H2S濃度傳感報(bào)警系統(tǒng)資料

摘要PAGE2PAGE22摘要設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為核心控制芯片,通過(guò)傳感器采集空氣中H2S濃度，并采用蜂鳴器報(bào)警和LED發(fā)光雙重報(bào)警,有效提高了報(bào)警效率和質(zhì)量,提升了生產(chǎn)安全性[1]。本文給出了報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、聲光報(bào)警原理并從軟件和硬件兩個(gè)方面給出了設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方案，同時(shí)進(jìn)行了對(duì)設(shè)計(jì)電路仿真分析。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；H2S；報(bào)警；仿真。AbstractDesignusesAT89C51microcontrollerasthecorecontrolchip,collecttheconcentrationofH2Sintheairbysensor,anduseLEDlightandbuzzeralarmasdualalarm,itcaneffectivelyimprovetheefficiencyandquality,enhanceproductionsafety.Thispapergivesanalarmsystemdesign,soundandlightalarmdesignprinciples,givesandesignmathodbothinsoftwareandhardwareandgivessimulationforthecircuit.KeyWords:microcontroller；H2S；alarm；simulation目錄目錄摘要 1Abstract 2第1章緒論 41.1研究背景及意義 41.3基本原理 4第2章設(shè)計(jì)方案 52.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 52.2H2S濃度采集模塊 62.3電源電路模塊 72.4放大電路模塊 8.2.5AD轉(zhuǎn)換電路 82.6控制報(bào)警電路 102.7濃度顯示電路 10第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 113.1單片機(jī)最小系統(tǒng) 113.2電源電路設(shè)計(jì) 113.3放大電路設(shè)計(jì) 123.4報(bào)警及顯示電路仿真分析 133.5總體電路原理圖 13第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 144.1主程序流程圖 144.2lcd顯示驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 164.3ADC0809驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 18第5章總結(jié) 19參考文獻(xiàn) 19致謝 21附錄 22正文第1章緒論1.1研究背景及意義工業(yè)革命之后，我們?nèi)祟?lèi)社會(huì)的生產(chǎn)力得到了很大的提升，然而在生活生產(chǎn)當(dāng)中我們也會(huì)面臨很多問(wèn)題。在石油化工行業(yè)我們會(huì)接觸很多氣體，其中有很多氣體都是對(duì)人體有害的，比如一氧化碳，氯氣，氨氣，硫化氫等氣體，在空氣中到達(dá)一定濃度就會(huì)危害人體健康，甚至使人致死。因此，對(duì)空氣中有害氣體的檢測(cè)就顯得尤為重要，這直接關(guān)系到我們的生命健康[2]。硫化氫作為有毒氣體的一個(gè)成員，其對(duì)人體的危害非常大，輕則使人頭昏乏力，意識(shí)模糊，重則也可能致人死亡。當(dāng)其在空氣中濃度很小的時(shí)候，我們只能感受到輕微的臭味，隨著濃度慢慢增加臭味變得明顯，但是當(dāng)濃度再增大的時(shí)候，我們便不能再察覺(jué)到其味道，這時(shí)候便開(kāi)始對(duì)人體進(jìn)行麻痹，并產(chǎn)生危害，如果其濃度繼續(xù)增加，后果將不堪設(shè)想[3]。為此，研究對(duì)其濃度的檢測(cè)非常意義，我們可以通過(guò)儀器或者儀表，將當(dāng)前空氣中H2S的濃度顯示出來(lái)，并且對(duì)其上限進(jìn)行設(shè)置，使其濃度增加到這一上限之后進(jìn)行報(bào)警提示，這樣我們就不會(huì)因其濃度過(guò)高而造成身體危害。1.3基本原理氣體傳感器是這樣一個(gè)裝置，他可以將被測(cè)氣體的濃度轉(zhuǎn)換為與其成一定映射關(guān)系的電壓或者電流信號(hào)進(jìn)行輸出。