基于单片机的电量检测系统设计
摘要
随着电力系统电量的日益扩大和电压运行等级的不断提高，传统的电量检测系统暴露出越来越多的缺点，难以满足现代电网向自动化、数字化发展的需要。
本文首先概述了WB系列交流电量传感器的工作原理和各项工作技术指标，并做了硬件系统的设计，包括控制电路、模块转换部分、键盘输入部分、LED显示部分方面的设计。然后介绍了ADC0809和74HC595中电子接口的各项特性，同时对单元的结构原理和功能划分进行了分析和研究，选择了合适的各种数据转换软件按。通过分析和研究，提出了软件系统方面的设计方案，最关键的问题是A/D转换程序的设计、主程序和子程序的流程方案
关键词 A/D转换器；LED显示器；ADC0809；74HC595单片机
POWER DETECTIO SYSTEM BESED
ON SINGLE CHIP DESIGN
ABSTRACT
With the growing power system capacity and the increasing level voltage operation, the traditional amount of power detection system weaknesses exposed more and more difficult to meet the modern power grid to the automation, digital development.
This paper outlines the WB series AC power sensor working principle and the work of technical indicators, and made the hardware system design, including control circuits, modules conversion component, keyboard part, LED showed that some aspects of the design. Then introduced the ADC0809 and the 74HC595 in the electronic interface properties, while the structural principles and functions of cell division was analyzed and studied, the suitable range of data conversion software by. Through analysis and research, the design of software systems, the most critical issue is A / D conversion process of design, the main program and subroutine program flow.
KEYWORDS ：A/D conversion chip ；74HC595SCM ；ADC0809 ；LED display chip
目录
ABSTRACT (2)
1绪论 (1)
2 WB系列交流电量传感器 (2)
2.1 概述 (2)
2.2 WB交流电量传感器的工作原理 (2)
2.3 传感器型号及技术指标 (3)
3 硬件系统的设计 (4)
3.1 硬件框图 (4)
3.2 控制电路的设计 (4)
3.2.1单片机的选择 (4)
3.2.2模数转换部分的设计 (10)
3.2.3 A/D 转换器概述及单片机接口的一般特点 (11)
3.2.4 ADC0809简介 (12)
3.3 键盘输入部分 (14)
3.3.1 矩阵式键盘 (14)
3.3.2独立式键盘 (15)
3.3.3 LED显示部分 (15)
3.4 LED的动态显示方式 (16)
3.4.1 LED静态显示方式 (16)
3.4.2 74HC595简介 (17)
3.4.3 键盘及显示电路 (18)
4 软件系统设计 (19)
4.1 C语言简介 (19)
4.2 主程序流程图 (19)
4.3 按键程序流程图 (20)
4.4 定时器0中断服务程序设计 (20)
4.5 A/D转换程序设计 (22)
致谢 (25)
参考文献 (26)
附录1 设计原理图 (27)
附录2 源程序 (28)
1绪论
自第一个微处理器问世以来，以微处理器为核心构成的计算机以各种各样的形式，无孔不入的渗入到人们的生产、生活、科研等各个领域，为人类带来了渗透到各个领域的“智能”。微处理器是整个智能仪器仪表的核心，检测电路时微处理器的外围设备，微机通过接口发出各种控制信息给检测电路，以规定功能、启动测量、改变工作方式等。微机通过查询或检测电路向微机提出的中断请求，使微机及时了解检测电路的工作状态。当检测电路完成一次测量后，微机读取测量数据，进行了解检测电路的工作状态。当检测电路完成一次测量后，微机读取测量数据，进行必要的加工、计算、变换等处理，最后以各种方式输出，如送显示器、打印机打印，或送给系统的主控制器等等。
近二十年来，以计算机科学，信息学，生命科学为代表的各门新兴学科的迅猛发展，极大限度的刺激了全球经济的发展，在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，电能是人们日常生活和工业生产中的重要能源之一，在现代社会中起着越来越重要的作用，而电压、电流是其中最关键的两个因素，是否准确的测量电压、电流对我们的生活和生产有着至关重要的影响，特别是电工和电力系统等领域经常要对交流电量进行采样测试以了解工作电压或整个电网的工作情况。
2 WB系列交流电量传感器
2.1 概述
WB系列交流电量传感器采用电磁隔离技术和专用厚膜集成电路。对电网或电路中的交流电流或交流电压进行实时测量，将其变换成跟踪电压暑促（Vg）、直流电压输出（Vz）、直流电压输出（Iz）、频率输出（Fk）。传感器的输出可以与各型AD转换器配接构成数据采集系统，也可以与传统模式、数字式指示仪表配接，显示被测量之值。体积小、重量轻、精度高、耗能低，输入电路、输出电路完全隔离，输出信号可以共地，输出形式多样，满足各种使用要求，在0～120%标称输入范围内，输出信号入输出信号之间保持正比例关系，通聘宽带，可以测量5kHz以内的正弦交流电流或交流电压。结构形式多样，提供直插式、DIN卡装式安装方式，方便各种场合使用等特点。
2.2 WB交流电量传感器的工作原理
本系列传感器采用模块化电路结构，如图2-1主要由电流测头1（或电压侧头2）、采样电路3、定标放大器4、装用厚膜集成转化器5、6、7组成。
