毕业设计（论文）-基于单片机的便携式甲醛检测仪设计.doc

毕业设计（论文）题 目基于单片机的便携式甲醛检测仪设计 系 （院）自动化学院专 业电气工程与自动化班 级*级*班学生姓名#学 号*指导教师#职 称教 授#年#月#日独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 年 月 日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解#大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名: 年 月 毕业设计（论文）基于单片机的便携式检测仪设计摘 要甲醛是一种无色，有强烈刺激性气味的气体。易溶于水、醇和醚。甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式出现。易溶于水和乙醇，3540的甲醛水溶液叫做福尔马林。甲醛是原浆毒物，能与蛋白质结合，会对人体造成很大伤害。当前，市场上甲醛检测仪的种类是很多，其中采用方法比较常用的是试验纸光电光度法。对于试验纸光电光度法来分析甲醛的浓度，它的优点是灵敏度比较高，操作野比较简单，并且测定速度也比较快。但是由于这种方法在分析甲醛浓度时常常采用的是目视比色法，目视比色法的缺点是：准确度不高，如果待测液中存在第二种有色物质，可能的会无法进行测定。另外，由于许多有色溶液颜色不稳定，标准系列不能长期存放，经常需要在测定的时候现场配制，比较麻烦。本次设计所研究的是基于单片机的便携式甲醛检测仪设计，选用的是基于电化学原理的甲醛传感器，它的原理是：空气中的甲醛在电极下发生氧化反应，产生的扩散电极电流与空气中的甲醛浓度成正比，通过检测放大电路和放大倍数的调整，再经过A/D转换然后送达单片机 ，之后由单片机进行现场自动控制检测并显示甲醛的实时浓度。本次设计所设计的这种检测仪具有体积小，重量轻，操作简单，界面友好，可扩展性和灵活性高等特点，能够实现低成本实时检测。关键词：甲醛，单片机 ，甲醛检测仪，甲醛传感器According to list slice machine then the hold type examination instrument designSummaryThe formaldehyde is a kind of to have no color, there is the air of severely stimulating smell.It easily Be dissolved to water, Chun and ether.The formaldehyde is a gas under the normal temperature, usually appear by aqueous solution form.Easily Be dissolved to water and the ether, 3540% formaldehyde aqueous solutions are called blessing Er Ma Lin.The formaldehyde is original syrup poison, can combine with protein, will result in to hurt very greatly to the human body.At present, the category of formaldehyde examination instrument is a lot of, adopt a method among them on the market experimenting the paper optoelectronics intensity of light method is iner common use.For experiment the paper optoelectronics intensity of light method to analyze the density of formaldehyde, its advantage is that the intelligent degree is higher, operates wild more simple, and measurese speed also quicker.But because of this method at analytical formaldehyde density often often what to adopt is eyes to see to compare a color method, the eyes see the weakness of comparing the color method BE:The accurate degree isnt high, if treat to measure to exist the second to contain color material