基于有害气体检测装置硬件电路设计概要课件

有害气体检测装置电路设计答辩人：指导教师：蔡建羡时间：2011年6月11日防灾科技学院毕业论文答辩有害气体检测装置电路设计答辩人：防灾科技学院毕业论文1论文主体结构论文研究的意义及目标硬件结构设计软件设计论文总结防灾科技学院毕业论文答辩

论文主体结构论文研究的意义及目标防灾科技学院毕业论文答辩2论文研究的意义及目标防灾科技学院毕业论文答辩

1.论文研究的意义

在信息技术急速发展的今天，计算机科学日新月异。而单片机作为计算机科学的一个分支，在微机控制领域得到长足的发展。随着单片机的发展与科学技术的提高，单片机已经成为人类生产生活中不可缺少的工具。

单片机的应用已经渗透到我们生活的各个领域。论文研究的意义及目标防灾科技学院毕业论文答辩3论文研究的意义及目标防灾科技学院毕业论文答辩

工业的发展、人口的增加、对自然资源的过度消耗等因素使得当前世界范围内由于空气污染所造成的经济损失和人们健康水平的下降越来越严重。所有这些都是由于空气环境中的有害气体含量太高所致。因此，开发研制一套行之有效的方法和仪器来对空气环境进行监测，从而控制有害气体的含量就显得非常必要且迫切。论文研究的意义及目标防灾科技学院毕业论文答辩

4论文研究的意义及目标防灾科技学院毕业论文答辩

系统的设计目的：是为了实现对有害气体浓度的在线检测。

具体来说：采用AT89C51单片机及MC113型气敏元件的优势；然后以电路原理图给出系统的硬件实现；最后给出部分软件程序代码。2.论文研究的目标论文研究的意义及目标防灾科技学院毕业论文答辩系统的设计5硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

整个系统按功能划分包括5部分：(1)数据采集部分(2)单片机控制部分(3)红外遥控部分(4)上传通讯(5)电源电路部分。整个系统尽管执按功能划分为几个模块，但核心部分是:在MCUAT89C51单片机控制下步调一致地工作，实现了对有害气体实时检测。系统总体框图如下：硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩整个系统按功能6硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

图a硬件结构图硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩图a硬7硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

1、数据采集电路本系统选用Atmel公司推出的低功耗单片机AT89C51为核心，完成数据的采集和各种监控功能，片内Flash存储监控程序。并利用RS485或光电耦合通讯电路把数据直接传送给PC机。硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩1、数据采集电路8硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

图b信号采集放大电路图C

LTC1865与单片机接口电路

硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩图b信号采集放大电路9硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

2、控制系统电路

电信号放大之后输出到单片机的A/D转换口，经过计算和处理之后变成百分浓度值在四位数码管上显示出来，显示方式采用LED动态显示。连接电路时，利用一个8通道排阻，用P2.0、P2.1、P2.2、P2.3来控制位选，采用动态扫描方式来实现功能。四位数码管与单片机外围接口电路如图所示：图d

数码管与单片机接口电路

硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩2、控制系统电路图d10硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

图e声报警

图f光报警

声、光报警电路由低电平蜂鸣器和发光二极管构成，均为低电平有效，分别由单片机的P3.6，P3.7口来控制。三极管在此部分电路中主要起开关的作用，当输入低电平时，三极管被打通，发射极电流，可驱动起蜂鸣器和发光二极管。硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩图e声报警图f光11硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

图h

断电控制电路

断电控制电路：断电控制主要有P3.2端口来控制，电路上外接一断电控制器来实现：当P3.2为低电平时,断电器触点闭合，断电有效；当为高电平时，断电器触点打开，断电控制关闭。

D1、D2起保护作用。它在该设计中的应用情况主要有以下两种：超限报警时，断电控制电路打开；传感器发生故障时，也要实行断电控制，以确保整个电路的正常运行，保护电路不受损害。硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩图h断电控制电路12硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

3、红外遥控系统

红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作。

发射部分包括按键电路、编码调制、LED红外发送器；

接收部分包括光电转换放大器、解调、解码电路。红外遥控系统框图：图i红外遥控系统框图

硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩3、红外遥控系统图i13硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

