基于51单片机的多起气体浓度测试仪

基于单片机的多气体浓度测试仪摘要近些年来，我国经济快速发展，人民生活水平日益提高,全国机动车辆数量和驾驶员人数猛增，醉酒驾车造成严重后果的违法犯罪也日益增多，给社会和广大人民群众生命、健康造成严重危害。2000年以来，酒后驾车行为所造成事故越来越多，对社会的影响也越来越大，酒精逐渐成为凶残的“马路杀手”。据有关资料统计，全世界每年因车祸丧生的人数就超过 60万人，留下永久性伤残者在400万以上，一般受伤者则不计其数。在许多国家，车祸已成为第一位意外死亡原因。另外，交通事故所造成的经济损失也相当惊人。据统计，大约50%—60%的车祸与饮酒有关。中国公安部门在 2009年8月，在全国各地加强查处酒后驾驶的力度，以减少由酒后驾驶造成的恶性交通事故。要查处就涉及到检测人体内的酒精含量和使用设备来进行检测的问题。近年来我国煤炭工业的安全生产状况不容乐观，中小型煤矿的情况尤为严重，已经直接威胁到整个煤炭工业的稳定生产，给国家财产和人民生命造成了很大的损失，作为“万恶之首”的甲烷爆炸事故更是重大事故发生率之首。出于安全考虑，甲烷浓度的测量，显得尤为重要。基于以上可以看出，有关气体的浓度检测问题，至关重要。本文研究设计了一种可以测量多种气体浓度，并可以进行超限报警的智能测试仪。其设计方案基于STC89C52单片机，MQ3酒精浓度传感器，MQ4甲烷浓度传感器。系统将传感器回路输出的信号通过以AD0832为核心的A/D转换电路调理后，经由单片机进行数据处理，由LCD显示酒精浓度值。并设计一定的限值，超限声光报警。限值可由按键调整。考虑到单片机计算能力有限，难以进行复杂数据处理，故单片机系统与 PC机系统通过 RS-232串行通信端口进行互连，从而单片机用作下位机进行数据采集和设备控制，而PC机用做上位机进行复杂的数据处理和对单片机的控制。文中详细介绍了数据采集子系统、数据处理过程以及数据显示子系统和报警电路、单片机与PC机通信的软硬件实现的设计方法和过程。系统对于采样地点超出规定的指定气体浓度时，通过声光报警电路提醒监测人员。同时，操作人员对于具体报警点的上限值可以通过单片机编程进行设置。关键词：酒精浓度传感器 （MQ3）、甲烷浓度传感器 （MC113）、STC89C52、A/D转换器、数据选择器（74HC4051）、串口通信、RS232、VB；AbstractInrecentyears,China'srapideconomicdevelopment,increasingpeople'sstandardofliving,thenumberofmotorvehiclesanddrivershassoared,drunkdrivinghascausedseriousconsequencesofillegalcrimeisalsoincreasing,tothesocietyandthelifeofthemasses,causingseriousharmtohealth.Since2000,drinkinganddrivingbehaviorcausedbyincreasingnumberofaccidents,onthesocialimpactisalsogrowing,alcoholhasbecomefierce"killerontheroad".Accordingtothestatistics,thewholeworldbecauseoftrafficaccidenteveryyearthenumberofpeoplekilledmorethan600000people,leftpermanentlydisabledin4000000above,generalinjuriesaretoomanytocount.Inmanycountries,trafficaccidenthasbecomethefirstcauseofaccidentaldeath.Inaddition,thetrafficaccidentscausedbytheeconomiclossisquiteamazing.Accordingtostatistics,approximately50%-60%oftheaccidentsarerelatedtoalcohol.Chinapublicsecuritydepartmentsin2009August,throughoutthecountrytostrengthenanddrivingforce,soastoreducethedrivingcausedbymalignanttrafficaccident.Toinvestigatetherelatedtodetectionofhumanwithanalcoholcontentandtheuseofequipmenttodetectproblem.Inrecentyears,industryofourcountrycoalproductionsafetysituationisnotoptimistic,middleandsmallcoalminesituationisparticularlyserious,hasadirectthreattothestableproductionofthewholecoalindustry,tothenationalpropertyandpeople'slivesandcausedgreatdamage,as"theworstofallevils"methaneexplosionisamajoraccidentrateinthefirst.Forsecurityreasons,themethaneconcentrationmeasurement,appearparticularlyimportant.Basedontheabove,thegasconcentrationdetectionproblem,critical.Thispaperstudiedanddesignedavarietyofgasconcentrationcanbemeasured,andcanalarmintelligenttester.ThedesignschemebasedonSTC89C52MCU,MQ3alcoholconcentrationsensor,MQ4methaneconcentrationsensor.SystemcircuitofthesensoroutputsignalsfromtheAD0832asthecoreoftheA/Dconversioncircuitafterconditioning,throughthesingle-chipmicrocomputerfordataprocessing,LCDdisplaybythealcoholconcentrationvalue.Andthedesignofcertainlimits,overrunalarm.Limitvaluebythekeystoadjust.ConsideringtheSCMcalculationabilityislimited,tocomplexdataprocessing,sosingle-chipsystemandPCsystemthroughtheRS-232serialcommunicationportinterconnect,therebySCMasthenextbitmachinedataacquisitionandcontrolequipment,andthemachineusedPCdoPCforcomplexdataprocessingandtheSCMcontrol.Thispaperintroducesthedataacquisitionsubsystem,dataprocessinganddatadisplaysystemandalarmcircuit,SCMandPCcommunicationhardwareandsoftwaretoachievethedesignmethodandprocess.Systemforsamplinglocationsbeyondtheprescribedspecifiedgasconcentrations,throughsoundandlightalarmcircuittoremindstaffmonitoring.Atthesametime,theoperatorforaspecificalarmlimitvaluescanbesetthroughthesingle-chipprogramming.Keywords:alcoholoncentrationsensor(MQ3),methaneconcentrationsensor(MC113), STC89C52,A/Dconverter,Dataelector(74HC4051),serialcommunication,RS232,VB;5.45.4按键设计 413.23.2RS-232串行接口标准 1 7目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"引言 0\o"CurrentDocument"第1章前言 1\o"CurrentDocument"气敏传感器的发展现状 1国内外气体浓度检测技术的发展现状 2\o"CurrentDocument"非光学分析法 2光学分析法 4\o"CurrentDocument"单片机与PC机串行通信研究背景和意义 5\o"CurrentDocument"本气体浓度测试仪的设计内容 5\o"CurrentDocument"第2章方案器件简介 6\o"CurrentDocument"MCU 简介 6\o"CurrentDocument"模数转换器简介 10\o"CurrentDocument"液晶显示器的简介 13\o"CurrentDocument"电源电平转换芯片（TTL电平转RS-232电平） 1 5\o"CurrentDocument"数据选择器 1 5\o"CurrentDocument"第3章串口通信基础理论 16\o"CurrentDocument"两种常用接口方式 1 6并行接口 1 6串行接口 1 7\o"CurrentDocument"3.3VB编程过程中使用到的MSComm控件 18.MSComm控件处理通信的方式 18．MSComm控件的主要属性 19\o"CurrentDocument"第4章总体方案设计 21\o"CurrentDocument"STC89C52MCU 22\o"CurrentDocument"ADC0832数模转换 23\o"CurrentDocument"LCD1602液晶显示 23\o"CurrentDocument"单电源转换芯片MAX232 25\o"CurrentDocument"数据选择器 74HC4051 26\o"CurrentDocument"用于串口转 USB的芯片CP2102（实际使用） 27\o"CurrentDocument"设计中使用到的软件介绍 28\o"CurrentDocument"第5章硬件设计 30\o"CurrentDocument"最小系统的实现 30\o"CurrentDocument"信号采集电路 33\o"CurrentDocument"MC113及其测量电路的特点 33\o"CurrentDocument"MQ3特点及其测量电路原理 35\o"CurrentDocument"关于气体浓度单位的说明 38\o"CurrentDocument"A/D转换设计 397.27.2硬件调试 54LCD1602液晶显示设计 42报警线路设计 43电源电路设计 44差动放大器与滤波电路设计 45串口与USB互转电路设计（实际使用） 46第6章软件设计 47编译语言的选择 47程序设计 47AD转换模块 48按键模块 48液晶显示模块 49PC机程序设计 50VB 应用界面设计流程 50创建项目文件 50加入串口通信控件 51设计窗体界面 52第7章系统调试 537.1软件仿真 53第8章结束语 60第9章致谢 61参考文献 62附录一：proteus仿真原理图 63附录二PCB图 64附录三：硬件设计原理图 65附录四：单片机程序 66附录五：PC机程序 85引言随着我国经济的快速发展，人民生活水平日益提高 ,全国机动车辆数量和驾驶员人数猛增，醉酒驾车造成严重后果的违法犯罪也日益增多，给社会和广大人民群众生命、健康造成严重危害。2000年以来，酒后驾车行为所造成事故越来越多，对社会的影响也越来越大，酒精逐渐成为凶残的“马路杀手”。在许多国家，车祸已成为第一位意外死亡原因。另外，交通事故所造成的经济损失也相当惊人。据统计，大约50%—60%的车祸与饮酒有关。中国公安部门在 2009年8月，在全国各地加强查处酒后驾驶的力度，以减少由酒后驾驶造成的恶性交通事故。要查处就涉及到检测人体内的酒精含量和使用设备来进行检测的问题。近年来我国煤炭工业的安全生产状况不容乐观，中小型煤矿的情况尤为严重，已经直接威胁到整个煤炭工业的稳定生产，给国家财产和人民生命造成了很大的损失，作为“万恶之首”的甲烷爆炸事故更是重大事故发生率之首。出于安全考虑，甲烷浓度的测量，显得尤为重要。基于以上可以看出，有关气体的浓度检测问题显得尤为重要。本文研究设计了一种可以测量多种气体浓度，并可以进行超限报警的智能测试仪。其设计方案基于STC89C52单片机，MQ3酒精浓度传感器，MQ4甲烷浓度传感器。系统将传感器回路输出的信号通过以AD0832为核心的A/D转换电路调理后，经由单片机进行数据处理，由LCD显示酒精浓度值。并设计一定的限值，超限声光报警。限值可由按键调整。考虑到单片机计算能力有限，难以进行复杂数据处理，故单片机系统与 PC机系统通过 RS-232串行通信端口进行互连，从而单片机用作下位机进行数据采集和设备控制，而PC机用做上位机进行复杂的数据处理和对单片机的控制。从现实角度考虑，此仪器可以让开车的人知道自己在什么情况下可以开车；煤矿井是否处在安全的状态下等等。这是一个在现代生活很实用，很负责的一个设计，对社会的健康发展具有积极的意义。