in the liquid, probably of the meeting can not carry on a measurement.Moreover, unsteady because of many colors with color aqua, the standard series can not deposit over a long period of time and usually need the time in measurement and prepare on the scene, more troublesome.What this design studies is according to list slice machine of then hold type formaldehyde examination instrument design, choice of is according to electricity chemistry principle of the formaldehyde spread a feeling machine, its principle BE:The formaldehyde in the air takes place to oxidize reaction under the electrode and produce of proliferation electrode electric current and the formaldehyde density in the air become direct proportion, pass examination to enlarge electric circuit and enlarge the adjustment of multiple, again after A|D conversion then send to list slice machine, after from list slice the machine carry on on the scene automatically control to examine and show a formaldehyde of solid density.What this design designs this kind of examination the instrument has a physical volume small, the weight is in brief light, operate, interface amity, can expand sex and vivid sex Gao Dengs characteristics, can carry out low cost solid examination.Keyword:Formaldehyde, single slice of machine, the formaldehyde examines an instrument, the formaldehyde spreads a feeling machine目 录第一章 绪论.11.1甲醛的主要检测方法.11.1.1 分光光度法.11.1.2 电化学法.21.1.3 色谱法.21.1.4 传感器.3第二章 甲醛检测仪设计方案.42.1 系统总概述.42.2总体方案设计.42.3硬件设计.42.4软件设计 .5第3章 硬件设计 .63.1 单片机的选择 .63.2 晶振电路 . .83.3 复位电路 .93.4 时钟电路 .103.5 数据采集系统 .113.6 模数转换 .133.7 按键选择 .143.8 外围扩充存储器 .153.9 液晶显示 .163.10 报警电路 .173.11 上拉电阻 .18第四章 程序设计 .194.1编写语言的选择 .194.2 主程序模块 .194.3模数转换 .204.4按键模块 .204.5时钟模块 .214.6液晶显示模块 .22参考文献 .23致谢 .25附录 .26I毕业设计（论文）第一章 绪论近年来，随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，室内装修已经成为时尚。但是伴随而来的是大量含有甲醛的装修、装饰材料纷纷进入室内，产生以甲醛等有毒气体为主要污染的室内污染。目前我国城市60%至94%的的新装修房间内甲醛浓度超过国家标准，并且平均浓度为国家卫生标准0.08mg/m3的3到10 倍，不仅远远高于西方发达国家水平，而且也高于发展中国家水平。居室空气中甲醛的最大容许浓度为0.08mg/m3。当甲醛含量为0.1mg/m3 时，就会有异味和不适感；如果浓度再高就会引起恶心、呕吐、咳嗽、胸闷、气喘甚至肺气肿；若当含量达到30mg/m3时，便可致人死亡。目前，世界卫生组织已经确认甲醛为致畸、致癌物质，是变态反应源，长期接触将会导致基因突变。因此，实时快速地检测室内空气中的甲醛含量并适时采取措施进行预防是关系到国计民生的重要课题。