表面波器件的波速和頻率會(huì)，會(huì)因?yàn)橥饷鏆怏w濃度的變化而產(chǎn)生變化，氣體傳感器就是運(yùn)用此屬性在氣敏薄膜壓電晶體表面使用的是涂有一層氣體的選擇性吸附，壓電晶體移位表面聲波頻率造成的；不同程度的氣體濃度的變化，膜的質(zhì)量和導(dǎo)電性也不同，這是由表面聲波頻率的變化引起的不同，通過(guò)改變表面聲波頻率測(cè)量可以反應(yīng)氣體濃度的準(zhǔn)確[4]。我們可以通過(guò)以上原理來(lái)把空氣中氣體的濃度值轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以供電路來(lái)進(jìn)行處理。在得到電信號(hào)之后，并不能保證變壓或者電流的值有足夠大可以直接被控制模塊進(jìn)行采集，在此需要連接一個(gè)放大電路，然后送至控制器以進(jìn)行控制報(bào)警等操作[5]。控制器一般有電路或者微處理芯片來(lái)完成，主要是采集到信號(hào)然后處理信號(hào)，在達(dá)到限定值時(shí)做出反應(yīng)。報(bào)警器是一種為了保護(hù)或者是預(yù)防而設(shè)定的，就是在危險(xiǎn)出現(xiàn)之前或者某些事件發(fā)生之后，通過(guò)聲音、光等形式來(lái)通知我們。采用單片機(jī)作為核心控制芯片的報(bào)警器越來(lái)越得到了廣泛的應(yīng)用，它可以對(duì)周?chē)h(huán)境做出感測(cè)，然后通過(guò)程序來(lái)設(shè)置觸發(fā)報(bào)警裝置，這樣可以避免人們生命財(cái)產(chǎn)的所害[6]。第2章設(shè)計(jì)方案2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)需要完成對(duì)氣體濃度的采集處理，以及報(bào)警燈任務(wù)，這里我們進(jìn)行了簡(jiǎn)單的總體方案論證，并分析其優(yōu)缺點(diǎn)最終確定最優(yōu)方案。方案一：采用模擬電路實(shí)現(xiàn)氣體采集電路負(fù)責(zé)對(duì)氣體的采集，將采集的氣體接入一個(gè)集成運(yùn)放構(gòu)成的電壓比較器，設(shè)定好門(mén)限電壓之后，當(dāng)輸入電壓超多預(yù)定值之后就會(huì)輸出，否則不輸出，這樣就可以在氣體濃度達(dá)到一定值之后輸出電壓進(jìn)行報(bào)警。報(bào)警電路采用振蕩器加蜂鳴器構(gòu)成。這樣設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)迅速，但是不能進(jìn)行對(duì)當(dāng)前氣體濃度的實(shí)時(shí)顯示[7]。方案二:模擬電路負(fù)責(zé)對(duì)濃度進(jìn)行采集放大，然后通過(guò)AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。采集到氣體濃度之后，便通過(guò)放大電路將其進(jìn)行放大，然后進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換之后，便只有數(shù)字信號(hào)，這時(shí)就可以通過(guò)數(shù)字芯片或者單片機(jī)等電路進(jìn)行控制，對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后輸出顯示。并且使用單片機(jī)可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)顯示報(bào)警等功能。在分析了以上兩種方案之后，我們從設(shè)計(jì)的成本，功能以及開(kāi)發(fā)周期本設(shè)計(jì)要求等方面進(jìn)行了綜合考慮，最終選用后者作為最終的設(shè)計(jì)方案。根據(jù)設(shè)計(jì)的方案我們確定了具體的設(shè)計(jì)規(guī)劃，即該設(shè)計(jì)采用單片機(jī)作為控制器，主要組成部件有電源電路、氣體濃度采集電路、信號(hào)放大電路、報(bào)警電路，如圖2-1所示。電源電路電源電路氣體傳感器放大電路單片機(jī)統(tǒng)AD轉(zhuǎn)換電路報(bào)警電路圖2-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖在給出系統(tǒng)總體的方案的規(guī)劃之后，下面就對(duì)每一個(gè)具體的實(shí)現(xiàn)模塊進(jìn)行詳細(xì)的討論。2.2H2S濃度采集模塊H2S濃度采集模塊采用MQ136氣體傳感器。該氣體傳感器具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如說(shuō)響應(yīng)或恢復(fù)快，靈敏度相對(duì)很高，測(cè)試電路比較簡(jiǎn)單，工作時(shí)的穩(wěn)定性很好，非常適用于對(duì)我們生活的大氣環(huán)境中包含的硫化氫的濃度進(jìn)行探測(cè)[8]。其測(cè)量電路如圖2-2所示：圖2-2測(cè)量電路圖2-3給出了這種器件的靈敏特性曲線(xiàn)，其中Rs為該傳感器在不同氣體，不同濃度時(shí)的阻值而R0則是該器件在清潔的氣體環(huán)境中的阻值。