第1章前言1.1气敏传感器的发展现状目前半导体气体传感器的研究动态及其发展方向——气体传感器向低功耗、多功能、集成化方向发展国外气体传感器发展很快，一方面是由于人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求提高；另一方面是由于传感器市场增长受到政府安全法规的推动。因此，国外气体传感器技术得到了较快发展，据有关统计预测，美国1996年一2002年气体传感器年均增长率为（27〜30）%。目前，气体传感器的发展趋势集中表现为：一是提高灵敏度和工作性能，降低功耗和成本，缩小尺寸，简化电路，与应用整机相结合，这也是气体传感器一直追求的目标。如日本费加罗公司推出了检测（0.1〜10）X10—6硫化氢低功耗气体传感器，美国IST提供了寿命达 10年以上的气体传感器，美国FirstAlert公司推出了生物模拟型（光化反应型）低功耗CO气体传感器等。二是增强可靠性，实现元件和应用电路集成化，多功能化，发展 MEMS技术，发展现场适用的变送器和智能型传感器。如美国GeneralMonitors公司在传感器中嵌入微处理器，使气体传感器具有控制校准和监视故障状况功能，实现了智能化；还有前已涉及的美国IST公司的具有微处理器的“MegaGas”传感器实现了智能化、多功能化。气敏元件传感器作为新型敏感元件传感器在国家列为重点支持发展的情况下，国内已有一定的基础。其现状是：1）烧结型气敏元件仍是生产的主流，占总量 90％以上；接触燃绕式气敏元件已具备了生产基础和能力；电化学气体传感器有了试制产品;2）在工艺方面引入了表面掺杂、表面覆膜以及制作表面催化反应层和修隔离层等工艺，使烧结型元件由广谱性气敏发展成选择性气敏；在结构方面研制了补偿复合结构、组合差动结构以及集成化阵列结构；在气敏材料方面SnO2和Fe2O3材料已用于批量生产气敏元件，新研究开发的Al2O3气敏材料、石英晶体和有机半导体等也开始用于气敏材料 ;3）低功耗气敏元件（如一氧化碳，甲烷等气敏元件）已从产品研究进入中试;4）国内气敏元件传感器产量已超过“九五”初期的400万支。产量超过20万支的主要厂家有 5家，黑龙江敏感集团、太原电子厂、云南春光器材厂、天津费加罗公司（合资）、北京电子管厂（特种电器厂），其中前四家都超过100万支，据行业协会统计，1998年全国气敏元件总产量已超过 600万支。总的看来，我国气敏元件传感器及其应用技术有了较快进展，但与国外先进水平仍有较大的差距，主要是产品制造技术、产业化及应用等方面的差距，与日本比较仍要落后10年。国内外气体浓度检测技术的发展现状非光学分析法1）超声波技术超声原理测量气体浓度是近 10年来随着电子技术和测量技术的发展而出现的一种新技术，同时具有测量范围宽、精度高、无节流、适应性强等特点。超声波技术是利用超声波在某种气体中的传播速度与当前气体温度和气体性质的关系，通过测量超声波在气体中的传播速度以及气体温度，进而推算出气体的大概浓度。超声波技术测量气体浓度克服了传统气体检测方法的缺点。在大流量、大管径的气体浓度检测方面，完全可以适应未来工业生产中的高精度测量。目前，影响该技术测量精度的因素主要是工作环境的差异，极易受到周围压力、温度、湿度等因素的影响。在进行测量时，必须采用补偿措施，尽量减小误差，以此来保证测量精度。（2）气敏法在进行检测时，通过将被测气体浓度转换为与其成一定关系的电量输出。根据被测气体的种类，其分析方法也不同。气敏技术主要应用于气敏传感器检测气体的浓度。气敏元件性能与敏感功能材料的种类、结构以及制作工艺密切相关。其中采用金属氧化敏感材料制作的半导体气敏元件具有灵敏度高、结构简单、坚固耐用等优点。但是采用气敏法检测气体浓度也存在不足。由于在气体检测仪中一般将气敏元件与标准元件组成测量电桥电路，所以电桥电路的非线性以及电桥供电电压的大小会对测量精度产生很大的影响。除此之外，在检测时还需要考虑现场温度、空气扰动等因素，为此必须采取补偿电路等措施。该方法适合对测量精度要求不高的场所。（3）光干涉法光干涉法是利用光的折射率与被测气体的含量有关来检测气体浓度的。当被测气体的气室与空气室同时充入空气时，如果两束光所经过的光程相同，则干涉条纹不产生移动。如果改变气室中被测气体的成分、温度或压力，折射率会发生改变，光程也随之改变，干涉条纹从而发生移动。而当两气室温度和压力相等时，干涉条纹的移动量与气体浓度成正比，只要测得移动量，便可测得气体温度。在采用光干涉法对气体温度进行测量时，必须考虑到周围测量环境的影响，如温度、湿度、压力等。（4）被动检气管法在检气管内的惰性载体上涂渍对被测气体有效的显色剂，气体通过检气管端口扩散进入管内，在经过惰性载体时，与惰性载体上的显色剂发生反应，从而产生颜色的变化。 检气管显色长度的平方与被测气体浓度及采样时间的乘积存在一定的线性关系， 从而求出环境中气体的时间加权浓度。 被动检气管法与传统的方法相比较，检气管结构简单、分析快速、操作方便，并且不受被测环境的空间大小、有无电源的影响；携带非常方便，利于外出测定和大面积布点测定；使用后的载体以及主要显色剂可以进行回收循环利用，不产生环境污染。一般情况下，被测气体的温度、风速、湿度等外部因素对测定无明显影响。除上述介绍的4种非光学气体浓度检测法外，还有热催化法、色谱分析法等非光学分析法。光学分析法在光学分析中，主要基于光谱学，利用光和大气污染分子相互作用的特性进行检测，具有大范围、高组分、连续实时检测的特点，已成为气体浓度检测的理想工具。主要有差分吸收光谱技术、傅里叶变换红外光谱技术、可调谐激光二极管激光吸收光谱技术、差分吸收激光雷达和拉曼散射激光雷达技术等等。单片机与PC机串行通信研究背景和意义随着科学技术的发展，PC机以其优越的性价比和丰富的软件资源成为计算机应用的主流机种。单片机自诞生以来以其性能稳定、价格低廉、功能强大，在智能仪器、工业装备以及日用电子消费品中得到了广泛的应用。现代化集中管理需要对现场数据进行统计、分析、制表、打印、绘图、报警等 ,同时，又要求对现场装置进行实时控制，完成各种规定操作，达到集中管理的目的。由于单片机的计算能力有限，难以进行复杂的数据处理。因此在功能比较复杂的控制系统中，通常以PC机为上位机，单片机为下位机，由单片机完成数据的采集及对装置的控制，而由上位机完成各种复杂的数据处理及对单片机的控制，二者结合，使得单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制，而形成了向以网络为核心的分布式多点系统发展的趋势。在一般的利用PC机对单片机进行控制的场合，采用Windows作为上位机的平台，其优点是界面友好，编程和操作都比较容易。因此研究 PC机与单片机串行通信具有重要的现实及工业意义。本气体浓度测试仪的设计内容本论文主要完成气体浓度测试仪软件设计，设计内容包括：A/D转换程序、超标报警、键盘检测控制、数据显示、串口通信程序等。本系统采用单片机为控制核心，以实现气体浓度测试仪的基本控制功能。系统主要功能内容包括：数据信号采集滤波、开始测量、超标报警、键盘检测控制、串口通信、PC机处理数据等。本系统设计采用功能模块化的设计思想，本论文内容分为以下几个章节：设计器件简介和选择；硬件的设计；软件设计和系统调试。并利用Proteus7.7Professional单片机仿真软件对单片机系统的显示模块进行仿真调试。