251.1甲醛的主要检测方法 目前，国内外居室、纺织品、食品中甲醛检测方法主要有分光光度法、电化学法、色谱法、传感器法等。1.1.1 分光光度法分光光度法是根据不同分子结构的物质对电磁辐射的选择性吸收而建立的一种定性、定量的分析方法，是纺织品、居室、食品中甲醛检测最常规的一种方法。目前涉及到的方法主要有乙酰丙酮法、AHMT法、酚试剂法、变色酸法、间苯三酚法、品红一亚硫酸、催化光度法，每种检测方法所偏重的应用领域是不同的，并且各有各的优点和一定的局限性 。（1）、乙酰丙酮法。乙酰丙酮法是指在过量铵盐存在下，甲醛与乙酰丙酮在25室温下经25小时反应或通过4560的水浴经过30分钟生成黄色化合物，然后通过比色定量甲醛的含量。（2）、AHMT法。HMT法是指甲醛与AHMT(4一氨基一3一联氨一5一巯基一1，2，4一三氮杂茂)在碱性条件下缩合，经高碘酸钾氧化成紫红色化合物，然后比色定量检测甲醛含量的方法。 （3）、试剂法。酚试剂法即MBTH法，就是甲醛与酚试剂(3一甲基一2一苯并噻唑腙盐酸盐)反应生成嗪，嗪在酸性溶液中被铁离子氧化成蓝色，室温下经15 分钟后显色，然后比色来确定甲醛的含量。酚试剂法操作比较简便，灵敏度野高，检测限度为002mgL，比较适合微量甲醛的测定。 （4）、变色酸法。变色酸法是指在沸水浴中甲醛在浓硫酸介质中与铬变酸(1，8一二羟基萘一3，6一二磺酸)作用，生成紫红色化合物，进行比色定量的方法。（5）、间苯三酚法。间苯三酚法是指利用甲醛在碱性条件下与间苯三酚发生缩合反应生成橘红色化合物的特性，通过比色定量来检测甲醛含量的方法。（6）、品红一亚硫酸法。品红一亚硫酸法是指甲醛与品红一亚硫酸在浓硫酸存在条件会呈蓝紫色，利用这个特性可以用比色定量进行检测。（7）、催化光度法。催化光度法是指在水浴条件下，在磷酸介质中甲醛催化溴酸钾一溴甲酚紫、金莲橙或甲基红等进行氧化还原反应，使其反应体系褪色从起来而建立的甲醛测定方法。241.1.2 电化学法电化学分析法是根据化学反应中产生的电量(库仑法)、电流(伏安法)、电位(电位法)的变化，判断反应体系中分析物的浓度进行定量分析的方法，用于甲醛检测的有极谱法和电位法2种。（1）、示波极谱测定法。示波极谱测定法又简称极谱法，是通过获得的电流-电压曲线即极谱波来进行分析测定的方法。（2）、电位法。电位法又称离子选择电极法，是利用膜电极将被测离子的活度转换为电极电位而加以测定的一种方法。在硫酸介质中，甲醛对溴酸钾氧化碘化钾的反应具有促进作用，利用这个特性，用碘离子选择电极跟踪，可建立测定微量甲醛的动力学电位法。此法是一新研究方法，在实际应用中较少。241.1.3 色谱法色谱具有强大的分离效能，不容易受样品基质和试剂颜色的干扰，对复杂样品的检测灵敏、准确，可直接应用于居室、纺织品、食品中对甲醛的分析检测。也可先将样品中的甲醛进行衍生化处理，然后再进行测定。常用的衍生剂有2，4一二硝基苯肼(DNPH)、眯唑、乙硫醇、硫酸肼等。先将样品中的甲醛与DNPH衍生化，生成2，4一二硝基苯腙，经正己烷或甲苯萃取，然后用毛细管或填充柱气相进行色谱分离，再用电子捕获检测器检测，根据保留时间和峰高进行定性和定量检测，检出限为0.0015mgL，其中乙醇、丙酮、二氧化硫、氮氧化物等均不会产生干扰。将样品中的甲醛与DNPH衍生化后，经萃取，用高效液相色谱进行分离，然后用紫外检测器进行检测，根据保留时间和峰面积进行定性和定量检测，检出限可达0.05mgLt。居室、纺织品、食品中样品组分一般比较复杂，干扰组分多，甲醛含量又低，用常规检测方法需耗费大量的时间精力进行分离、浓缩等预处理后才能进行检测。色谱法的优点是灵敏度高、定量准确、抗干扰性强,但是 由于色谱法对于设备性能和精密程度的要求较高，衍生化时间也比较长，萃取等步骤、操作过程也比较烦琐，所以不适合于一般实验室和家庭的现场快速检测，因此难以满足市场得需求。241.1.4 传感器现在用于检测甲醛的传感器有电化学传感器、光学传感器和光生化传感器等。电化学传感器结构比较简单，成本比较低，其中高质量的产品性能比较稳定，测量范围和分辨率基本能达到室内环境检测的要求。但缺点就是所受干扰物质多，并且由于电解质与被测甲醛气体发生不可逆化学反应而被消耗，所以它工作寿命一般比较短。光学传感器的价格比较贵，并且体积较大，不适用于在线实时分析，导致使用的广泛性受到限制。虽然光生化传感器提高了选择性，但是由于酶的活性以及其它因素导致传感器不稳定，从而缺乏实用性。而且一般甲醛气体传感器的价格过高，不适合于一般实验室和家庭，难以普及。22第二章 甲醛检测仪设计方案2.1 系统总概述该论文设计内容是完成甲醛检测仪设计，设计内容包括：A/D转换器程序、控制程序、超标报警、键盘检测、数据显示等。7本系统以单片机为控制核心，来实现便携式甲醛检测仪的基本控制功能。系统的主要功能包括：超标报警、时间设置、数据处理、开始测量、键盘检测。系统设计采用功能模块化的设计思想，系统主要分为总体方案设计、硬件设计和软件的设计三大部分。