红外信号通过发射电路发射之后，需要一个红外接收电路进行红外信号的接收，才能够在遥控器和接收器之间建立遥控关系。

设计中所采用的红外接收管为HS0038B，其特点是：体积小，抗光和电的干扰性强，输出信号没有突变以及上电初始化时间短等。

另外它内部已经集成了光电转换，放大装置和解调电路。但是为了本身电路取得更好的信号接收效果，它专门有一个接收电路与之配合使用。图kHS0038与单片机接口电路

硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩红外14硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

键盘一般有编码键盘和非编码键盘。主要区别是：

编码键盘本身带有实现接口主要功能所需的硬件电路，不仅能自动检测被按下的键并完成去抖动防串键等功能，而且能提供与被按键功能对应的键码（如ASCⅡ码）送往CPU，而非编码键盘只简单的提供按键开关的行列矩阵。

图l按键电路

硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩15硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

4、通讯系统设计在本文设计中，采用一种简单的光隔通信方式，此电路简单，且不需要通信协议，传送数据速率也比较快。

图n通讯电路原理图硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩4、通讯16硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

5、电源电路在监测系统中，甲烷传感器供电由分站输出12V直流电源提供，单片机系统工作电压为低功耗的5V，所以必须进行电源转换。为此，设计了高效率、低纹波的DC-DC电源转换电路。图oLM2575内部原理框图硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩5、电源电路图o17硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

图qLM385BZ-1.2基准电源电路图pLM2575开关稳压电源电路硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩图qLM385B18软件设计防灾科技学院毕业论文答辩

系统总体的软件设计，大致包括以下几个部分:(1)数据采集(2)红外遥控及参数设置(3)显示部分(4)声光报警(5)断电控制(6)上传通讯总体软件设计流程图如下:软件设计防灾科技学院毕业论文答辩系统总体的软件设计，大致包19软件设计防灾科技学院毕业论文答辩

图r流程图软件设计防灾科技学院毕业论文答辩图r流程图20论文总结防灾科技学院毕业论文答辩

本文采用单片机实现对有害气体浓度值的数据采集及显示，当有害气体浓度超过设定值时，产生声光报警信号，并切断用电设备的电源，采集的气体浓度值（0－4％范围）转化为200Hz～1000Hz的频率信号，通过接口电路上传到监控主机。该装置通过红外遥控完成仪表的校准及报警值的设定。

本文的主要工作如下：1.完成了传感器的造型，考虑到催化燃烧式气体传感器有计量准确，响应快速，寿命较长等优点，最终我们选择了MC113型气敏元件。论文总结防灾科技学院毕业论文答辩本文采用单片机21论文总结防灾科技学院毕业论文答辩

2.完成了开关型稳压电源电路设计、传感器供电电路设计及负电源电路设计。3.完成了数据采集电路的设计。包括信号采集、放大、A/D转换。并实现了显示、报警、控制电路设计。4.采用AT公司的AT89C51系列单片机作为核心处理单元。其高速低耗，超小型尺寸的特点，使整体模块的体积和功耗大大降低。5.实现了红外遥控电路、光隔通讯电路的设计。论文总结防灾科技学院毕业论文答辩2.完成了开关22防灾科技学院毕业论文答辩

请各位老师致谢！防灾科技学院毕业论文答辩请各位老师致谢！23有害气体检测装置电路设计答辩人：指导教师：蔡建羡时间：2011年6月11日防灾科技学院毕业论文答辩有害气体检测装置电路设计答辩人：防灾科技学院毕业论文24论文主体结构论文研究的意义及目标硬件结构设计软件设计论文总结防灾科技学院毕业论文答辩

论文主体结构论文研究的意义及目标防灾科技学院毕业论文答辩25论文研究的意义及目标防灾科技学院毕业论文答辩

1.论文研究的意义

在信息技术急速发展的今天，计算机科学日新月异。而单片机作为计算机科学的一个分支，在微机控制领域得到长足的发展。随着单片机的发展与科学技术的提高，单片机已经成为人类生产生活中不可缺少的工具。

单片机的应用已经渗透到我们生活的各个领域。论文研究的意义及目标防灾科技学院毕业论文答辩26论文研究的意义及目标防灾科技学院毕业论文答辩

工业的发展、人口的增加、对自然资源的过度消耗等因素使得当前世界范围内由于空气污染所造成的经济损失和人们健康水平的下降越来越严重。所有这些都是由于空气环境中的有害气体含量太高所致。因此，开发研制一套行之有效的方法和仪器来对空气环境进行监测，从而控制有害气体的含量就显得非常必要且迫切。论文研究的意义及目标防灾科技学院毕业论文答辩