第2章方案器件简介硬件设计部分主要包括：MCU、A/D、LCD、电源电平转换芯片、数据选择器等芯片的选择，以下做一些器件的比较。2.1MCU简介本系统的数据采集以及控制部分以单片机为核心。我们选择单片机STC89C52为控制核心，主要基于考虑 STC89C52低功耗、超低价高速度、高可靠、超强抗静电，超强抗干扰、无法解密等优点。此外，其 8K在系统可编程Flash存储器，512字节RAM对于本系统的程序大小而言，已基本够用。STC89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器 ,2个全双工串行通信口，2个读写口线，片内振荡器及时钟电路，STC89C5X可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。同时 STC89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。其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存储器可有效地降低开发本。STC单片机有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以

适应不同产品的需求。STC89C52单片机引脚功能图如图2-1所示：VCC:电源电压VSS:即地XTAL1:振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。TLFl.0T2EXPl.1Pl.2Pl.3Pl.4Pl.5PL6Pl.7TLFl.0T2EXPl.1Pl.2Pl.3Pl.4Pl.5PL6Pl.7FSTRXD/P3,0TXD」F3,1ESTOF3.2

面F3.3TOP3.1T1/P3.5叼P3.6RD下3.7XTAL2XTAL1VSS1234557891011121311151617181920DIP—40nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn

098765432109876^432143333333333£££222222vccPO.0/ADOPO.1/AD1PO.2/AD2PO.3/AC3PO.4/AD4PO.5/AD5PO,6/AD6PO.7/AD7EA ALEFLOGPEEKP2.7/A15P丸6/A11P2.5/Al3P2.4Al2P2.3/A11P2.2/A10P2J/A9P2.0/A8图2-1单片机引脚图P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，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，在访问器件激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1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，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。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）和输入（P1.1/T2EX）。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。表2-1为P1.0和P1.1的第二功能。 表2-1弓1脚号功能特性P1.0T2: 定时器/计数器2外部计数脉冲输入，时钟输出P1.1T2EX:定时器/计数器2捕获重装载触发和方向控制P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱（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，同时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@RI指令）时，P2口输出P2锁存器的内容。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3口：P3口时一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O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，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）oP3口作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表2-2所示。止匕外，P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。ALE/: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。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的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。 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存储器编程器件，改引脚还用于输入编程脉冲（）0如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位复位，可禁止ALE操作。该位置复位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。止匕外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。:程序储存允许（）输出是外部程序存储器的读选通信号，当89C5X单片机由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次有效，即输出两个脉冲。在次期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。/VPP:外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFH）,EA端必须保持低电平（接地）。需要注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存端状态。如端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp,当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。