16462.2总体方案设计目前标准规定的方法绝大多数采用的是化学分析法,使用的手段为实验室分析仪器，主要有比色计、化学滴定、 分光光度计、气相和液相色谱。但是这些方法成本比较高、而且也很费力费时、自动化程度低且过程也复杂、大多数过程还需要人工操作，所以很难做到现场实时控制。但是随着计算机技术和传感器技术的不断发展，现在已经有了基于单片机的便携式甲醛测试仪，并且测试仪的测试范围、精度、分辨率、稳定性已经接近标准要求。因此本设计可选用基于电化学原理的甲醛传感器，它的原理是：空气中的甲醛在电极下发生氧化反应，产生的扩散电极电流与空气中的甲醛浓度成正比，通过检测放大电路和放大倍数的调整，再经过A/D转换然后送达单片机，之后由单片机进行现场自动控制检测并显示甲醛的实时浓度。212.3硬件设计本系统的硬件设计部分主要包括：单片机、A/D、LCD、时钟芯片、外围扩展数据RAM等芯片的选择； 硬件主电路设计、数据采集、LCD显示电路设计、模数转换电路设计、复位电路、时钟电路、外围扩充存储器接口电路、键盘接口电路等功能模块电路设计。8系 统 初 始 化扫 描 按 键 测 量 设 置处 理 数 据串 行 通 信显 示 数 据 菜 单 选 择 上 位 机 对 数 据 处 理2.4软件设计软件设计部分主要包括：编写语言的选择、主程序/子程序流程的设计、功能模块程序的编写、软/硬件结合调试与演示。主要包括一下功能模块：51驱动、检测、液晶显示、时钟、键盘、模数软换。8外围扩充存储器甲 醛 传 感 器液 晶 显 示按 键时 钟 信 号A/D 转 换信 号 调 制AT89C52第3章 硬件设计3.1 单片机的选择本次设计我们选用的芯片是AT89C52芯片。AT89C52是51系列单片机的一个型号。它是由ATMEL公司生产的，是一个低电压，高性能CMOS 的8位单片机，片内含有8kB的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256B的随机存取数据存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，能够兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用的8位中央处理器和Flash存储单元，功能非常强大。AT89C52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），可以有效地降低开发成本。10它的主要特点如下：（1）兼容MCS51指令系统 ， 8k可反复擦写(1000次）Flash ROM； （2）3个16位可编程定时/计数器中断 ， 时钟频率0-24MHz ；（3）2个外部中断源 ， 共6个中断源；（4）2个读写中断口线 ， 3级加密位 ；（5）2个串行中断 ， 可编程UART串行通道；（6）32个双向I/O口 ， 256x8bit内部RAM 。本次设计中我们主要使用的引脚有：P0口、P1口、P2口、P3口、ALE/PROG、RST、EA、XTAL1、XTAL2。各引脚的主要功能介绍如下：（1）P0 口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O接口，也就是地址/数据总线复用口。当P0口作为输出口使用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端使用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，则输出指令字节。校验时，要求外接上拉电阻。在本次设计中P0口的主要功能是：外接上拉电阻，确保P0口外接线路有确定的高电平；同时接LCD的DB0-DB7引脚。（2）P1 口：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O接口，P1口的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以作为输入口。当作输入口使用时，由于内部存在上拉电阻，所以某个引脚会在被外部信号拉低时输出一个电流。P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和输出（P1.1/T2EX）。在本次设计中P1口的主要功能是：外接按键电路，接受按键信号（UP,DOWN,OK,CANCEL）。（3）P2 口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O接口，P2口的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以作为输入口。当作为输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，所以某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口会送出高8位地址数据。当访问8位地址的外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器内的内容。