lx Ux 1
2
34
5
7
6
-E
Vg
Vz
Iz
Fk
+E
图2-1
电路结构
被测电流信号Ix﹝或被测电压信号Ux﹞经电流测头1﹝或电压测头2﹞隔离变换，在二次回路形成高精度毫安级跟踪电流，经采样电路3转换为跟踪电压信号，在经定标放大器4进行放大、定标，形成跟踪电压输出Vg；跟踪电压信号经AC/DC转换器5后，形成直流电压输出Vz。Vz输出经V/I转换器6后形成直流输出Iz,Vz输出经V/F变换器7后形成频率输出Fk。只有输出跟踪电压Vg的产品才使用正负电源﹝+E,-E﹞,其他产品才使用
单一正电源。
图2-1中电流测头1和电压测头2是本系列产品的关键部件，属于精密互感器系列，承担隔离和线性变换的双重作用，改变电流测头规格或改变电压测头的输入电阻可以改变传感器的测量范围。定标放大器4是一个宽带交流放大器，它产生的电压输出Vg，在波形和相位上快速跟踪输入信号的变化，Vg输出型传感器适用于交流采样系统。转换器5是配套研发的专用厚膜集成器件，它把交流电压信号变换为直流电压或直流电流输出。转换原理分为平均值转换和真有效值转换，平均值转换器成本低，适用于标准正弦交流信号转换；真有效值转换器适用于含有多次谐波的交流信号（如三角波、矩形波、梯形波、可控硅调功波等），单成本较高。转换器5（或转换器6）的“基准波”接地时，他输出0～5V（或0～20mA）；为它们配加以个高稳定的偏置电路，就形成1V～5V（或4mA～20mA）；为它们配加一个高稳定的偏置电路，就形成了1V～5V（4mA～20mA）输出。
2.3 传感器型号及技术指标
采用WBV413AS3﹝交流电压传感器﹞和WB1414AS1﹝交流电流传感器﹞对电流和电压进行数据采集。
WBV141AS3技术指标：
输入规格：10V～1000V AC
输出规格：4mA～20mA
响应时间: 250MS
负载能力：6V
静态功耗：50MW
供电电源：+12或+24
其他指标：（1）线性范围：0～120%标称输入
（2）输入频响：25～5K
（3）环境条件：0℃～+50℃
WB1414AS1技术指标：
输入规格：5A～50A
输出规格：4mA～20mA
精度等级：0.5级
响应时间：300ms
负载能力：6V 静态功耗：800mW 供电电源：+12或+24
其他指标：（1）线性范围：0～120%标称输入
（2）输入频响：25Hz ～5kHz ，特别适合工频至中频 （3）环境条件：0℃～+50℃。
3 硬件系统的设计
3.1 硬件框图
ADC0809
按键
AT89C51
LED 显示
WBV414AS3
WBI414AS1
图3-1 硬件框图
本设计是AT89C51单片机控制的电量检测系统。其工作原理是：先由电量传感器采集数据，启动A ／D 转换，后将数据读入单片机中进行运算并显示，即由数据采集，数据分析和数据处理三部分完成。
本设计中，控制系统的控制器有单片机AT89C51为核心，系统采用WB1414AS1（交流电流传感器）和WBV1414AS3﹝交流电压传感器﹞对电流和电压进行数据采集，并输出标准电流4mA ～20mA ，WB1414AS1、WBV1414AS3具有新型电磁隔离，高精度变送等优点。AT89C51单片机控制AD0809进行模数转换，数据经过单片机的运算，输出结果，并把结果在4位8段数码管上显示。
3.2 控制电路的设计
3.2.1单片机的选择
20世纪80年代以来，单片机的发展非常迅速，就通用单片机而言，世界上一些著名
的计算机厂家已经投放市场的产品就有50多个系列，数百个品种。目前世界上较为著名的8位单片机的生产厂家和主要机型如下：
美国Intel公司：MCS-51系列和其增强型系列
美国Motorola公司：6801系列和6805系列
美国Amtel公司:89C51等单片机
美国Zilog公司：Z8系列和3870系列
美国Fairchild公司：F8系列及SUPER8
美国ROCKWELL公司：6500／1系列
美国TI（德克萨斯仪器仪表）公司：TMS7000系列
NS（美国国家半导体）公司：NS8070系列等等。
尽管单片机的品种很多，但是在我国使用最多还是Intel公司的MCS-51系列单片机和美国Amtel公司的89C51单片机。
MCS-51系列单片机包括三个基本型8031、8051、8751。
8031内部包括一个8为CPU、128个字节RAM，21个特殊功能的寄存器（SFR）、4个8位并行I／O口、1个全双工穿行口、2个16位定时器／计数器，但片内无程序存储器，需外扩EPROM芯片。比较麻烦，不予采用。
8051是在8031的基础上，片内集成有4KROM，作为程序存储器，是一个程序不超过4K字节的小系统。ROM内的程序是公司制作芯片时，代为用户烧纸的，出场的8051都是含有特殊用途的单片机。所以8051适用用应用在程序已定且批量大的单片机产品中，所以也不采用。
8751是在8031基础上，增加了4K字节的EPROM，它构成了一个程序小于4KB的小系统。用户可以将程序固化在EPROM,可以反复修复程序。但其价格相对8031较贵。8031外扩一片4KB EPROM就相当于8751，它的最大优点是价格低。随着大规模集成电路技术的不断发展，能装入片内的外围接口。虽然虽都在不断的改变制造工艺，但内核却一样，也就是说这类单片机指令系统完全兼容，绝大多数管脚也兼容；在使用上基本可以直接互换。所以不采用
89C51单片机是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。89C 51是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术
制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。所以采用此单片机较好。
AT89C51单片机简介
主要特征：与MCS-51 兼容；
4K字节可编程闪烁存储器；
寿命：1000写/擦循环；
数据保留时间：10年；
全静态工作：0Hz-24MHz；
三级程序存储器锁定；
28*8位内部RAM ；
32可编程I/O线；
两个16位定时器/计数器；
5个中断源；
可编程串行通道；
低功耗的闲置和掉电模式；
片内振荡器和时钟电路；
管脚说明：
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个