表2-2P3口的第二功能端口引脚具体第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外中断0）P3.3（外中断1）P3.4T0（定时/计数器0）P3.5T1（定时/计数器1）P3.6（外部数据存储器写选通）P3.7（外部数据存储器读选通）模数转换器简介实现A/D转换的基本方法很多，有计数法、逐次逼近法、双斜积分法和并行转换法。由于逐次逼近式A/D转换具有速度快，分辨率高等优点，而且采用这种方法的ADC芯片成本低，所以我们采用逐次逼近式A/D转换器。逐次逼近型ADC包括1个比较器、一个数模转换器、1个逐次逼近寄存器（SAR）和1个逻辑控制单元。逐次逼近型是将采样信号和已知电压不断进行比较， 一个时钟周期完成1位转换，依次类推，转换完成后，输出二进制数。这类型ADC的分辨率和采样速率是相互牵制的。优点是分辨率低于12位时，价格较低，采样速率也很好。ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0-5V之间。芯片转换时间仅为32仙S,据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。鉴于其 8位分辨率、双通道A/D转换、输入输出电平与TTL/CMOS相兼容、5V电源供电时输入电压在0〜5V之间、工作频率为250KHz、转换时间为32微秒、一般功耗仅为15MW等优点，适合本系统的应用，所以在本设计中采用ADC0832作为模数转换器件。其具体特点如下：8位分辨率；双通道A/D转换；输入输出电平与TTL/CMOS相兼容；5V电源供电时输入电压在0~5V之间；工作频率为250KHZ,转换时间为32仙S;一般功耗仅为15mW;8P、14P—DIP（双列直插）、PICC多种封装；商用级芯片温宽为0°Cto+700C,工业级芯片温宽为 -400Cto+850C;芯片接口说明：CS_片选使能，低电平芯片使能。CH0模拟输入通道0,或作为IN+/-使用。CH1模拟输入通道1,或作为IN+/-使用。GND芯片参考0电位（地）。DI数据信号输入，选择通道控制。DO数据信号输出，转换数据输出。CLK芯片时钟输入。VCC/VREF电源输入及参考电压输入（复用）

ADC0832引脚图如图2-2所示图2-2ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模一数转换的器件。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。主要特点：ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，它由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、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。 ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封AUIl\.\LH'dii•UHI此4陷LB,AUIl\.\LH'dii•UHI此4陷LB,•陶■nk,F(X'START(UJC-K区麻应揖弁£-M)F।\一\ni>h一用心一UE一5一li一*HF»I一口IV,-】N-IN-IK「START-W-[*.—ULCLCk'h-_J'4-i.GND-[J-图2-3下面说明各引脚功能：IN0〜IN7:8路模拟量输入端.8位数字量输出端。.ADDA、ADDB、ADDC:3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路.ALE：地址锁存允许信号，输入高电平有效。.START：A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使 0809复位，下降沿启动 A/D转换）。.EOC：A/D转换结束信号输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。.OE：数据输出允许信号，输入高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。.CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。.REF（+）、REF（-）：基准电压。.VCC：电源，单一＋5V。.GND：地。液晶显示器的简介LCD1602字符型液晶显示器的特点及其用法：.单5V电源电压，低功耗、长寿命、高可靠性.内置192种字符（160个5X7点阵字符和32个5X10点阵字符）.具有64个字节的自定义字符RAM,可自定义8个5X8点阵字符或4个5X11点阵字符.显示方式： STN、半透、正显.驱动方式： 1/16并口， 1/5串口.背光方式：底部 LED.通讯方式：4位或8位并口可选.标准的接口特征：适配MC51和M6800系统MPU的操作时序LCD1602液晶显示屏的主要技术参数如下表所示：（表2-3）表2-3LCD1602 液晶主要参数显示容量16X2个字符芯片工作电压4.5-5.5V工作电流2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压5.0V字符尺寸2.95X4.35(mm)带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块； 具显示分辨率为128X64,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8X4行16X16点阵的汉字.也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多， 且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块；基本特性 ：.低电源电压（VDD:+3.0--+5.5V ）.显示分辨率：128X64点.内置汉字字库，提供8192个16X16点阵汉字（简繁体可选）.内置128个16X8点阵字符，2MHZ时钟频率.显示方式：STN、半透、正显，驱动方式：1/32DUTY,1/5BIAS.视角方向：6点，背光方式：侧部高亮白色LED,功耗仅为普通LED的1/5—1/10.通讯方式：用行、并口可选，内置DC-DC转换电路，无需外加负压.无需片选信号，简化软件设计，工作温度：0度-+55度，存储温度：-20度-+60度。电源电平转换芯片（TTL电平转RS-232电平）MAX232芯片是美信（MAXIM）公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5V单电源供电。MAX220-MAX249系列线驱动器/接收器，专为EIA/TIA-232E以及V.28/V.24 通信接口设计。数据选择器在多路数据传送过程中，能够根据需要将其中任意一路选出来的电路，叫做数据选择器，也称多路选择器或多路开关。数据选择器 （MUX）的逻辑功能是在地址选择信号的控制下，从多路数据中选择一路数据作为输出信号。有2选1,4选1、8选1和16选1等类型的数据选择器。