要想精準(zhǔn)的測(cè)量該氣體的濃度值，我們除了考慮這些因素之外還需要考慮環(huán)境的溫度濕度等情況[9]。圖2-3MQ136靈敏度特性2.3電源電路模塊電源電路是現(xiàn)在電子產(chǎn)品中必不可少的一部分，因?yàn)楝F(xiàn)在的電子產(chǎn)品多由數(shù)字器件組成，然而這些數(shù)字器件，都是通過(guò)0，,1信號(hào)的變換來(lái)工作的，因此都需要穩(wěn)定的直流電源。本設(shè)計(jì)中，對(duì)電源模塊的設(shè)計(jì)也是非常重視，在這里對(duì)其實(shí)現(xiàn)的具體方案進(jìn)行了簡(jiǎn)要的論證。方案一：采用分立元件的電源電路來(lái)實(shí)現(xiàn)電源電路通常包括變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓等步驟，穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)是一個(gè)直流穩(wěn)壓電源最重要的一部分了，可以采用穩(wěn)壓二極管進(jìn)行基準(zhǔn)電壓的給定，然后三極管進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)來(lái)穩(wěn)定電壓，最終輸出一個(gè)穩(wěn)定的電壓值。整個(gè)電源電路的組成全部由分立的電子元器件組成，不涉及任何集成芯片。這樣的設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足數(shù)字芯片對(duì)穩(wěn)定的直流電源的需求，但是在穩(wěn)定性上，性?xún)r(jià)比上以及開(kāi)發(fā)調(diào)試難度上都存在很多缺陷[10]。方案二：通過(guò)集成穩(wěn)壓芯片來(lái)設(shè)計(jì)電源電路的穩(wěn)壓部分在220V的交流電源進(jìn)行變壓，整流濾波處理之后，我們采用一個(gè)集成的穩(wěn)壓芯片進(jìn)行穩(wěn)壓處理，然后將穩(wěn)定的之流電壓進(jìn)行輸出。這樣做，可以很方便我們實(shí)現(xiàn)電路的搭建，而且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，為我們省區(qū)了很多成本。綜合考慮之后，我們最終選擇集成穩(wěn)壓芯片作為電源的穩(wěn)壓模塊進(jìn)行電源的設(shè)計(jì)，具體的電路實(shí)現(xiàn)方式將在下一章進(jìn)行研究。2.4放大電路模塊在傳感器采集到信號(hào)之后，我們不能保證采集到的信號(hào)足夠大，可以直接供控制模塊進(jìn)行處理，為此我們需要在送往下一級(jí)之前先進(jìn)行信號(hào)的放大處理，這里給出了兩種信號(hào)的放大方案：方案一：使用三極管等分立器件組成具有放大能力的電路三極管通過(guò)調(diào)節(jié)其靜態(tài)工作點(diǎn)可以改變其工作狀態(tài)，調(diào)節(jié)適當(dāng)我們就可以使其工作在放大狀態(tài)，即輸出的電流或者電壓會(huì)隨輸入進(jìn)行放大處理變化。這樣我們完全可利用三極管來(lái)搭建我們需要的放大電路。但是采用這種方法搭建的電路存在很多缺陷，比如放大比例較小，不穩(wěn)定等，而且實(shí)現(xiàn)起來(lái)需要用到很多器件，很不方便，性?xún)r(jià)比不高。方案二：采用集成的運(yùn)算放大器構(gòu)成一個(gè)比例放大電路集成的運(yùn)算放大器在穩(wěn)定性上，放大倍數(shù)上以及功率上都非常有優(yōu)勢(shì)，這就為我們?cè)O(shè)計(jì)放大電路提供了很多便利。使用集成運(yùn)放，配合反饋電阻可以組成一個(gè)同相比例放大電路，輸出將輸入放大并隨其變化。這樣的放大電路穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也是非常的方便[11]。本設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候力求精簡(jiǎn)，可靠，成本低，為此我們選用第二種方案作為放大模塊的實(shí)現(xiàn)方法。.2.5AD轉(zhuǎn)換電路由氣體傳感器采集到的濃度信號(hào)經(jīng)過(guò)放大處理之后仍然是模擬信號(hào)。然而單片機(jī)作為一種微控制器，只能處理數(shù)字信號(hào)，因此在進(jìn)入單片機(jī)處理之前需要先進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。通過(guò)查閱資料我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的AD轉(zhuǎn)換器主要有以下幾種很多，我們就本設(shè)計(jì)的需要對(duì)AD的選擇做了簡(jiǎn)單的討論，首先提供以下幾種方案：方案一：采用并行比較A/D轉(zhuǎn)換器并行模數(shù)轉(zhuǎn)換器如ADC0809等，其采樣率高達(dá)1GSPS以上，可實(shí)現(xiàn)非常迅速的轉(zhuǎn)換，通常被稱(chēng)之為“FlashADC。