TTL 门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O 口，可接收输出4个TTL 门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL ）这是由于上拉的缘故。除了作为一般的I ／O 口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：
表3-1 P3口的替代功能
P3口还接受一些用于FLASH 闪速存储器编程和程序校检的控制信号。
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单片机复位。
ALE ／PROG ：当访问外部程序存储器或说句存储器时，ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE 仍一时钟振荡频率的1／6输出固定的正弦脉冲信号，因此它可以对外输出时钟或用于定时目的。但要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲。
端口引脚
第二功能
P3.0 RXD （串行输入口） P3.1 TXD （串行输出口）
P3.2 0INT (外中断0) P3.3 1INT (外中断1)
P3.4 T0(定时计数器0) P3.5 T1(定时计数器1) P3.6 WR （外部数据存储器写选通）
P3.7
RD （外部数据存储器读选器）
对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入变成脉冲PROG。如有必要，可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置后，只有一条MOVX和MOVC指令ALE才会被激活，此外，该引脚后被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。
PSEN：程序存储允许(PSEN)输出时外部程序存储器的读取通信号，当AT89C51由外部程序存储器取指令或数据时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据储存器时，这两次有效的PSEN信号不出现。
EA／VPP：外部访问允许，欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H－FFFFH),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EA端状态。
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。
XTAL1：振荡器反相放电器及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2：振荡器3放大器的输出端。
时钟振荡器：AT89C51中有一个用于购车个内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2F分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路如图3-2所示。
外界适应晶体(或陶瓷振荡器)及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低，振荡器工作的稳定性，起振的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，则推荐电容使用30pF±10pF，而如使用陶瓷振荡器建议使用40pF±10pF。
用户也可以采用外部时钟，采用时钟的电路如图3-3。在这种情况下，外部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空。
C2
XT
XT
END
C1
外部振荡信号输入
NC XTAL2
XTAL1
END
图3-2 内部振荡电路 图3-3 外部振荡电路
由于外部时钟信号是通过一个2分钟触发器作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续时间和最大的低电平持续时间应符合产品技术条件的要求。
AT89C51单片机中，有些属于低电平编程方式，而有些则是高电压编程方式。用户可以从芯片上的型号和读取芯片内的签名字节获得该信息。如表3-2所示
表3-2
Vpp ＝12V Vpp ＝5V
芯片顶面标示
AT89C51 xxxx yyww AT89C51 xxxx －5 yyww 签名字节
﹝030H ﹞＝1EH ﹝031H ﹞＝5EH ﹝032H ﹞＝FFH
﹝030H ﹞＝1EH ﹝031H ﹞＝51H ﹝032H ﹞＝05H
AT89C51的程序存储器列阵采用字节写入方式编程的，每次写入一个字节要对整个芯片内的PEROM 程序存储器写入一个非空字节，必须使用擦除的方式将整个存储器的内容写清楚。
编程方法:
编程前，先设置好地址，数据及控制信号，编程单元的地址加在PI 口和P2口,
P1.0－P2.3﹝11位地址范围为0000H－0FFFH﹞，数据从P0口输入，PSEN为低电平，RST保持高电平，EA/Vpp引脚是编程电源的输入端，按要求加上标称电压，ALE/PROG引脚输入编程脉冲﹝负脉冲﹞。编程时，可采用4 MHz－20MHz的时钟振荡器,AT89C51编程方法如下：
(1)在底线上加上要编程单元的地址信号。
(2)在数据线上加上要写入的数据字节。
(3)激活相应的控制信号。
(4)在高电压编程方式时，将EA／Vpp加上+12V编程电压。
(5)每对FLASH存储阵列写入一个字节，加上一个ALE／PROG编程脉冲。
改变编程电源的地址和写入一个字节，重复1-5步骤，直到全部文件编程结束。每个字节写入周期是自身定时的，通常约为1.5ms。
AT89C51的极限参数：工作温度: -55℃to+125℃；储藏温度：-60℃to+150℃；任一引脚对地电压：-1.0℃to+7.0℃；最高工作电压：6.6V；直流输出电压：15.0mA。
3.2.2模数转换部分的设计
随着半导体技术数字化和集成化的日益调高，在推动微控制器、数字信号处理器、微机械电子系统的发展中，也推动了嵌入或隐形模数﹝A／D﹞转换技术的发展，A／D转换技术在变得越来越复杂的同时，也正朝着高精度、高速度的发展方向迈进。由于数字信号处理技术在图形、视频、无线通讯的广泛应用，对高速高精度的CMOS工艺的模数转换器的要求日益迫切。
A／D转换器的种类繁多，工作原理各异，但逐次比较型A／D转换器是应用较多的类型之一，其原因是该类型的A／D转换器转换速度快、精度高。因此本次设计选用一款逐次比较型A／D转换器ADC0809.