有数字信号的数据选择器，如74LS151,74HC151,也有针对模拟信号的数据选择器，如74HC4051。在本设计中，主要是选通模拟输入信号，故用74HC4051第3章串口通信基础理论随着微机特别是单片机的发展，其应用已从单机逐渐向多机或联网，而多机应用的关键又在于微机之间的相互通讯，互传数据信息。在微型计算机系统中，CPU与外部的基本通讯方式有两种:并行通讯——数据的各位同时传送;串行通讯——数据一位一位顺序传送。在并行通讯中，数据有多少位就需要多少条传送线，而串行通讯只需要一对传送线，故串行通讯能节省传送线，特别是当数据位数很多和远距离数据传送时，这一优点更加突出。但串行数据也有缺点，那就是速度比并行通讯要慢。串行通讯是指将构成字符的每个二进制数据位，依据一定的顺序逐位进行传送的通讯方法。在串行通讯中，有二种基本的通讯方式 :异步通讯和同步通讯。串行通讯中，要把数据从一个地方传送到另一个地方，必须使用通讯线路。数据在通讯线路两端的工作 （通讯线路或计算机 ）之间传送。按通讯方式，可将数据传输线路分成三种:单工方式半双工方式全双工方式两种常用接口方式.并行接口并行接口是指 8位数据同时通过并行线进行传送，这样数据的传输率能得到极大的提高。但在并行传输中，干扰会随线路长度的增加而增加，产生传输错误。因此，并行传输主要应用在近距离数据传输中，如连接打印机端口。并行接口主要使用36针接头和25针D形接头，目前以25针D形接头为主。.串行接口用行口也是计算机的一种标准接口，PC机一般至少有两个用行口Com1和Com2o用行口不同于并行口，它的数据和控制信息是一位接一位在一根传输线上传送的，这样用行口较并行口能够进行远距离传送信息。用行口通常使用 9针D形连接器，有些老式则使用25针D形连接器。由于CPU与接口间按并行方式传输，接口与外设之间按串行方式传输，因此，在申行接口中，要由接收移位寄存器把串行方式转换成并行方式， 由发送移位寄存器把并行方式转换成串行方式。完成这种转换功能的电路叫做通用异步收发机UART。RS-232串行接口标准目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种用行接口。 RS-232被定义为一种在低速率申行通信中增加通信距离的单端标准 [3-7]oRS-232采用不平衡传输方式，收发端的数据信号是相对信号地。 9针用口引脚和25针用口引脚定义如表3-1所示。表3-1 9针串口引脚与25针串口引脚定义9针串口（DB9）25针串口（DB25）tl勺功能说明缩写tl勺功能说明缩写1数据载波检测DCD8数据载波检测DCD2接收数据RXD3接收数据RXD3发送数据TXD2发送数据TXD4数据终端准备DTR20数据终端准备DTR5信号地GND7信号地GND6数据设备准备好DSR6数据设备准备好DSR7请求发送RTS4请求发送RTS8清除发送CTS5清除发送CTS9振铃指示DELL22振铃指示DELL典型的RS-232信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在5V-15V,负电平在-5V~-15V;在接收数据时，接收器的典型工作电平是3V-12V和-3V~-12V。串口传输数据只要有接收数据针脚和发送数据针脚就能实现， 其连接方式如表3-2所示。表3-2串口通信连接方式9针一9针25针一25针9针一25针233222322333557757VB编程过程中使用到的MSComm控件MSComm控件全称为MicrosoftCommunicationsControl,是Microsoft公司提供的简化Windows下串行通行编程的ActiveX控件，它为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法。 通过对此控件的属性和事件进行相应编程操作，就可以轻松实现串口通信。MSComm控件处理通信的方式MSComm控件通过串行端口传输和接收数据，为应用程序提供串行通信功能。MSComm控件提供两种处理通信的方式：事件驱动方式和查询方式。(1)事件驱动方式事件驱动通信是处理用行端口交互作用的一种非常有效地方法。这种式下,在事件发生时，如在串口接收缓冲区有字符等，可以利用MSComm控件的OnComm事件捕获并处理这些通信事件，OnComm事件还可以检查和处理通信错误。在编程过程中，可以在 OnComm事件处理函数中加入自己的代码。这种方法的优点使程序响应及时、可靠。（2）查询方式查询方式实质上还是事件驱动，在有些情况下，这种方式显得更为便捷。在程序的关键功能后，可以通过检查 CommEvent属性的值来查询事件和错误，编写自己的程序代码。3.2.2．MSComm控件的主要属性MSComm控件很多重要的属性，常用属性的功能如下：CommPort属性：设置并返回通信端口号；Input属性：返回并删除接收缓冲区中的数据流；Output属性：往传输缓冲区中写数据流；PortOpen属性：设置并返回通信端口的状态（开或关）；Settings属性：设置并返回波特率、奇偶校验、数据位和停止位参数；InputLen属性：确定被Input属性读取的字符数，设置 InputLen为0时，则Input属性读取缓冲区中的全部数据；InputMode属性：确定用Input属性读取的数据类型，设置 InputMode为comInputModeText时，Input属性通过一个 Variant返回文本数据，设置为comInputModeBinary时，Input属性通过一个 Variant返回一个二进制数据数组。第4章总体方案设计本次设计的总体框图如下图4-1:图4-1总体框图单片机内部有一个全双工的收发缓冲器（SBUF），这两个在物理上独立的接收发射器，即可以接收也可以发射数据，它们共用同一个地址 99H。在串行口的输入输出引脚上加上电平转换器，就可以方便的设计成标准的RS-232接口。在设计中以PC机为主机，单片机为从机，通过串行接口构成主从系统，设计其串行通信的基本功能。VisualBasic（简称VB）是Windows操作系统下简单、易学、高效的应用软件开发工具。因其具有面向对象的设计方法，友好的用户界面、编程高效、数据处理及驱动底层硬件功能强等优点而受到广泛的使用。系统设计时，PC机的通信程序使用VisualBasic编写，单片机的程序用C语言编写。以下介绍本次设计的各个模块中使用到的具体器件。4.1STC89C52MCUSTC89C52是的低电压，高性能 CMOS8位单片机，片内含8Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器 （PEROM）和256Kbytes的随机存取数据存储器，器件采用高密度，非易失性存储技术生产，与标准 MCS-51指令系统及 8051产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器和FLASH存储单元，功能强大，STC89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。