它是由一個(gè)電阻分壓器，比較器，四分量編碼器緩沖區(qū)等結(jié)構(gòu)組成，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行逐次的進(jìn)行比對(duì)得到最終的輸入值。這種方案可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的快速等要求，但是精度相對(duì)較低。方案二：采用逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器逐次逼近型ADC是應(yīng)用非常廣泛的模數(shù)轉(zhuǎn)換方式，這一類(lèi)型轉(zhuǎn)換器有很多優(yōu)點(diǎn)，比如速度快，可達(dá)1MSPS；功耗相當(dāng)?shù)?；在不要求很高分辨率時(shí)，價(jià)格相對(duì)比較低。然而，在要求分辨率較高或者對(duì)信號(hào)調(diào)理上都會(huì)造成很多費(fèi)用，使成本明顯增加[12]。方案三：采用積分型A/D轉(zhuǎn)換器積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用也非常的廣泛，它的基本原理是通過(guò)輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成兩積分平均值的時(shí)間間隔成正比。同時(shí)，這一時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。它的優(yōu)點(diǎn)非常明顯，主要有功耗低成本低，分辨率很高，但是它也有轉(zhuǎn)化率低的缺點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中在對(duì)AD轉(zhuǎn)換器的選擇之前現(xiàn)對(duì)H2S的靈敏度特性進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析。在圖2-3中我們可以看到，濃度的變化并不是隨電阻的比值成線(xiàn)性關(guān)系的，其橫縱坐標(biāo)都是以10的倍數(shù)進(jìn)行遞增的，且起始坐標(biāo)也不一致。通過(guò)數(shù)學(xué)分析我們發(fā)現(xiàn)其關(guān)系近似呈反比例的關(guān)系。而我們需要測(cè)量的濃度范圍主要集中在低濃度段，這里電阻的變化對(duì)濃度影響不大，因此足夠?qū)舛冗M(jìn)行相對(duì)精度比較高的測(cè)量?？紤]到這些之后我們?cè)谶x用模數(shù)轉(zhuǎn)換器的時(shí)候，可以不必選擇精度很高的轉(zhuǎn)換器，而對(duì)于轉(zhuǎn)化速率要求相對(duì)較高，即我們需要在出現(xiàn)變化時(shí)能夠迅速得到響應(yīng)，為此我們選擇并行比較型的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，這里選用ADC0809。2.6控制報(bào)警電路本設(shè)計(jì)的總體的控制報(bào)警的方案的討論在前邊已經(jīng)給出，這里我們重點(diǎn)對(duì)具體控制芯片的選擇進(jìn)行簡(jiǎn)要的討論，核心控制芯片的選擇我們提供了兩種方案。方案一：選用51內(nèi)核的8位單片機(jī)51單片機(jī)具有32個(gè)輸入輸出端口，并且有定時(shí)器，外部中斷定設(shè)備，可以編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)其控制操作，而且其價(jià)格相當(dāng)便宜，開(kāi)發(fā)成本很小，在處理基本功能電路上有很大優(yōu)勢(shì)。但是處理的任務(wù)如果太過(guò)復(fù)雜，或者需要運(yùn)行操作系統(tǒng)等程序則不能滿(mǎn)足需求。方案二：采用32位的ARM芯片ARM芯片相比于8位或者16位的普通單片機(jī)最大的特點(diǎn)就是，它可以移植操作系統(tǒng)，這一點(diǎn)很大程度上方便了其在嵌入式領(lǐng)域的發(fā)展。但是這種芯片的開(kāi)發(fā)板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴。綜合考慮到兩種控制芯片的性?xún)r(jià)比以及本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的功能，我們最終選用方案一中的51內(nèi)核的單片機(jī)作為控制芯片，本設(shè)計(jì)選用AT89C51單片機(jī)。這樣將采集的濃度信號(hào)經(jīng)過(guò)放大處理AD轉(zhuǎn)換之后由單片機(jī)進(jìn)行處理，可以設(shè)定濃度上限超過(guò)預(yù)定值之后就進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警電路采用LED閃爍和蜂鳴器報(bào)警的雙報(bào)警方式，由單片機(jī)統(tǒng)一控制[13]。