被采样的电压、电流信号分两路进入ADC0809进行模数转换，写信号WR和P2.7控制ADC0809的地址锁存和转换器，即当START上跳沿时，所有内部寄存器清零；下调沿时，开始进行A／D转换，在转换期间，START应保持低电平。EOC通过非门连接到AT89C51的INTO脚，可通过查询方式来检测转换是否完成。当EOC为高电平时，表明转换结束，否者表明正在进行A／D转换，即ECO=1时，读信号RD和P2.7控制的ADC0809的OE信号即控制三条锁存器向单片机输出转换得到的数据。
3.2.3 A/D 转换器概述及单片机接口的一般特点
A/D 转换器是一种用来将连续模拟信号转换成适合于数字处理的二进制数的器件，其工作原理方框图如图3-4所示。
A/D 转换器
+
_
电源
模拟输入（Vin ）
参考电压（Vref ）
数字输出（Dn..D0）
图3-4 A ／D 转换器原理方框图
由图中可以看出，A ／D 转换器的输入有两种，即模拟输入信号Vin 和参考电压Vref ；其输出时一组二进制数。可以认为，A ／D 转换器是一个将模拟信号值编制成对应的二进制码的编码器。
常用的A ／D 转换器有：双积分式、逐位比较式及秉性比较时几种。
如图3-5所示，一个完整的A ／D 转换器应该包含这样的一些输入、输出信号。
A/D 转换器
Vref
模拟输入
Vcc
Vss
数据
忙
启动
允许输出
图3-5 A ／D 转换器的输入位置
（1） 模拟输入信号Vin 和参考电压Vref （2） 数字输出信号 （3） 启动转换新号，输入
（4） 转换完成信号或者“忙”信号，输出 （5） 数据输出允许信号，输入
为了与单片机接口，必须设置图所示的一些数据输入接口、状态输入接口及控制输出接口等。
首先，单片机通过控制口发出启动转换信号，命令A ／D 转换器开始转换，肉厚单片机通过状态读入转换器的状态，并判断它是否转换结束。转换结束，CPU 发出数据输出允许信号，将装换完成的数据读入。
3.2.4 ADC0809简介
图3-6是 ADC0809内部逻辑结构，图3-7 ADC0809引脚图。
ADC0809是8位逐次逼近型A ／D 转换器，它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A ／D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A ／D 转换器进行转换。三态输出锁存器用于锁存A ／D 转换完的数字量，当OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7
8路模拟量开关
8 路A/D 转换器
三态输出锁存器
地址锁存器与译码
器
A B C ALE
+E
-E
OE
START
CLK
D0D1D2D3D5D6D7
D4EOC
图3-6 ADC0809内部逻辑结构
数字部分定义如下：
ADDA 、ADDB 、ADDC:模拟通道的地址选择线，输入。信号单极性，电压范围是0V
－5V ，若信号太小，必须进行放大。
ALE ：地址锁存允许信号，输入。由低到高的正跳变有效，此时锁存地址选择先的状态，从而选通相应的模拟通道，一边进行A ／D 转换。当ALE 线为高电平时，地址锁存与译码器将A 、B 、C 三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道模拟量进转换器进行转换。A 、B 、C 为地址输入线，用于选通IN0－IN7的一路模拟量输入。通道选择表如表3-3所示。
IN -026msb2-1
212-220IN -1272-3192-418IN -2282-582-615IN -312-714lsb2-8
17IN -4
2EOC
7IN -53ADD-A 25IN -64ADD-B 24ADD-C 23IN -7
5
ALE
22ref(-)16ENABLE 9START 6ref(+)12
CLOCK 10
ADC0809
图3-7 ADC0809引脚图
表3-3通道选择表
C B A 选择的通道
0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1
1
1
IN7
INO－IN7：8条模拟量输入通道。
2-1～2-8：8位数量输出端。
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。
ADC0809的工作过程：
首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上
3.3 键盘输入部分
3.3.1 矩阵式键盘
在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4= 16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。
矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，列线通过电阻接正
电源，并将行线所接的单片机的I/O 口作为输出端，而列线所接的 I/O 口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输出端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。
3.3.2独立式键盘
独立式按键就是各按键相互独立，每个按键各接入一根输入线，一根输入线上的安检工作状态不会影响其他输入线的工作状态。因此，通过检测输入线的电平状态可以很容易判断哪个按键按下了。独立式按键电路配置灵活，软件简单，但每个按键需要占用一个输入口线，在按键数量较多时，需要较多的输入口线且电路结构复杂，故此种键盘适用于按键较少或操作速度较高的场合。
在此系统中，查看电压、电流只需要两个按键，比较简单，所以就采用独立式按键接口电路。
3.3.3 LED 显示部分
LED 显示屏是二十世纪八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体。它具有可靠性高、使用寿命长、性能价格比较高等特点。在单片机应用系统中，如果需要显示的内容只有数码和某些字母，使用LED 数码管是一种较好的选择。LED 数码显示清晰、成本低廉，配置灵猴，与单片机接口简单易行。
LED 数码管是有发光二极管作为显示字段的数码型显示器件，其中七只发光二极管分别对应a ～g 笔端构成“日”字形，另一个发光二极管Dp 作为小数点。因此这种LED 显示器被称为七段数码管或八段数码管。
DPY LEDgn d c
b a g 7段位LED
f e 8段位LED
12345678
a b c d e f g
a b c d e f g dp
DPY a g b d
c dp
图3-9 数码管
LED显示器是由N各LED显示块拼接成N个LED显示器。N个LED显示块有NG 根位选线，根据显示方式的不同，位选线和段选线的连接方法也不同。段选线控制显示字符的字形，而位选线为各个LED显示块的公共端，它控制该LED显示位的亮、暗。LED 显示器有动态显示和静态显示两种显示方式。
3.4 LED的动态显示方式