Flash编程或校验时，P2也会接收高位地址和一些控制信号。在本次设计中P2口的主要功能是：外接LCD的E、RW、R8、V0、C81、C82引脚，并与P0口协同，共同完成LCD的显示功能。（4）P3 口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O接口。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，它们会被内部上拉电阻拉高并可以作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将使用上拉电阻输出电流。P3口除了作为一般的I/O接口线外，更重要的用途是它的第二功能。P3口还可以接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。在本次设计中P3口的主要功能是：P3.1、P3.2、P3.3引脚外接ADC0932芯片构成数模转换电路：P3.5、P3.6、P3.7引脚外接DS1302构成时钟电路。（5）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。在一般的情况下，ALE仍会以时钟振荡频率的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。同时要注意的是：每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器进行编程期间，该引脚还将用于输入编程脉冲（PROG）。如果有必要，还可以通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可以禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才可以将ALE激活。另外，由于该引脚会被微弱拉高，单片机在执行外部程序时，应该设置ALE禁止位无效。（6）RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚会出现两个机器周期以上的高电平，将使单片机复位。在本次设计中该引脚的主要功能是：外接复位电路，接收复位信号，进行复位操作。（7）EA：外部访问允许。想要使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），EA 端就必须保持低电平（或接地）。同时需要注意的是：如果加密位LB1被编程，那么复位时内部将会锁存EA端状态。如果EA端为高电平（接Vic端），那么CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时，在该引脚加上+12的编程允许电源App，当然这必须是该器件是使用12V编程电压App。在本次设计中该引脚的主要功能是：保持高电平，使CPU执行内部程序存储器中的指令。（8）XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生器的输入端。在本次设计中该引脚的主要功能是：与XTAL2共同外接晶振电路。（9）XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。3.2 晶振电路晶体振荡器的简称是晶振，在电气上它可以等效为一个电容和一个电阻并联后再串联一个电容的二端网络，在电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率为串联谐振，较高的频率为并联谐振。晶振有一个重要的参数，就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容,就可以得到晶振标称的谐振频率。14 3.3 复位电路单片机在开始工作的时候，必须处于一种确定的状态。否则，将不知道哪是第一条程序和如何开始运行程序。因此，任何单片机在开始工作前，都必须进行一次复位过程，使单片机处于一种确定的状态。当在89C52单片机的RST引脚引入高电平并保持2个机器周期时，单片机内部就执行复位操作（若该引脚持续保持高电平，单片机就处于循环复位状态）。在实际应用中，复位的操作基本形式有两种：一种是上电复位；另一种是上电与按键均有效的复位，要求接通电源后，单片机自动实现复位操作。常用的上电复位电路如下图所示。在上电瞬间RST引脚获得高电平，随着电容C1的充电，RST引脚的高电平将会逐渐下降。RST引脚的高电平只要能够保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。在本设计中复位电路采用的是开关复位电路。开关未按下时是上电复位电路，上电复位电路在上电的瞬间，由于电容上的电压是不能突变的，所以电容处于充电（导通）状态，因此 RST脚的电压与VCC相同。随着电容的不断充电，RST脚上的电压才会慢慢下降。只要选择了合理的充电常数，就可以保证在按下开关时，使RST端有两个机器周期以上的高电平，从而使AT89C52内部复位。