它的主要性能参数如下：.8K字节可重擦写FLASH闪存存储器.1000次写/擦循环.时钟频率：0Hz—24MHz.三级加密存储器.256字节内部RAM.32个可编程I/O口线.3个16位定时/计数器.6个中断源.可编程串行 UART通道.低功耗的空闲和掉电模式.片内振荡器和时钟电路ADC0832数模转换ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达 256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0-5V之间。芯片转换时间仅为32点，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。LCD1602液晶显示LCD1602字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD,目前常用16X1,16X2,20X2和40X2行等的液晶显示模块。模块组件内部主要由LCD显示屏、控制器、列驱动器和偏压产生电路构成。LCD1602液晶显示屏分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别。1602液晶显示屏采用标准的16脚接口，其中各接口的功能如下表（4-1）所示：

表4-1LCD1602的16管脚功能弓1脚号引脚名电平输入/输出引脚说明1VSS电源地2VDD电源正极（+5V）3VL液晶显示偏压信号4RS0/1输入数据/命令选才1端，0:输入指令，1:输入数据5R/W0/1输入读/写选择端，0:向LCD写入指令或数据，1:从LCD读取信息6E1一0输入使能信号，1时读取信息，1-0（下降1田执行指令7D00/1输入/输出数据总线（最低位）8D10/1输入/输出数据总线9D20/1输入/输出数据总线10D30/1输入/输出数据总线11D40/1输入/输出数据总线12D50/1输入/输出数据总线13D60/1输入/输出数据总线14D70/1输入/输出数据总线（最高位）15BLA+VCCLCD背光电源正极16BLK接地LCD背光电源负极第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会使屏幕显示不清晰，使用时可以通过一个 10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为数据/命令选择端，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器

第5脚：R/W为读写选择端，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址， 当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第7〜14脚：D0〜D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极单电源转换芯片MAX232MAX232是MAXIM公司生产的、包含两路接收/驱动器的芯片。芯片内部有一个电源电压变换器，可以将输入的+5V电源电压变换成为RS-232输出电平。硬件接口简单，被广泛使用。芯片的引脚配置及典型工作电路如图 4-2所示。剧INPUT1一工1Gelef)r叵rE

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SV4C1-⑵C2-V-20UTR2N/VMX1A4MAX202EIMX/321£gou帆OIIIMIMLGrJllRIklllTJEjk]皿同回11]诃C2- +11^10-10/C2付U*GEIN近日正可CLtSH；训"C1用LWEIYURim=15口网有；TUCMOSOUTPUT；、2”俄图4-2MAX232芯片引脚配置和典型工作电路4.5数据选择器74HC405174HC4051是一款高速CMOS器件，是8通道模拟多路选择器/多路分配器，带有3个数字选择端（S0至S2）,1个低有效使能端（E）,8个独立输入/输出端（Y0至Y7）和1个公共输入/输出端（Z）。E为低时，8个开关的其中之一将被 S0至S2选中（低阻态）。E为高时，所有开关都进入高阻态，直接无视 S0至S2。VCC和GND是数字控制端（S0至S2,E）的供电引脚，74HC4051的VCC至GND范围为2.0V〜10.0V。74HC4051的模拟输入/输出端（丫0至丫7,Z）在上限VCC和下限VEE之间摆动，VCC-VEE应当不超过10.0V。作为一个数字多路选择器/多路分配器，VEE将被连接到GND上（一般是接地）。引脚图如下图4-3所示。74HC4051PinconfigurationYdY6zYdY6zY7Y5EVeeGMDVGGY2Y1YDY3SOS1S2DIP16.SO16.and(TJSSOP16图4-374HC4051引脚图4.6用于串口转USB的芯片CP2102（实际使用）目前仪器设备大都采用RS232接口与计算机通信，但随着计算机技术的发展，支持热插拔的USB标准接口将取代RS232接口，因此计算机将越来越少配置甚至不配置RS232接口。RS232接口与USB接口虽然都属于串行接口，但它们的数据格式、通信协议、信号电平以及机械连接方式则不同。 这样计算机不能控制现有仪器设备，解决这一问题就得把现有的仪器设备的RS232接口转换成USB接口。一种方案是采用USB/RS232桥接器件如CP2102,CP2103进行设计，计算机通过USB接口虚拟一个RS232接口，与传统设备器件连接，设备对计算机接口的形式为USB接口。siliconLaboratories公司推出的USB接口与RS232接口转换器CP2102/CP2103是一款高度集成的USB-UART桥接器，提供一个使用最小化元件和PCB空间来实现RS232转换USB的简便解决方案。如图1所示，CP2102/

CP2103包含了一个USB功能控制器、USB收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的异步串行数据总线（UART）oCP2102/CP2103作为USB/RS232双向转换器，一方面可以从主机接收USB数据并将其转换为RS232信息流格式发送给外设；另一方面可从RS232外设接收数据转换为USB数据格式传送至主机，其中包括控制和握手信号。具典型应用电路见下图4-4。iPD呷上倒I4NSUSBiSHttLms加由CM图4-4呷上倒I4NSUSBiSHttLms加由CM图4-44UHI