2.7濃度顯示電路對(duì)采集的濃度信息進(jìn)行顯示出來(lái)以供工作人員及時(shí)勘查也是至關(guān)重要的。本設(shè)計(jì)的顯示模塊有兩種方案可供選擇。方案一：采用數(shù)碼管顯示可通過(guò)單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示，將濃度信息經(jīng)過(guò)處理之后在數(shù)碼管上顯示出來(lái)。數(shù)碼管用于顯示可以很直觀(guān)方便的看到當(dāng)前的濃度數(shù)值，而且其價(jià)格低廉，實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單。但是其顯示內(nèi)容僅能局限于數(shù)字，而且顯示占用單片機(jī)的端口資源較多，或者需要其他硬件的配合，這樣對(duì)開(kāi)發(fā)帶來(lái)了不便。方案二：采用lcd1602液晶屏進(jìn)行顯示通過(guò)單片機(jī)編程控制可以使lcd顯示數(shù)字字母等字符，且顯示穩(wěn)定。Lcd顯示屏可以進(jìn)行多種字符的顯示，而且我們的單片機(jī)只需將需要顯示的內(nèi)容傳送過(guò)去即可，這樣很方便我們進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，但是液晶顯示屏的價(jià)格相對(duì)較高，會(huì)增加開(kāi)發(fā)的成本[14]。在充分考慮本設(shè)計(jì)需要的功能之后，我們選用液晶顯示當(dāng)前濃度值。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)由單片機(jī)、晶振、復(fù)位電路、以及電源接口等設(shè)備組成，其電路原理圖如圖3-1所示。圖3-1最小系統(tǒng)3.2電源電路設(shè)計(jì)電源電路主要是將220V的交流電源轉(zhuǎn)換為5V的可供單片機(jī)及其他芯片使用的直流電源。主要實(shí)現(xiàn)方法為通過(guò)降壓變壓器將220V的交流電源轉(zhuǎn)變?yōu)?V的交流電，然后通過(guò)橋式整流電路將交流電轉(zhuǎn)變成直流電，然后通過(guò)穩(wěn)壓芯片7805進(jìn)行穩(wěn)壓最后轉(zhuǎn)變?yōu)?V的之流電壓。設(shè)計(jì)的電路圖如圖3-2所示。圖3-2電源電路3.3放大電路設(shè)計(jì)放大電路最終選用的是由集成運(yùn)放構(gòu)成的比例放大電路，其具體實(shí)現(xiàn)電路如圖3-3所示。圖3-3放大電路其中，放大比例由反饋電阻R1并配合R2來(lái)控制，其運(yùn)算關(guān)系為A=1+R1/R2。3.4報(bào)警及顯示電路仿真分析報(bào)警電路是單片機(jī)控制的，當(dāng)氣體濃度達(dá)到預(yù)定值之后單片機(jī)就會(huì)控制蜂鳴器和LED進(jìn)行報(bào)警。顯示電路是有單片機(jī)的P0口連接lcd1602的數(shù)據(jù)接口并將控制引腳接入單片機(jī)的IO口，報(bào)警及電路主要包括單片機(jī)，LED，蜂鳴器和lcd1602[15]。本設(shè)計(jì)的報(bào)警及顯示電路使用protues進(jìn)行了仿真分析，通過(guò)仿真圖可以很直觀(guān)的看到設(shè)計(jì)的預(yù)期效果，并方便了程序的調(diào)試與設(shè)計(jì)，仿真效果如圖3-4所示。圖3-4仿真效果圖3.5總體電路原理圖在完成了對(duì)每一個(gè)子模塊的電路的設(shè)計(jì)之后，我們給出了最終的總體電路原理圖，如圖3-5所示。圖3-5總體原理圖第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1主程序流程圖在程序的主程序流程圖中，我們完成了主程序的基本思路的設(shè)計(jì)，即通過(guò)單片機(jī)采集傳感器傳來(lái)的數(shù)據(jù)，然后調(diào)用ADC0809來(lái)講數(shù)據(jù)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，處理轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，調(diào)用lcd1602顯示程序進(jìn)行氣體濃度的顯示。當(dāng)氣體濃度達(dá)到一定值時(shí)，單片機(jī)就會(huì)調(diào)用報(bào)警程序。在報(bào)警程序中設(shè)置了單片機(jī)的蜂鳴器的啟動(dòng)和led的閃爍。具體的程序流程圖如圖4-1所示。報(bào)警報(bào)警程序開(kāi)始LCD顯示數(shù)據(jù)處理啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換初始化是否超過(guò)上限結(jié)束NYNY圖4-1程序流程圖主程序中給出了程序各個(gè)部件的初始化操作，并完成了數(shù)據(jù)處理等操作。