开关按下时是按键手动复位电路，RST端通过电阻与VCC电源相接通，通过电阻的分压就能够实现单片机的复位。1 3.4 时钟电路时钟电路简单得可以做如下定义：1.能够产生像时钟一样准确的振荡电路。2.任何工作都按时间顺序进行，用于产生这个时间的电路称为时钟电路。在本系统中，因为系统需要记录测量发生的时间，所以需要用时钟芯片来记录不同人在不同时间监测的数据，因此我们在系统中加入了时钟芯片。对时钟芯片的要求首先是要功耗低，其次是编程简单，通过缩短程序的开发时间，实际上也就是缩短了系统用于实际生产时所用的开发周期以及成本。在本次系统设计中，选择了DS1302时钟芯片。DS1302时钟芯片里含有一个实时时钟/日历和一个31字节的静态RAM，可以通过串行接口与单片机进行通信。并且在通信时，仅需要3个口线：RES（复位）、I/O数据线、SCLK（串行时钟）。时钟/RAM的读/写数时以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。这种通信方式在工作时功耗很低，可以广泛应用于电话、传真便携式仪器等领域。DS1302时钟芯片的主要性能有：时实时钟具有计算秒、分、时、日、日期、星期、月、年的能力，以及闰年的调整能力；在读/写时钟或RAM数据时，有单字节和多字节传送两种方式；能够与DS1202/TTL兼容。43.5 数据采集系统(1)从传感器传送过来的电压信号，必须经过放大、滤波、采集、转换才能被MCU识别和处理。由于假使每一路都设置放大、滤波等器件，那么成本就会很大。所以为了节约成本，信号的采集一般采用多路模拟通路进行选择。但是在选择多路模拟开关时必须考虑以下的几个因素：通道数量、开关电阻、切换速度和器件的封装形式。9放大电路滤波电路（2）甲醛传感器的选择现在用于检测甲醛的传感器有电化学传感器、光学传感器和光生化传感器等。电化学传感器结构比较简单，成本比较低，其中高质量的产品性能比较稳定，测量范围和分辨率基本能达到室内环境检测的要求。但缺点就是所受干扰物质多，并且由于电解质与被测甲醛气体发生不可逆化学反应而被消耗，所以它工作寿命一般比较短。光学传感器的价格比较贵，并且体积较大，不适用于在线实时分析，导致使用的广泛性受到限制。虽然光生化传感器提高了选择性，但是由于酶的活性以及其它因素导致传感器不稳定，从而缺乏实用性。而且一般甲醛气体传感器的价格过高，不适合于一般实验室和家庭，难以普及。本次设计选用的甲醛传感器主要由甲醛探头和CH20传感器组成。25(3)测量电路测量电路是由CH20/S-10甲醛传感器和ADC0832组成。甲醛传感器由甲醛探头和CH20传感器组成。当空气被内部的采样系统吸收后，将会产生一个与甲醛浓度成正比的电压信号，这个电压信号经AD0832与AT89C52单片机相连，会在显示器上显示出甲醛的浓度值，当浓度值超过国家规定的标准值时就会报警。143.6 模数转换实现A/D转换的方法是多种的：计数法、双斜积分法、并行转换法和逐次逼近法。其中由于逐次逼近式A/D转换具有速度，分辨率高等优点，而且采用这种方法的ADC芯片的成本也比较，所以我们选择逐次逼近式A/D转换器。4由于ADC0832模数转换器具有8位分辨率、双通道A/D转换、输入输出电平与TTL/CMOS相兼容、工作频率为250KHZ 、转换时间为32 微秒、一般功耗仅为15MW、5V电源供电时输入电压在05V之间等优点，适合本系统的应用，所以我们选用ADC0832为模数转换器件。ADC0832的主要技术指标：（1） 有两个可供选择的模拟输入通道；（2） 8位分辨率，逐次逼近型；（3） 在250KHz时钟频率时，转换时间为32s；（4） 一般功耗仅为15mW；（5） 输入和输出电平与TTL和CMOS兼容；（6） 5V电源供电时，基准电压为5V，输入模拟电压范围为0-5V。ADC0832的主要引脚：（1） CH1模拟输入通道1，差分输入时，作为IN+或IN-使用；（2） CLK芯片时钟信号；（3） DI数据信号输出，选择通道控制；（4） CHO模拟通道0，差分输入时，作为IN+或IN-使用；（5） DO数据信号输出，转换数据输出；（6） Vcc电源输入及参考电压输入；（7） GND 电源地；（8） /CS片选使能，低电平有效。3.7 按键选择目前键盘的种类可以分为：独立式和矩阵式两大类，其中每一类按其编码方法的不同又可以分为编码和非编码两种。因为本系统只有UP、DOWN 、OK 、CANCEL四个控制命令，所需要的按键数目较少，所以选用独立式按键是比较合适的。电路图如下所示：独立式按键是直接选用I/O口线构成的单个按键电路。每一个独立式按键都占有一根I/O口线，而且各根I/O口线之间不会相互影响的。在该电路中，按键输入部采用低电平有效，上拉电阻保证了按键断开时I/O口线有确定的高电平（由于AT89C52 的P1口内部接有上拉电阻，所以就不再需要外接上拉电阻）。用手按下（或释放）一个键时，往往会出现所按键在闭合位置和断开位置之间跳几下才可以稳定到闭合状态的情况，这种现象就是抖动。抖动的持续时间通常不会大于10ms。