事忱爱茹■却疆评。到5FW4.7设计中使用到的软件介绍Keil软件简介：单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码。Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。KeilC51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到KeilC51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。Protues仿真软件简介：Protues软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件，是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。Proteus是世界上著名的EDA工具，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计，是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持 8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33 、AVR、ARM、8086和MSP430等。在编译方面，它也支持 IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。VB简介：VisualBasic是一种由微软公司开发的包含协助开发环境的事件驱动编程语言。从任何标准来说，VB都是世界上使用人数最多的语言。它源自于BASIC编程语言。VB拥有图形用户界面（GUI）和快速应用程序开发（RAD）系统，可以轻易的使用DAO、RDO、ADO连接数据库，或者轻松的创建 ActiveX控件。程序员可以轻松的使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。VisualBasic（简称VB）是Windows操作系统下简单、易学、高效的应用软件开发工具。因其具有面向对象的设计方法，友好的用户界面、编程高效、数据处理及驱动底层硬件功能强等优点而受到广泛的使用。第5章硬件设计最小系统的实现在本次设计中我们采用STC89C52来实现一个单片机系统能运行起来的需求最小的系统，电路图见图5-1。由晶振电路和复位电路，STC89C52芯片组成，构成最小的单片机系统。下面介绍其中的两个电路。晶振电路:单片机工作的过程中各指令的微操作在时间上有严格的次序，这种微操作的时间次序称作时序，单片机的时钟信号用来为单片机芯片内部各种微操作提供时间基准。89C52的时钟产生方式有两种，一种是内部时钟方式，一种是外部时钟方式。内部时钟方式即在单片机的外部接一个晶振电路与单片机里面的振荡器组合作用产生时钟脉冲信号，外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机内，此方式常用于多片89C52单片机同时工作，以便于各单片机的同步，一般要求外部信号高电平的持续时间大于20ns.且为频率低于 12MHz的方波。对于CHMOS工艺的单片机，外部时钟要由XTAL1端引入，而XTAL2端应悬空。本系统中为了尽量降低功耗的原则，采用了内部时钟方式。电路图见图5-2:Jl器既T:T1_Sc1234j£--PC0AD：："工ADLPC：ID；43皿AD4MiJl器既T:T1_Sc1234j£--PC0AD：："工ADLPC：ID；43皿AD4MiXDiP4TAD~?1.0.T1?UT2EXP12P1JD1.4atPl5P15HJ0/A1PSVAJPl-2Al：-DUAllpkanK5A13PL*AUPl"A15■IC3*1图5-1单片机的最小系统XTAL1XTAU22pF图5-2晶振电路在89C52单片机的内部有一个震荡电路，只要在单片机的 XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体（简称晶振）就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号，图中电容器C1和C2稳定频率和快速起振，电容值在5-30pF,典型值是22pF,晶振CYS选择白^是12MHz。复位电路：单片机开始工作的时候，必须处于一种确定的状态，否则，不知哪是第一条程序和如何开始运行程序。端口线电平和输入输出状态不确定可能使外围设备误动作，导致严重事故的发生；内部一些控制寄存器（专用寄存器）内容不确定可能导致定时器溢出、程序尚未开始就要中断及串口乱传向外设发送数据。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）。实际应用中，复位操作有两种基本形式：一种是上电复位，另一种是上电与按键均有效的复位，上电复位，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，上电瞬间RST引脚获得高电平，随着电容C1的充电，RST引脚的高电平将逐渐下降。本设计中复位电路采用的是开关复位电路，开关S9未按下是上电复位电路，上电复位电路在上电的瞬间，由于电容上的电压不能突变，电容处于充电（导通）状态，故RST脚的电压与VCC相同。随着电容的充电，RST脚上的电压才慢慢下降。选择合理的充电常数，就能保证在开关按下时是 RST端有两个机器周期以上的高电平从而使STC89C52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电源接通，通过电阻的分压就可以实现单片机的复位。电路图见图5-3:图5-3复位电路RST引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。信号采集电路从传感器过来的电压信号，应经过滤波，采集，转换才能被MCU识别和处理。由于假若每一路都设置放大、滤波等器件，那么成本会很大，所以信号的采集一般用多路模拟通路进行选择。在本设计中，为了体现多路的性质，选取了一个酒精浓度传感器和一个甲烷浓度传感器。酒精浓度传感器由MQ3传感器组成。MQ3传感器/MQ3模块详细介绍如下表 5-2。甲烷浓度传感器由MC113组成；MC113传感器的技术指标如下表5-1所示。测量电路由气敏传感器 MQ3/MC113、滤波电路和ADC0832组成。所采集的信号经滤波电路和ADC0832后，被传送至STC89C52单片机，在显示器上显示出对应的浓度值，当超过一定的标准时，便给以报警。MC113/113C是催化燃烧式气敏元件，根据催化燃烧效应的原理工作。在使用中经常采用电桥电路的方式进行采样检测。基本电路如图5.4所示。由检测元件和补偿元件配对组成电桥的两个臂，遇可燃性气体时检测元件电阻升高，桥路输出电压变化，该电压变量随气体浓度增大而成正比例增大，补偿元件起参比及温湿度补偿作用。MC113及其测量电路的特点.桥路输出电压呈线性 .响应速度快 .具有良好的重复性、选择性 .元件工作稳定、可靠.抗H2S中毒。表表5-2MQ3模块详细参数指标图图5-5MC113的灵敏度特性及响应恢复特性应用：工业现场的天然气、液化气、煤气、烷类等可燃性气体及汽油、醇、酮、苯等有机溶剂蒸汽的浓度检测；可燃性气体泄漏报警器；可燃性气体探测器；气体浓度计等。图5-4测量电路表5-1MC113传感器的技术指标工作电压（V）2.8±0.1工作电流（mA）90±10灵敏度（mv）1%甲烷15-401%丁烷30-501%氢气20-40线