在多位LED显示时，为了简化硬件电路，通常将所有位的段选线相应的并联在一起，有一个8位I/O控制，形成段选线的多路复用。而各位的共阳极或共阴极分别由相应的I/O 线控制，实现各位的分时选通。其中段选线占用一个8位I/O口，而位选段占用一个4位I/O口。由于各位的段选线并联，段码的输出对各位来说都是相同的，因此，同一时刻，如果各位位选线都处于选通状态的话，4位LED将显示相同的字符。若要将各位LED能够显示出与本位相应的显示字符，就必须采用扫描显示方式，即在某一时刻，只让某一位的位选线状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，同时段选线上输出相应位要显示字节的段码。在确定LED不同位显示的时间间隔，不能太短，因为发光二极管从导通到发光有一定的延迟，导通时间太短，发光太弱人眼无法看清。但也不能太长，因为毕竟要受限于临界闪烁频率，而且此时间越长，占用CPU时间也越多，另外，显示位增多，也将占用大量的CPU时间，因此动态显示实质是以牺牲CPU时间换取元就爱你的减少。
3.4.1 LED静态显示方式
LED显示器工作于静态显示方式时，各位的共阴极﹝或共阳极﹞连接在一起并接地（或+5V）；每位的段选码（a～dp）分别与一个8位的锁存器输出相连，所以称为静态显示。各个LED的显示字符一经确定，相应锁存器的输出将维持不变，知道显示另一个字符为止。也正因为如此，静态显示器的亮度都较高。这种显示方式接口编程容易，付出的代价是占用口线较多，若用I／O接口，则要占用4个8位口，若用锁存器接口，则要4片7HC595芯片。如果显示器位数较多，则静态显示方式更是无法适应，因此在显示位数较多的情况下，一般都采用动态显示方式。
由于本系统只涉及到4位显示输出，就采用了4片8位移位寄存器串级使用的LED静态显示方式。
目次 前言............................................................................. II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语与定义 (1) 4 基本规定 (2) 5 基础设施系统 (2) 6 电力牵引供电系统 (5) 7 通信与信号系统 (8) 8 空气动力学响应、噪声和电磁环境 (10) 参考文献 (12)
前言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由北京市交通委员会提出并归口。 本标准由北京市交通委员会组织实施。 本标准起草单位：北京市轨道交通建设管理有限公司、中国铁道科学研究院集团有限公司、北京市轨道交通运营管理有限公司、北京市城市轨道交通咨询有限公司、中国中铁设计咨询集团有限公司、北京市轨道交通设计研究院有限公司、中国中铁电气化局集团有限公司、中国中车长春轨道客车股份有限公司、中国中车四方机车车辆股份有限公司。 本标准主要起草人：韩志伟、于鑫、张艳兵、王道敏、田桂艳、王文斌、戴源廷、黑勇进、虞蕹、王进、王颖、李晓刚、赵静、饶东、赵立峰、李克飞、石熠、朱胜利、杜智恒、张传祺、侯庆华、赵鑫、程永谊、王冰、魏志恒、李洋、李玉路、戴华明、吴宗臻、赵俣钧、周安国、刘力、李照星、张凌云、李晔、凌晨、李媛芳、杨斯泐、徐倩、张冰、姚京川、赵欣欣、刘鹏辉、李天石、马九洋、张弘毅、范季陶、苏立轩、荣峤、张超、王朝阳、刘敏、杨峰、徐栋、孙静、张东风、刘玮、张继菁、杨珂、田琪、周启斌、兴佰祥、李雪昆、李雪飞、翟国锐、姜朝勇、程斌、梁君海、王学亮、刘江涛、李春峰、侯小强。
基于单片机的频率、电压监测系统设计 随着信息化、数字化在各行各业的迅猛发展，武器系统中的信息化、数字化也将成为未来的发展趋势。武器系统中，司乘人员在空间狭小的操作仓里，经常要面对功能众多、大小不等、量程各异的仪表盘，这些仪表盘不仅占用空间，而且不够直观，在分秒必争的战场中，情况紧急时，容易造成司乘人员的误操作或反应滞后，给操作带来不必要的麻烦。本文提出一种进行交流电频率、电压测量的方法，以简化武器系统的操作仓，节省了空间，使司乘人员更加直观地进行系统供电频率、电压的监测，而不用先找位置，再进行各种仪表体积、量程的对比确认，最后才进行观测参数的读取，简化了过程，节省了时间。 1频率、电压监测装置的硬件设计 1.1 ATMEL89系列单片机简介 ATMEL89系列单片机共有AT89C51、AT89C52、89C1051、89C2051等型号，该芯片采用51内核，兼容MCS-51产品，100 000次重复编程／擦写，具有5 V供电和低压供电型号。下面以AT89C52为例进行说明。ATMEL89C52是美国ATMEL，公司生产的低电压、高性能C MOS8位单片机，具有PLC C、TQFP和DIP等封装，片内含8 kB的程序存储器，256 B的数据存储器，3个16 b定时／计数器，1个标准串行通讯口，8各中断源，内部带有振荡器、上电复位和看门狗电路、5个I／O口、多达36根I／O线。特别是内部的8 kB 闪存，为程序开发提供了很大方便。 1.2 系统设计框图 以日常照明所用的50～60 Hz交流电为测量对象进行测量原理的摸底，测量系统的硬件电路主要包含供电、隔离变压、电压信号比较输出、A／D转换以及单片机接口控制、串口输出部分构成，测量系统框图如图1所示。
基于单片机的过零检测控制系统的设计 如下图所示为按上述思想设计的电压正向过零检测电路。220V的交流电首先经过电阻分压,然后进行光电耦合,假设输入的是A相电压,则在A相电压由负半周向正半周转换时,图中三极管导通并工作在饱和状态,会产生一个下降沿脉冲送入ADμC812的INT0引脚使系统进入中断程序。微机系统进入中断程序后,发出采样命令并从采样保持器读取无功电流值Iqm,这个无功电流即为A相的无功电流,经过1/4个周期电压达到最大值,此时对电压进行采样,得到UM,由UM=1.414U可以得到电压有效值U。 过零检测及单片机调压 首先用PWM(脉宽调制）方法用于可控硅控制是有条件的，即调制频率不能大于市电频率（50Hz），也就是周期
不能小于20mS，否则就不能达到调制作用，调制频率超过市电频率时，可控硅即处于连续导通状态而不能达到调压目的。只有调制频率低于市电频率才能起到调压目的，即限制市电的周波通过可控硅的数量而起到调压的目的。因此用该种方法调制的电压周波数一定是小于50HZ，超过了人眼视觉暂留效应，此就是用于调光产生闪烁的原因。该调压方法用在调功或对脉动电压不敏感的用途上尚可。如果采用可控硅调压用在调光上，须采用移相的调制方法，可使光连续可调。采用移相方法就需过零检测作为移相基点。过零检测其实并不难，如果要求调压比不是很高采用简单的方法即可奏效；用一只三极管即可。用单片机进行移相调压控制可以做得很精。/********************************************************************************/ ＃i nclude
