. 顯示電路氣體檢測(cè)儀器的顯示屏有兩種類型，分別是液晶顯示與數(shù)碼管顯示，它們都有各自的優(yōu)缺陷。液晶顯示資料

56、優(yōu)點(diǎn)有：驅(qū)動(dòng)電壓低、功耗微小、可靠性高、顯示信息量大、彩色顯示、無(wú)閃爍、對(duì)人體無(wú)危害、消費(fèi)過(guò)程自動(dòng)化、本錢低廉、可以制成各種規(guī)格和類型的液晶顯示器，便于攜帶等。因此選用液晶的顯示屏LCD，它微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧，非常適宜用在袖珍式儀表和低功耗運(yùn)用系統(tǒng)中。圖. LCD顯示屏LCD屬于字符型液晶，可以同時(shí)顯示x即個(gè)字符列行。他們普通以表示高電平，表示低電平。液晶也叫字符型液晶它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有假設(shè)干個(gè)X或者X等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正由于如此所

57、以他不能顯示圖形。采用規(guī)范的腳接口，其中：第腳：VSS為電源地。第腳：VDD接V電源正極。第腳：V為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影，運(yùn)用時(shí)可以經(jīng)過(guò)一個(gè)K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第腳：RS為存放器選擇，高電平“時(shí)選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平常選擇指令存放器。第腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平“時(shí)進(jìn)展讀操作，低電平“時(shí)進(jìn)展寫操作。第腳：E或EN端為使能enable端。第腳：DD為位雙向數(shù)據(jù)端。第腳：空腳或背燈電源。腳背光正極，腳背光負(fù)極。液晶電路如圖.所示。圖. 液晶LCD電路圖 . 報(bào)警電路本設(shè)計(jì)采用壓電式有源蜂鳴器，只需對(duì)驅(qū)動(dòng)口輸出驅(qū)動(dòng)電平并經(jīng)過(guò)

58、三極管放大驅(qū)動(dòng)電流就能使蜂鳴器發(fā)出聲音。當(dāng)采集濃度值超越報(bào)警設(shè)定值時(shí)，蜂鳴器那么發(fā)出聲音報(bào)警。. 蜂鳴器蜂鳴器是一種一體化構(gòu)造的電子訊響器，采用直流電壓供電蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。報(bào)警電路采用壓電式有源蜂鳴器，有源蜂鳴器直接接上額定電源就可延續(xù)發(fā)聲；而無(wú)源蜂鳴器那么和電磁揚(yáng)聲器一樣，需求接在音頻輸出電路中才干發(fā)聲。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。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后.V直流任務(wù)電壓，多諧振蕩器起振，輸出.kHZ的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推進(jìn)壓電蜂鳴片發(fā)

59、聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank陶瓷資料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank電極，經(jīng)極化和老化處置后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一同。電磁式蜂鳴器：電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流經(jīng)過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地震動(dòng)發(fā)聲。由于有源蜂鳴器是直流電壓驅(qū)動(dòng)的，不需求利用交流信號(hào)進(jìn)展驅(qū)動(dòng)，只需對(duì)驅(qū)動(dòng)口輸出驅(qū)動(dòng)電平并經(jīng)過(guò)三極管放大驅(qū)動(dòng)電流就能

60、使蜂鳴器發(fā)出聲音，很簡(jiǎn)單，這里就不對(duì)自激蜂鳴器進(jìn)展闡明了。這里只對(duì)必需用/duty 的方波信號(hào)進(jìn)展驅(qū)動(dòng)的他激蜂鳴器進(jìn)展闡明。單片機(jī)驅(qū)動(dòng)他激蜂鳴器的方式有兩種：一種是PWM 輸出口直接驅(qū)動(dòng)，另一種是利用I/O 定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)波形對(duì)蜂鳴器進(jìn)展驅(qū)動(dòng)。PWM 輸出口直接驅(qū)動(dòng)是利用PWM 輸出口本身可以輸出一定的方波來(lái)直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。在單片機(jī)的軟件設(shè)置中有幾個(gè)系統(tǒng)存放器是用來(lái)設(shè)置PWM 口的輸出的，可以設(shè)置占空比、周期等等，經(jīng)過(guò)設(shè)置這些存放器產(chǎn)生符合蜂鳴器要求的頻率的波形之后，只需翻開PWM 輸出，PWM 輸出口就能輸出該頻率的方波，這個(gè)時(shí)候利用這個(gè)波形就可以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器了。比如頻率為Hz 的蜂鳴器