在對(duì)讀入的電壓信號(hào)進(jìn)行處理時(shí)考慮到傳感器的靈敏特性并不是呈線(xiàn)性變化的，為此我們?cè)谶@里進(jìn)行了簡(jiǎn)要處理，并將讀入的整形數(shù)據(jù)最終處理成一個(gè)double類(lèi)型的變量進(jìn)行輸出顯示[16]。其主要程序代碼如下：voidmain(){ doublex=0; doubley=0; doublem=0; uintCount=0; TMOD=0x02; TH0=0x14; TL0=0x00; IE=0x82; TR0=1; Int_lcd(); while(1) { SPK=0;OE=0;ST=0;ST=1;ST=0; while(EOC==0); OE=1; m=P1;x=m/51; y=10/x; if(y>=20) { sprintf(Prompt,"error"); SPK=1; } else sprintf(Prompt,"concentration:%5.2fppm",y); Sh_str(0,0,Prompt); Sh_str(0,1,Prompt+16); }}4.2lcd顯示驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)Lcd顯示驅(qū)動(dòng)程序中主要包括lcd的初始化，lcd1602與單片機(jī)的接口定義以及單片機(jī)對(duì)lcd1602的讀寫(xiě)設(shè)置[17]。對(duì)其部分程序代碼作簡(jiǎn)要分析如下：首先進(jìn)行寫(xiě)LCD命令，這里主要是編寫(xiě)LCD寫(xiě)的命令，先進(jìn)行忙等待，然后選擇命令寄存器，按照時(shí)序要求進(jìn)行寫(xiě)命令操作，具體程序如下：voidW_cmd_lcd(ucharcmd){ while((Busy_CK()&0x80)==0x80); RS=0;RW=0;EN=0; P0=cmd;EN=1;Delay_ms(1);EN=0;} 在完成寫(xiě)命令操作之后，進(jìn)行寫(xiě)數(shù)據(jù)的操作，具根據(jù)時(shí)序要求進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送，其中也是先進(jìn)性忙等待，然后對(duì)應(yīng)寫(xiě)數(shù)據(jù)命令，具體實(shí)現(xiàn)程序如下：voidW_data(uchardat){ while((Busy_CK()&0x80)==0x80); RS=1;RW=0;EN=0;P0=dat;EN=1;Delay_ms(1);EN=0;}之后進(jìn)行初始化操作，代碼如下：voidInt_lcd(){ W_cmd_lcd(0x38);Delay_ms(1); W_cmd_lcd(0x01);Delay_ms(1); W_cmd_lcd(0x06);Delay_ms(1); W_cmd_lcd(0x0c);Delay_ms(1); }下面是寫(xiě)字符函數(shù)，其中設(shè)置了顯示的起始位置，并通過(guò)一個(gè)for循環(huán)來(lái)進(jìn)行16次的寫(xiě)數(shù)據(jù)操作完成對(duì)字符的寫(xiě)操作。voidSh_str(ucharx,uchary,uchar*str){ uchari=0; if(y==0)W_cmd_lcd(0x80|x); if(y==1)W_cmd_lcd(0xc0|x); for(i=0;i<16;i++) { W_data(str[i]); }}4.3ADC0809驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)ADC0809的驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)主要包括ADC0809與單片機(jī)的接口定義，ADC0809的使能控制以及AD轉(zhuǎn)換速率的設(shè)置。其部分程序代碼如下： SPK=0; OE=0; ST=0;ST=1;ST=0; while(EOC==0); OE=1; 其時(shí)鐘信號(hào)由定時(shí)器提供，程序如下：voidTimer0_INT()interrupt1{ TH0=0x14; TL0=0x00; CLK=~CLK;}程序中通過(guò)設(shè)定定時(shí)寄存器的初始值，來(lái)確定需要多久之后能夠溢出而執(zhí)行對(duì)應(yīng)的中斷子程序，在中斷子程序中又重新設(shè)定定時(shí)初值再次進(jìn)行計(jì)時(shí)[18]。定時(shí)器的初始化如下：TMOD=0x02; TH0=0x14; TL0=0x00; IE=0x82; TR0=1; 其中設(shè)定了其工作模式為定時(shí)器模式，定時(shí)初值為20，并給出了中斷的優(yōu)先級(jí)以及觸發(fā)方式。第5章總結(jié)本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了將H2S濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并顯示報(bào)警的設(shè)計(jì)，并且完成了基本功能的仿真。