基于51单片机的温度测量系统 来源：微计算机信息作者：赵娜赵刚于珍珠郭守清 摘要: 单片机在检测和控制系统中得到广泛的应用, 温度则是系统常需要测量、控制和保持的一个量。本文从硬件和软件两方面介绍了AT89C2051单片机温度控制系统的设计，对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。 关键词: 单片机AT89C2051;温度传感器DS18B20;温度;测量 引言 单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛,并且在很多电子产品中也将其用到温度检测和温度控制。为此在本文中作者设计了基于atmel公司的AT89C2051的温度测量系统。这是一种低成本的利用单片机多余I/O口实现的温度检测电路, 该电路非常简单, 易于实现, 并且适用于几乎所有类型的单片机。 一.系统硬件设计 系统的硬件结构如图1所示。 数据采集 数据采集电路如图2所示, 由温度传感器DS18B20采集被控对象的实时温度, 提供给AT89C2051的口作为数据输入。在本次设计中我们所控的对象为所处室温。当然作为改进我们可以把传感器与电路板分离，由数据线相连进行通讯，便于测量多种对象。 DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，支持3V～的电压范围，使系统设计更灵活、方便；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20使电压、特性有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。如图2所示DS18B20的2脚DQ为数字信号输入/输出端；1脚GND为电源地；3脚VDD为外接供电电源输入端。 AT89C2051（以下简称2051）是一枚8051兼容的单片机微控器，与Intel的MCS-51完全兼容，内藏2K的可程序化Flash存储体，内部有128B字节的数据存储器空间，可直接推动LED，与8051完全相同，有15个可程序化的I/O点，分别是P1端口与P3端口（少了）。 接口电路 图2 单片机2051与温度传感器DS18B20的连接图 接口电路由ATMEL公司的2051单片机、ULN2003达林顿芯片、4511BCD译码器、串行EEPROM24C16（保存系统参数）、MAX232、数码管及外围电路构成, 单片机以并行通信方式从～口输出控制信号,通过4511BCD译码器译码，用2个共阴极LED静态显示温度的十位、
危险气体自动报警系统设计 摘要 随着城市煤气、天然气事业及化学工业的迅速发展，易燃、易爆的气体种类和应用范围在不断增加，这些易燃易爆气体在生产和使用过程中，一旦发生泄漏将会引起中毒、火灾、爆炸等重大事故，所以研制一种新型、性能稳定、准确监测针对这些危险气体自动报警系统势在必行。。 本次设计采用以STC12C5A60S2芯片为核心，用半导体陶瓷式气体传感器MQ-5来检测外部气体浓度，采集的数据通过LCD1602显示，当浓度超过一定的量时，通过蜂鸣器和LED来进行声光报警。 关键字：单片机 MQ-5 LCD1602
Dangerous gas automatic alarm system ABSTRACT With the rapid development of city gas, natural gas utilities and the chemical industry, flammable, explosive gas type and range of applications are increasing, these explosive gases in the production and use of the process, once the leak will cause poisoning, major accidents fires, explosions, etc., so the development of a new, stable, accurate monitoring is imperative for these dangerous gases alarm system. . The design uses to STC12C5A60S2 chip as the core, with the semiconductor ceramic gas sensor MQ-5 to detect the external gas concentration data collected by LCD1602 display, when the concentration exceeds a certain amount, by the sound of the buzzer and the LED to light Call the police. Key words: single chip MQ-5 LCD1602
山东建筑大学 课程设计说明书 题目：基于单片机的直流电压检测系统设计课程：单片机原理及应用B课程设计 院（部）：信息与电气工程学院 专业：通信工程 班级：通信111 姓名：张安珍 学号：2011081342 指导教师：张君捧 完成日期：2015年1月
目录 摘要......................................................... I I 正文.. (1) 1 设计目的和要求 (1) 3 设计内容和步骤 (2) 3.1单片机电压测量系统的原理 (2) 3.2 单片机电压测量系统的总体设计 (3) 3.2.1 硬件选择 (4) 3.2.2 软件选择 (4) 3.3 硬件电路的设计 (4) 3.3.1 输入电路模块设计 (4) 3.3.2 LM7805稳压电源电路介绍 (5) 3.3.3 显示模块电路设计 (5) 3.3.4 A/D转换设计 (7) 3.3.5 单片机模块的简介 (9) 3.4系统软件的设计 (12) 3.4.1主程序的设计 (12) 3.4.2 各子程序的设计 (14) 总结与致谢 (16) 参考文献 (17) 附录一系统整体电路图 (18) 附录二 A/D转换电路的程序 (19) 附录三 1602LCD显示模块的程序 (21)
摘要 随着电子科学技术的发展，电子测量成为广大电子工作者必须掌握的手段。对测量的精度和功能的要求也越来越高，而电压的测量甚为突出，因为电压的测量最为普遍。本设计在查阅了大量前人设计的数字电压表的基础上，利用单片机技术结合A/D转换芯片ADC0832构建了一个直流数字电压表。本文首先简要介绍了单片机系统的优势，然后详细介绍了直流数字电压表的设计流程，以及硬件系统和软件系统的设计。 本文介绍了基于89S51单片机的电压测量系统设计，介绍1602LCD液晶的功能和ADC0832的转换原理。该电路设计简单，方便。该设计可以测量0~5V的电压值，并在1602LCD液晶上显示出来。 本系统主要包括三大模块：主程序模块、显示模块、A/D转换模块，绘制点哭原理图与工作流程图，并进行调试，最终设计完成了该系统的硬件电路，在软件编程上，采用了c语言进行编程，开发了显示模块程序，A/D转换程序。 关键词：89S51单片机；1602LCD液晶；ADC0832
常熟理工学院 电气与自动化工程学院 《传感器原理与检测技术》课程设计 题目：基于AT89C51单片机的 压力检测系统的设计 姓名：李莹 学号： 160509240 班级：测控 092 指导教师：戴梅 起止日期： 2012年7月2日－9日
电气与自动化工程学院 课程设计评分表 课程名称：传感器原理与检测技术 设计题目：压力检测系统的设计 班级：测控092学号：160509240 姓名：李莹 指导老师：戴梅 年月日
课程设计答辩记录 自动化系测控专业 092 班级答辩人：李莹课程设计题目压力检测系统的设计
目录第一章概述 1.相关背景和应用简介 2.总体设计方案 2.1总体设计框图 2.2各模块的功能介绍 第二章硬件电路的设计 1.传感器的选型 2.单片机最小系统设计 3.模数转换电路设计 4.传感器接口电路设计 5.显示电路设计 6.电源电路设计 7.原理图 第三章软件部分的设计 1.总体流程图 2.子程序流程图及相关程序 第四章仿真及结果 第五章小结 参考文献
