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1、 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
2、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
3、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：
4、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；AbstractIn recent years, Chinas rapid economic development, increasing peoples standard of living, the number of motor vehicles and drivers has soared, drunk driving has caused serious consequences of illegal crime is also inc
5、reasing, to the society and the life of the masses, causing serious harm to health. Since 2000, drinking and driving behavior caused by increasing number of accidents, on the social impact is also growing, alcohol has become fierce killer on the road. According to the statistics, the whole world bec
6、ause of traffic accident every year the number of people killed more than 600000 people, left permanently disabled in 4000000 above, general injuries are too many to count. In many countries, traffic accident has become the first cause of accidental death. In addition, the traffic accidents caused b
7、y the economic loss is quite amazing. According to statistics, approximately 50% - 60% of the accidents are related to alcohol. China public security departments in 2009August, throughout the country to strengthen and driving force, so as to reduce the driving caused by malignant traffic accident. T
8、o investigate the related to detection of human with an alcohol content and the use of equipment to detect problem.In recent years, industry of our country coal production safety situation is not optimistic, middle and small coal mine situation is particularly serious, has a direct threat to the sta
9、ble production of the whole coal industry, to the national property and peoples lives and caused great damage, as the worst of all evils methane explosion is a major accident rate in the first. For security reasons, the methane concentration measurement, appear particularly important.Based on the ab
10、ove, the gas concentration detection problem, critical. This paper studied and designed a variety of gas concentration can be measured, and can alarm intelligent tester. The design scheme based on STC89C52 MCU, MQ3 alcohol concentration sensor, MQ4 methane concentration sensor. System circuit of the
11、 sensor output signals from the AD0832 as the core of the A / D conversion circuit after conditioning, through the single-chip microcomputer for data processing, LCD display by the alcohol concentration value. And the design of certain limits, overrun alarm. Limit value by the keys to adjust. Consid
12、ering the SCM calculation ability is limited, to complex data processing, so single-chip system and PC system through the RS-232 serial communication port interconnect, thereby SCM as the next bit machine data acquisition and control equipment, and the machine used PC do PC for complex data processi
13、ng and the SCM control. This paper introduces the data acquisition subsystem, data processing and data display system and alarm circuit, SCM and PC communication hardware and software to achieve the design method and process. System for sampling locations beyond the prescribed specified gas concentr
14、ations, through sound and light alarm circuit to remind staff monitoring. At the same time, the operator for a specific alarm limit values can be set through the single-chip programming.Key words: alcohol oncentration sensor (MQ3), methane concentration sensor ( MC113), STC89C52, A/D converter,Datae
15、lector (74HC4051), serial communication, RS232,VB;毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定
16、，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。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。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用
17、授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日目录引言1第1章 前言21.1气敏传感器的发展现状21.2国内外气体浓度检测技术的发展现状31.2.1非光学分析法31.2.2光学分析法41.3 单片机与PC机串行通信研究背景和意义51.4本气体浓度测试仪的设计内容5第2章 方案器件简介62.1
18、MCU简介62.2 模数转换器简介92.3液晶显示器的简介122.4 电源电平转换芯片（TTL电平转RS-232电平）132.5 数据选择器13第3章 串口通信基础理论143.1 两种常用接口方式14.并行接口14.串行接口143.2 RS-232串行接口标准153.3 VB编程过程中使用到的MSComm控件163.3.1. MSComm控件处理通信的方式163.2.2MSComm控件的主要属性16第4章 总体方案设计184.1 STC89C52 MCU194.2 ADC0832数模转换194.3 LCD1602液晶显示194.4单电源转换芯片 MAX232214.5 数据选择器 74HC40
19、51214.6 用于串口转USB的芯片CP2102（实际使用）224.7设计中使用到的软件介绍23第5章 硬件设计255.1 最小系统的实现255.2 信号采集电路275.2.1 MC113及其测量电路的特点275.2.2 MQ3特点及其测量电路原理295.2.3关于气体浓度单位的说明325.3 A/D转换设计335.4 按键设计345.5 LCD1602液晶显示设计355.6 报警线路设计365.7 电源电路设计375.8 差动放大器与滤波电路设计375.9 串口与USB互转电路设计（实际使用）38第6章 软件设计396.1 编译语言的选择396.2 程序设计396.2.1 AD转换模块39
20、6.2.2 按键模块406.2.3液晶显示模块41PC机程序设计416.3 VB应用界面设计流程416.3.1创建项目文件416.3.2加入串口通信控件426.3.3设计窗体界面43第7章 系统调试447.1 软件仿真447.2 硬件调试45第8章 结束语50第9章 致谢51参考文献52附录一 ：proteus仿真原理图53附录二 PCB图54附录三 ：硬件设计原理图55附录四：单片机程序56附录五：PC机程序66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
21、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
22、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
23、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2002年气体传感器年均增长率为（2730）。 目前，气体传感器的发展趋势集中表现为
24、：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（0.110）106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
25、”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
26、（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。1.2国内外气体浓度检测技术的发展现状1.2.1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
27、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
28、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。
29、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
30、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。1.2.2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
31、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。1.3 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，
32、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。1.4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
33、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Proteus 7.7 Professional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。2.1 MCU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、
34、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
35、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。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
36、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
37、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引脚号功能特性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MOVXDPTR指令）时，P2口送出高8位地
38、址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVXRI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）。P3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。此外，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
39、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（ ）。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。此外，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
40、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2-2 P3口的第二功能端口引脚具体第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3
41、.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) 2.2 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
42、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32S，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05V之间、工作
43、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05V之间； 工作频率为250KHZ，转换时间为32S； 一般功耗仅为15mW； 8P、14PDIP（双列直插）、PICC 多种封装； 商用级芯片温宽为0C to +70C，工业级芯片温宽为40C to +85C； 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
44、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。ADC
45、0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装。其内部图以及引脚图如图2-3所示。 图2-3下面说明各引脚功能：IN0IN7：8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
46、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。2.3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57点阵字符和32个510点阵字符).具有64个字节的自定义字符RAM，可自定义8个58点阵字符或4个511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2-3 LCD1602液晶主要参数显示容量162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2.954.35(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；其显示分辨率为12864, 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