27论文研究的意义及目标防灾科技学院毕业论文答辩

系统的设计目的：是为了实现对有害气体浓度的在线检测。

具体来说：采用AT89C51单片机及MC113型气敏元件的优势；然后以电路原理图给出系统的硬件实现；最后给出部分软件程序代码。2.论文研究的目标论文研究的意义及目标防灾科技学院毕业论文答辩系统的设计28硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

整个系统按功能划分包括5部分：(1)数据采集部分(2)单片机控制部分(3)红外遥控部分(4)上传通讯(5)电源电路部分。整个系统尽管执按功能划分为几个模块，但核心部分是:在MCUAT89C51单片机控制下步调一致地工作，实现了对有害气体实时检测。系统总体框图如下：硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩整个系统按功能29硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

图a硬件结构图硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩图a硬30硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

1、数据采集电路本系统选用Atmel公司推出的低功耗单片机AT89C51为核心，完成数据的采集和各种监控功能，片内Flash存储监控程序。并利用RS485或光电耦合通讯电路把数据直接传送给PC机。硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩1、数据采集电路31硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

图b信号采集放大电路图C

LTC1865与单片机接口电路

硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩图b信号采集放大电路32硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

2、控制系统电路

电信号放大之后输出到单片机的A/D转换口，经过计算和处理之后变成百分浓度值在四位数码管上显示出来，显示方式采用LED动态显示。连接电路时，利用一个8通道排阻，用P2.0、P2.1、P2.2、P2.3来控制位选，采用动态扫描方式来实现功能。四位数码管与单片机外围接口电路如图所示：图d

数码管与单片机接口电路

硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩2、控制系统电路图d33硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

图e声报警

图f光报警

声、光报警电路由低电平蜂鸣器和发光二极管构成，均为低电平有效，分别由单片机的P3.6，P3.7口来控制。三极管在此部分电路中主要起开关的作用，当输入低电平时，三极管被打通，发射极电流，可驱动起蜂鸣器和发光二极管。硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩图e声报警图f光34硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

图h

断电控制电路

断电控制电路：断电控制主要有P3.2端口来控制，电路上外接一断电控制器来实现：当P3.2为低电平时,断电器触点闭合，断电有效；当为高电平时，断电器触点打开，断电控制关闭。

D1、D2起保护作用。它在该设计中的应用情况主要有以下两种：超限报警时，断电控制电路打开；传感器发生故障时，也要实行断电控制，以确保整个电路的正常运行，保护电路不受损害。硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩图h断电控制电路35硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

3、红外遥控系统

红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作。

发射部分包括按键电路、编码调制、LED红外发送器；

接收部分包括光电转换放大器、解调、解码电路。红外遥控系统框图：图i红外遥控系统框图

硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩3、红外遥控系统图i36硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

红外信号通过发射电路发射之后，需要一个红外接收电路进行红外信号的接收，才能够在遥控器和接收器之间建立遥控关系。

设计中所采用的红外接收管为HS0038B，其特点是：体积小，抗光和电的干扰性强，输出信号没有突变以及上电初始化时间短等。

另外它内部已经集成了光电转换，放大装置和解调电路。但是为了本身电路取得更好的信号接收效果，它专门有一个接收电路与之配合使用。图kHS0038与单片机接口电路

硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩红外37硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

键盘一般有编码键盘和非编码键盘。主要区别是：

编码键盘本身带有实现接口主要功能所需的硬件电路，不仅能自动检测被按下的键并完成去抖动防串键等功能，而且能提供与被按键功能对应的键码（如ASCⅡ码）送往CPU，而非编码键盘只简单的提供按键开关的行列矩阵。

图l按键电路

硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩38硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

4、通讯系统设计在本文设计中，采用一种简单的光隔通信方式，此电路简单，且不需要通信协议，传送数据速率也比较快。

图n通讯电路原理图硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩4、通讯39硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

5、电源电路在监测系统中，甲烷传感器供电由分站输出12V直流电源提供，单片机系统工作电压为低功耗的5V，所以必须进行电源转换。为此，设计了高效率、低纹波的DC-DC电源转换电路。图oLM2575内部原理框图硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩5、电源电路图o40硬件结构设计防灾科技学院毕业论文答辩

图qLM3