气敏传感器信号采集系统设计

气敏传感器信号采集系统设计

一、绪论

1.1研究背景及意义

跟随者我国工业发展的脚步，各种工业废气、汽车尾气和生活废气逐渐的增多。其中所排放出来的废气比如甲烷都是对人体能够造成危害的气体。而我所设计的研究方向就是针对天然气的是否泄漏的装置。这种装置可以及时的发现空气中的天然气的浓度并且可以通过声光报警。

1.2研究目标及内容

我设计的这个系统主要就是使用就是我们学习时曾经用到过的单片机AT89C51,它的原理就是通过A/D转换器把测试环境中的气体传感器输出的模拟电信号放大后输入到单片机AT89C51中，通过一系列的处理后再将结果通过LCD显示器显示，这个时候我需要提前设置一个危险警报值，如果气体的浓度超过我设置的这个警报值，那么单片机所控制的发光二极管以及喇叭就会发生反应，以此来达到报警的目的。

在我涉及的这个软件里面最最重要的两个点就是MQ-4气体传感器和单片机AT89C51，其中我需要完成的任务有下面的一些内容：

（1）首先选择一种气体传感器并且研究它的工作原理

（2）完成我所选择的传感器可以使用的放大电路、采集电路和存储电路。为了能够确定采样气体的具体容量，我还要非常具体的以下数据：放大的倍数、采集的速率和采样的时间

（3）设计电路并控制显示气体浓度

（4）绘制系统的原理图

第1章绪论.....................................................................................................2

1.1研究背景及意义.....................................................................................2

1.2研究目标及内容.....................................................................................2

第2章系统总体方案设计.............................................................................2

2.1系统的设计要求.....................................................................................2

2.2系统的设计过程.....................................................................................2

2.3系统设计整体框图.................................................................................3

2.4气体传感器的选择.................................................................................4

2.4.1常见的气体传感器简介..............................................................4

2.4.2气体传感器的选定......................................................................5

2.4.3MQ-4气体传感器的简介............................................................6

2.5单片机的选择.........................................................................................8

第3章系统的硬件电路...................................................................................9

3.1连接电路.................................................................................................9

3.2放大器AD623的简介...........................................................................9

3.2.1放大电路....................................................................................11

3.3单片机时钟电路...................................................................................12

3.4单片机复位电路...................................................................................13

3.5模数转换电路.......................................................................................13

3.5.1 ADC0809简介...........................................................................13

3.5.2ADC0809与单片机的连接电路................................................15

3.6存储模块................................................................................................16

3.6.1采样容量的确定以及存储器的选择.........................................16

3.6.2存储电路.....................................................................................16

3.7报警电路与LCD显示..........................................................................17

3.7.1声光报警电路.............................................................................17

3.7.2LCD显示.....................................................................................18

3.8供电模块................................................................................................19

第4章系统软件设计 ....................................................................................19

4.1单片机C语言.......................................................................................19

4.2软件设计程序框图................................................................................21

4.3软件程序设计........................................................................................22

4.3.1初始化子程序.............................................................................22

4.3.2模数转换子程序.........................................................................22

4.3.3存储模块子程序.........................................................................23

4.4仿真结果................................................................................................24

第5章结论......................................................................................................25

参考文献............................................................................................................25

致谢....................................................................................................................26

首先我们必须确定我所需要完成的任务，是使用单片机来完成整个系统的操控，当然其中还需要各种各样的其他软件或者物体。字啊使用单片机作为核心的时候，我就需要对单片机所需要完成的所有的任务有所了解，确定他所有的功能和性能指标，这样才能够完成后续的工作。在确定了我所需要完成的任务之后，接下来就是这个系统的整体方案的设计了。在其中就包括要选择什么类型的单片机，分配软件硬件资源。以及系统的硬件设计，这也是一个很重要的步骤。整个系统包括主电路、控制电路、存储器和A/D转换电路等。举个例子就比如单片机最小系统的设计，什么是单片机最小系统呢，简单的来说就是包括单片机、时钟电路、电源电路、复位电路。设计主要的工作就是对时钟，电源和单片机的功能的设计。然后我所需要做的就是整个系统的软件设计，这个任务也是所有的任务重最为复杂的一个任务。软件的设计主要有两个部分组成，第一个是用来管理单片机的监督管理程序以及执行我所给与单片任务的程序。第二个就是需要我们编写这些个程序了。最后的最后就是要用实践来证明自己的设计的时间了，经过多次的实验确定整个程序完全没有问题之后就可以了。

参考文献

[1]甲烷检测气体检测仪:国内外研究现状, http://www.ennix.net.

[2]单正娅.单片机应用技术（C语言版）西安电子科技大学出版社

[3]俞云强.传感器与检测技术高等教育出版社

[4]于成波.传感器与自动检测技术.第2版.北京：高等教育出版,2009

[5]周宇迪.便携式智能油气检测仪设计[J].现代电子技术,2010,33(18):157-159.

[6]MQ-4传感器说明书.http://www.doc88.com/p-186434702586.html

[7]李朝青.单片机原理及接口技术.第3版.北京：北京航空航天大学出版社，2010

[8]刘奎学,陈丽华,全宝富等.智能型天然气检测装置的研制[C].//电子测量与仪器学报2002增刊.2002:177-180.

[9]郝晓剑,杨述平等.仪器电路设计与应用.第1版.北京：电子工业出版社,2007

[10]郭天祥等.51单片机C语言教程.第1版.北京：电子工业出版社，2009

[11]李庆. Keil C51 使用详解 V3.0[M]. 北京：北京理工大学出版社. 2007