第一章概述 1.传感器的相关背景及应用简介 近年来，随着微型计算机的发展，传感器在人们的工作和日常生活中应用越来越普遍。压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器，并广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。压力测量对实时监测和安全生产具有重要的意义。在工业生产中，为了高效、安全生产，必须有效控制生产过程中的诸如压力、流量、温度等主要参数。由于压力控制在生产过程中起着决定性的安全作用，因此有必要准确测量压力。通过压力传感器将需要测量的位置的压力信号转化为电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至8位A／D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。 此次设计是基于单片机的压力检测系统，选择的单片机是基于AT89C51单片机的测量与显示，将压力经过压力传感器转变为电信号，经过放大器放大，然后进入A/D 转换器将模拟量转换为数字量显示，我们所采样的A/D转换器为ADC0808。 2.总体设计方案 本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。电路采用ADC0809模数转换电路，ADC0809是CMOS工艺，采用逐次逼近法的8位A/D转换芯片，片内有带锁存功能的8路模拟电子开关，先用ADC0809的转换器对各路电压值进行采样，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。本次设计是以单片机组成的压力测量，系统中必须有前向通道作为电信号的输入通道，用来采集输入信息。压力的测量，需要传感器，利用传感器将压力转换成电信号后，再经放大并经A/D转换为数字量后才能由计算机进行有效处理。然后用LED进行显示。本设计的最终结果是，将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据，当输入的模拟信号发生变化的时候，通过A/D转换后，LED将显示不同的数值。
物理与电子信息学院题目：单片机温度检测记录系统 行政班级： 成员分组名单 学号：姓名： 选课班级：任课教师：成绩：
目录 1 设计任务与要求 (2) 设计任务 (2) 技术指标 (2) 题目评析 (2) 2 方案比较与论证 ........................................................................................ 错误!未定义书签。 各种方案比较与选择........................................................................... 错误!未定义书签。 3 系统硬件设计 ............................................................................................ 错误!未定义书签。 系统的总体设计 .................................................................................. 错误!未定义书签。 图3-2 总体原理图 ................................................................................ 错误!未定义书签。 功能模块设计及工作原理的分析....................................................... 错误!未定义书签。 时钟显示模块..................................................................... 错误!未定义书签。 温度传感器模块................................................................. 错误!未定义书签。 LCD显示数据模块 ............................................................. 错误!未定义书签。 串口数据传输显示模块..................................................... 错误!未定义书签。 发挥部分的设计与实现....................................................................... 错误!未定义书签。 年月日时分秒，温度报警上限设置功能......................... 错误!未定义书签。 硬件按钮部分................................................................... 错误!未定义书签。 红外遥控设置模块............................................................. 错误!未定义书签。 按键传输串口数据............................................................. 错误!未定义书签。 4 系统软件设计 ............................................................................................ 错误!未定义书签。 5 测试结果 .................................................................................................... 错误!未定义书签。 6 系统电路存在的不足和改进的方向......................................................... 错误!未定义书签。 7 参考文献 .................................................................................................... 错误!未定义书签。 8 附录: ............................................................................................................. 错误!未定义书签。