對(duì)電源電路，氣體采集傳感器，放大電路，報(bào)警電路以及AD轉(zhuǎn)換等模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行了理論的論證，并進(jìn)行了AD轉(zhuǎn)換，報(bào)警電路以及顯示電路都進(jìn)行仿真分析。對(duì)主要模塊的方案設(shè)計(jì)都給出了具體的論證分析，并從實(shí)際需求方面給出了最終的方案選擇。設(shè)計(jì)最終實(shí)現(xiàn)了采集其他濃度并進(jìn)行顯示報(bào)警的任務(wù)，方便了我們?cè)谶M(jìn)行工作時(shí)進(jìn)行空氣質(zhì)量的檢測(cè)，保證我們不受H2S氣體的侵害。通過(guò)這一設(shè)計(jì)，我的專(zhuān)業(yè)這是得到了提升，具有了整體設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的能力，并了解了環(huán)境監(jiān)測(cè)的基本原理，為以后的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)提供了前提。本設(shè)計(jì)在進(jìn)行研究的過(guò)程之中曾遇到很多問(wèn)題，其中包括程序我發(fā)調(diào)試成功，放大電路參數(shù)選擇以及電源電路選擇等問(wèn)題。在對(duì)各種可能的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行仔細(xì)的探討之后，我最終確定了設(shè)計(jì)的方案，以及各個(gè)模塊方案的選擇，最終完成了設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]劉偉,蒲曉林，白小東，等.油田硫化氫腐蝕機(jī)理及防護(hù)的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].石油鉆探技術(shù),2008[2]戴金星.中國(guó)含硫化氫的天然氣分布特征、分類(lèi)及其成因探討[J].沉積學(xué)報(bào),1985[3]樊廣鋒,戴金星,戚厚發(fā).中國(guó)硫化氫天然氣研究[J].天然氣地球科學(xué),1992[4]高永寶,薛春紀(jì),曾榮.蘭坪金頂鉛鋅硫化物成礦中硫化氫成因[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào),2008[5]朱光有,戴金星,張水昌,等.含硫化氫天然氣的形成機(jī)制及分布規(guī)律研究[J].天然氣地球科學(xué),2004[6]康華光.《鄒壽彬編.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分》（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2005.[7]陳子炓,壽建峰,斯春松,等.柴達(dá)木盆地花土溝油區(qū)上干柴溝組-下油砂山組碳酸鹽巖儲(chǔ)層特征[J].成都理工學(xué)院學(xué)報(bào),2001[8]王力,金強(qiáng),彭德華.尕斯庫(kù)勒油田原油成因類(lèi)型與油源分析[J].新疆石油地質(zhì),2008[9]梁昌國(guó),林承焰,王國(guó)民,等.柴達(dá)木盆地西部油泉子油田淺層油藏儲(chǔ)集層特征[J].新疆石油地質(zhì),2008[10]邱關(guān)源.《電路》.第5版.北京:高等教育出版社，2006.[11]余成波主編.傳感器與現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)[M].第三版.北京：清華大學(xué)出版社，2009[12]王振紅.《數(shù)字電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)踐教程》北京：電子工業(yè)出版社，2007.[13]蔡朝陽(yáng).單片機(jī)控制實(shí)習(xí)與專(zhuān)題制作[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006年.[14]楊凌霄.微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用[M].江蘇:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2004年.[15]胡學(xué)海.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:北京電子工業(yè)出版社，2005年.[16]張有德,趙志英,涂時(shí)亮.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)[M]..上海:復(fù)旦大學(xué)出版社,1994:56-57[17]江志紅.51單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[M].