《检测理论及其应用》课程设计报告..doc

《检测系统设计及其应用》课程设计报告 题目：一氧化碳检测仪设计 一氧化碳检测仪是家庭安全计划的一个重要组成部分。在美国，消费者产品安全委员会建议每一个家庭至少要有一个一氧化碳检测仪。一氧化碳检测仪是通过一氧化碳传感器感应空气中一氧化碳气体的浓度转变成电信号，电信号的大小跟一氧化碳的浓度有关。一氧化碳检测仪按所使用的传感器来分类，一般分为半导体一氧化碳检测仪、电化学一氧化碳报警器、红外一氧化碳检测仪等，从测量灵敏度、精度、稳定性、抗交叉气体干扰来说，性能最好的是红外一氧化碳检测仪，但比较昂贵适合实验室使用，民用的一般为半导体和化学的一氧化碳检测仪。 半导体一氧化碳检测仪采用半导体型一氧化碳传感器作为敏感元件，要求其敏感元件恒温在200°C时能快速响应，因此要提供比较大的电流，当温度、湿度、甚至风变化大时对其精确测量很不利，还有就是容易受到其他气体的交叉干扰，如酒精、氮氧化物、氢气、烷类等气体的干扰，容易误报，但其价廉，一般使用寿命可达五年。 电化学一氧化碳检测仪采用零功耗化学一氧化碳传感器作为敏感元件，大都采用电化学法中的定电位电解法原理，利用定电位电解法进行氧化还原化学反应，检测扩散电流便可得出一氧化碳气体的浓度，并且有很好的线性测量范围以及很高的选择性，抗交叉气体干扰能力也很强，价格相对比较贵。电化学一氧化碳传感器零功耗性，无需加热，非常适合配合低功耗的检测电路采用电池供电，做成一氧化碳浓度表、便携式---一氧化碳报警器等。电化学一氧化碳传感器长期暴露在气体样品、酒精、油漆等刺激溶液中会影响其灵敏度和寿命，甚至会失效。电化学一氧化碳传感器在空气中的使用一般为三年，也有五年的，更长的可达八年以上。 设计目标及技术要求： 在家庭或工业环境中，容易产生一氧化碳等有害气体。本设计尝试在一般抽风机等通风设备的基础上，应用单片机作为测控系统的核心，以一氧化碳等有害毒气体的传感器作为拓展，实现小型化，低成本，高性能的一氧化碳检测、报警一体化装置。 要求能同时测量两点以上一氧化碳含量，并具有显示、报警功能。 给定条件： 面包板一块；传感器2个、显示模块1个；单片机1个；电阻、电容和其他元器件若干。 设计思路： 一氧化碳气体质量浓度检测控制系统是通过单片机编程实现对一氧化碳气体浓度的采集、显示、控制、报警等一系列功能的系统。 设计过程为：一氧化碳气体传感器直接与环境中的被测气体反应，产生线性变化的微弱电流信号，该信号通过信号滤波放大电路后转换为电压信号送给单片机，经过模数转换、模型运算等处理，直接在液晶屏上显示出被测气体的质量浓度。且该仪器可设置报警，当气体质量浓度达到预置的报警值时，可发出报警信号。 具体设计过程要求： 1.确定总体测量方案 2.选择合适的传感器、单片机、开关装置、显示模块等； 3.设计并搭建一氧化碳测量电路、单片机测量/显示/报警电路； 4.在模拟环境下，实现多点一氧化碳气体的检测； 5.完成报告。 一、硬件选择及介绍 在接到课程设计题目后，经过考虑和查找各方面资料最终确定了一氧化碳检测仪的具体方案。 硬件选择主要包括：单片机、A/D转换器、时钟芯片、LCD、外围扩展数据RAM等芯片的选择。 主要元件介绍： AT89S51单片机 AT89S51/LS51单片机是低功耗的、具有4KB在线课编程Flash存储器的单片机。它与通用80C51系列单片机的指令系统和引脚兼容。片内的Flash可允许在线重新编程，也可使用非易失性存储器编程。他将通用CPU和在线可编程Flash集成在一个芯片上，形成了功能强大、使用灵活和具有较高性能性价比的微控制器。 AT89S51/LS51具有如下特性： --片内程序存储器含有4KB的Flash存储器，允许在线编程，檫写周期可达1000次； --片内数据存储器内含128字节的RAM； --I/O口具有32根可编程I/O线； --具有两个16位I/O线； --中断系统具有6个中断源、5个终端矢量、2个中断优先级的中断结构； --串行口是一个全双工的串行通信口； --具有两个数据指针DPTR0和DPTR1； --低功耗节电模式有节电模式和掉电模式； --包含3级程序锁定位； --AT89S51的电源电压为4.0-5.5V，AT89LS51的电源电压为2.7-4.0V； -振荡器频率0-33MHz（AT89S51），0-16MHz(AT89LS51); --具有片内看门狗定时器； --灵活的在线片内编程模式（字节和页编程模式）； --具有断电标志模式POF； 74LS74 D触发器电路 74LS74内含两个独立的D上升沿双d触发器，每个触发器有数据输入、置位输入、复位输入、时钟输入和数据输出。 74LS74功能