抖动问题如果不解决将会引起对闭合键的错误识别。目前键盘抖动的消除方法大致可以分为硬件削抖和软件削抖两种方法：硬件削抖是通过采用硬件电路的方法对键盘的按下（释放）抖动进行削抖，经过削抖电路后使按键的电平信号只保持两种稳定状态；软件削抖的基本原理是当检测出键盘闭合时，先通过执行一个延时子程序产生数毫秒的延时，再待接通时的前沿抖动消失后判别是否有健按下。当按键释放时，也需要经过数毫秒得延时，待后沿抖动消失后再判别键是否释放。由于在应用硬件削抖还需要外加器件，所以成本相对较高，因此本系统选择了软件延时削抖的方法。103.8 外围扩充存储器由于AT89C52单片机只有8KB的程序存储器（ROM）和256B的数据存储器（RAM），考虑到本系统的数据处理与存储所需的容量将会远远超出AT89C52单片机的自身容量，所以现在需要对存储器的容量进行外部扩充。外部扩充时可以选择AT24C128存储器作为外部扩充存储器。16扩充电路图如下所示：3.9 液晶显示液晶显示是通过液晶显示模块实现的。液晶显示模块（LCD Module）是一种将液晶显示器件、集成电路、连接件、背光源、PCB线路板、结构件装配在一起的组件。17在单片机系统中使用液晶显示模块作为输出器件具有以下优点：1、显示质量高；2、数字式接口；3、体积小、重量轻；4、功率消耗低。液晶显示模块与单片机的接口方法可以分为直接访问方式和间接控制方式。直接访问方式就是把液晶模块作为存储器或I/O设备直接接在单片机的总线上，单片机以访问存储器或I/O设备的方式来操作液晶显示模块的工作。间接控制方式则是利用它的I0口来实现与显示模块的联系，而不使用单片机的数据系统。也就是将液晶显示模块的数据线与单片机的Pl口相连接来作为数据总线，另外的三根时序控制信号线通常利是用单片机的P3口中没有被使用的IO口来控制。这种访问方式不占用存储器空间，它的接口电路与时序没有关系，它的时序完全是靠软件编程来实现的。本系统设计所采用的控制方式就是间接控制方式。18其工作原理图如下所示：3.10 报警电路目前，报警信号通常有三种类型：一是闪光报警，因为闪动的指示灯更能吸引人们的注意；二是鸣音报警，通过发出特定的音响，作用于人的听觉器官，容易引起和加强警觉；三是语音报警，不仅能起到报警作用，而且还能直接给出警报种类的信息。由于本系统的需求和功耗要求较低，所以只需要基本的报警功能即可满足设计要求，所以可以选用三极管驱动的单音频报警电路。单频音报警的接口电路是比较简单的，它的发音元件通常可以采用压电蜂鸣器。当在蜂鸣器得两引脚上加315V直流工作电压时，就能够产生3kHZ左右的蜂鸣振荡音响。压电式蜂鸣器的结构比较简单、耗电比较少，所以更加适用于在单片机系统中应用。193.11 上拉电阻在主电路图中，接在P0口处有一个排阻 ，因为P0口没有内接上拉电阻，所以为了确保P0口外接线路有确定的高电平，因此要接上排阻，以保证P0口有稳定的电平。14电路连接图如下所示:第四章 程序设计4.1编写语言的选择程序编写语言比较常见的有C语言、汇编语言。C语言作为一种高级语言被逐渐的引入了单片机的开发应用当中。虽然汇编语言的机器代码生成效率高，控制性好，可控性较高级语言来说也更具优越性，但就是移植性不高。比起汇编语言，C语言编写的程序更符合人们的思考习惯。并且很多处理器是都支持C编译器的，同时具有良好的模块化，容易阅读，易于维护，而且编写的模块程序也易于移植。考虑到C语言和汇编语言的优缺点，所以本系统采用C语言进行程序编写。154.2 主程序模块主程序实现的功能：与硬件相结合实现便携式甲醛检测仪的各个功能。主要是检测与显示，时间调整与显示，数据存储。16开 始初 始 化 CPU初 始 化 时 钟初 始 化 LCD显 示 菜 单时 间 显 示 开 机 显 示4.3模数转换 模数转换模块的主要功能是将经放大器放大的模拟电压信号转化为单片机可以处理的数字信号，并传送给单片机。5ADC0832转换的流程图如下所示： 开 始使 能 芯 片产 生 时 钟 信 号输 入 通 道 控 制 字结 束送 入 指 定 存 储 器字 节 数 据 校 验读 取 2 字 节 数 据4.4按键模块按键时显现出人机对话的一个控制按钮，通过按键操作，能够对系统进行发送操作指令，然后经过与单片机串行通信，再在液晶上显示。1按键查询式的流程图如下所示: 案 件 程 序 入 口 N Y N传 送 键 值 Y 调 用 延 时 子 程 序按 键 ？释 放 按 键 ？4.5时钟模块DS1302模块主要功能是用于设置时间和与单片机通信经由液晶来显示时间。7时钟模块操作流程图如下所示： 开 始初 始 化保 护 寄 存 器 操 作结 束向 DS 读 取 字 节 数 据向 DS 写 入 字 节 数 据 4.6液晶显示模块液晶显示模块在本系统中主要功能是起着界面汉字显示，以及各控制效果的显示。17液晶显示的操作流程图如下所示： N Y入 口读 状 态 字忙 ？写 指 令 代 码 / 显 示 数 据读 显 示 数 据 参考文献1 李刚，林凌，王焱 编著 新概念单片机教程. 天津大学出版社，2004年2 蒋有绪,郭泉水,马娟,等.