北京：清華大學(xué)出版社,2008：19-20[18]張有德,趙志英,涂時(shí)亮.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)[M]..上海:復(fù)旦大學(xué)出版社,1994:298-299致謝本次設(shè)計(jì)能夠圓滿(mǎn)完成設(shè)計(jì)的要求，達(dá)到最終的設(shè)計(jì)任務(wù)，離不開(kāi)老師和從學(xué)的幫助。在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，指導(dǎo)老師給了我很大的幫助和鼓勵(lì)，在他的幫助下我又學(xué)到了很多知識(shí)。他的指導(dǎo)作用知我能夠?qū)W到很多專(zhuān)業(yè)知識(shí)，了解設(shè)計(jì)的基本流程，電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程，以及設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)中的很多問(wèn)題。此外，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中還有很多同學(xué)給了我很多幫助，其中包括幫助我設(shè)計(jì)方案的選擇，實(shí)施計(jì)劃的制定，還有我進(jìn)行功能電路仿真的時(shí)候遇到的問(wèn)題都是同學(xué)幫助我調(diào)試與解決的。在此真心感謝所有這些幫助過(guò)我的人們，謝謝你們的給予我的支持和鼓勵(lì)。附錄附錄材料清單CommentDescriptionDesignatorFootprintLibRef蜂鳴器BuzzerBUZZER穩(wěn)壓芯片VoltageRegulator7805SIP-G3/Y2VoltReg集成運(yùn)放FETOperationalAmplifierAR1H-08AOpAmp30PF電容CapacitorC1,C2CAP22uCapacitorC3CAPACITORPOL電容CapacitorC4,C5RAD-0.3Cap極性電容PolarizedCapacitor(SurfaceMount)C4,C5,C6CC2012-0805CapPol3電容CapacitorC7CAPR5-4X5Cap2整流橋FullD4E-BIP-P4/D10Bridge1電源指示TypicalRED,GREEN,YELLOW,AMBERGaAsLEDD5DSO-F2/D6.1LED2氣體傳感器Header,2-PinP1HDR1X2Header2Res1ResistorR1,R2,R3AXIAL-0.3Res110kR10RES1滑動(dòng)變阻器PotentiometerR13VR5RPot電阻ResistorR18AXIAL-0.4Res2RSTS1SW-PB9V/8WTransformer(CoupledInductorModel)T1TRF_4TransCuplAT89C51U189C51ADC-8Generic8-BitA/DConverterU2SOT403-1_NADC-8LCD1602U3160211.0592M晶振CrystalY1CRYSTAL源程序//main.c#include<reg51.h>#include<stdio.h>#include<string.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintvoidInt_lcd(); //LCD初始化函數(shù)voidDelay_ms(uintms); //延時(shí)函數(shù)voidSh_str(uchar,uchar,uchar*);//字符串顯示函數(shù)sbitCLK=P3^3; //時(shí)鐘信號(hào)sbitST=P3^2; //啟動(dòng)信號(hào)sbitEOC=P3^1; //轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)sbitOE=P3^0; //輸出使能sbitSPK=P2^3; //蜂鳴器ucharPrompt[16];//顯示緩沖（2行）ucharDisp_Buffer[32];//主程序voidmain(){ doublex=0; doubley=0; doublem=0; uintCount=0; //定時(shí)器初始化 TMOD=0x02; //T1工作模式2 TH0=0x14; //設(shè)定定時(shí)器初值 TL0=0x00; IE=0x82; //設(shè)置優(yōu)先級(jí) TR0=1; //設(shè)置出發(fā)方式 Int_lcd(); //初始化LCD while(1) { SPK=0; OE=0; ST=0;ST=1;ST=0; //啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換 while(EOC==0); //待轉(zhuǎn)換完成 OE=1; m=P1; x=m/51; y=10/x