基于单片机的电量检测系统设计方案 1绪论 自第一个微处理器问世以来，以微处理器为核心构成的计算机以各种各样的形式，无孔不入的渗入到人们的生产、生活、科研等各个领域，为人类带来了渗透到各个领域的“智能”。微处理器是整个智能仪器仪表的核心，检测电路时微处理器的外围设备，微机通过接口发出各种控制信息给检测电路，以规定功能、启动测量、改变工作方式等。微机通过查询或检测电路向微机提出的中断请求，使微机及时了解检测电路的工作状态。当检测电路完成一次测量后，微机读取测量数据，进行了解检测电路的工作状态。当检测电路完成一次测量后，微机读取测量数据，进行必要的加工、计算、变换等处理，最后以各种方式输出，如送显示器、打印机打印，或送给系统的主控制器等等。 近二十年来，以计算机科学，信息学，生命科学为代表的各门新兴学科的迅猛发展，极大限度的刺激了全球经济的发展，在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，电能是人们日常生活和工业生产中的重要能源之一，在现代社会中起着越来越重要的作用，而电压、电流是其中最关键的两个因素，是否准确的测量电压、电流对我们的生活和生产有着至关重要的影响，特别是电工和电力系统等领域经常要对交流电量进行采样测试以了解工作电压或整个电网的工作情况。
2 WB系列交流电量传感器 2.1 概述 WB系列交流电量传感器采用电磁隔离技术和专用厚膜集成电路。对电网或电路中的交流电流或交流电压进行实时测量，将其变换成跟踪电压暑促（Vg）、直流电压输出（Vz）、直流电压输出（Iz）、频率输出（Fk）。传感器的输出可以与各型AD转换器配接构成数据采集系统，也可以与传统模式、数字式指示仪表配接，显示被测量之值。体积小、重量轻、精度高、耗能低，输入电路、输出电路完全隔离，输出信号可以共地，输出形式多样，满足各种使用要求，在0～120%标称输入围，输出信号入输出信号之间保持正比例关系，通聘宽带，可以测量5kHz以的正弦交流电流或交流电压。结构形式多样，提供直插式、DIN卡装式安装方式，方便各种场合使用等特点。 2.2 WB交流电量传感器的工作原理 本系列传感器采用模块化电路结构，如图2-1主要由电流测头1（或电压侧头2）、采样电路3、定标放大器4、装用厚膜集成转化器5、6、7组成。 E Vg Vz Iz Fk +E 图2-1 电路结构 被测电流信号Ix﹝或被测电压信号Ux﹞经电流测头1﹝或电压测头2﹞隔离变换，在二次回路形成高精度毫安级跟踪电流，经采样电路3转换为跟踪电压信号，在经定标放大器4进行放大、定标，形成跟踪电压输出Vg；跟踪电压信号经AC/DC转换器5后，形成直流电压输出Vz。Vz输出经V/I转换器6后形成直流输出Iz,Vz输出经V/F变换器7后形成频率输出Fk。只有输出跟踪电压Vg的产品才使用正负电源
高等教育自学考试本科毕业论文基于单片机的气体检测系统设计考生：号： 专业层次：院（系）： 指导教师：职称： 科技学院 二O一三年九月十五日
摘要 本论文研究设计了一种用于公共场所及室具有检测及超限报警功能的室空气质量检测系统。其设计方案基于89C51单片机，选择瑞士蒙巴波公司的CH20/S-10甲醛传感器和MQ-5气体传感器。系统将传感器输出的4~20mA的标准信号通过以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，最后由LCD显示甲醛浓度值。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的设计方法和过程。系统对于采样地点超出规定的甲醛容许浓度和天然气规定浓度时采用三极管驱动的单音频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。 另外，该系统对浓度信号进行了信号补偿等处理，减少了测量误差，因此，具有较高的测量精度，而且结构简单，性能优良。本系统的量程为0-10ppm，精度为0.039ppm 。 关键词: 甲醛检测，天然气检测，AT89C52单片机
ABSTRACT This thesis design of a paper for public places and indoor testing and over-limit alarm functions with indoor air quality testing system. Its design is based on 89C51 single chip, with the choice of MQ-5 gas sensors and CH20/S-10 formaldehyde sensor from Switzerland mengbabo pany. Sensor system will output 4 ~ 20mA standard signal through the core ADC0832 for A / D conversion circuit after conditioning, by the single-chip microputer for data processing, at last display the formaldehyde concentration on the LCD . The article detailed the data acquisition subsystem, data processing and data display and alarm system circuit design method and process.When the sampling sites when the formaldehyde and Natural gas concentration exceeded，To the single-transistor drive circuit audio alarm will sound the alarm，Testing staff to remind.At the same time，The concentration of formaldehyde, Can be set through the single-chip programming. In addition, the system signals a concentration pensation signal processing, a reduction of measurement error, therefore, have a high measurement accuracy, and simple structure, excellent performance. The range of the system for 0-10ppm, accuracy 0.039ppm. Keywords:Formaldehyde detection,Natural gas detection, AT89C52 single-chip
石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范 (GB50493-2009) 1 总则 1.0.1 为预防人身伤害以及火灾与爆炸事故的发生，保障石油化工企业的安全，特制定本规范。 1.0.2 本规范适用于石油化工企业新建、改建、扩建工程中可燃气体和有毒气体检测报警的设计。 1.0.3 石油化工可燃气体和有毒气体检测报警的设计，除执行本规范的规定外，尚应符合现行国家有关标准的规定。 2 术语 2.0.1 可燃气体combustible gas 类可燃液体气化后形成的可燃气体。 指甲类气体或甲、乙 A 2.0.2 有毒气体toxic gas 指劳动者在职业活动过程中，通过肢体接触可引起急性或慢性健康的气体。本规范中有毒气体的范围是《高毒物品目录》（卫法监发〔2003〕142号）中所列的有毒蒸汽或有毒气体。常见的有：二氧化氮、硫化氢、苯、氰化氢、氨、氯气、一氧化碳、丙烯腈、氯乙烯、光气（碳酰氯）等。 2.0.3 释放源 source of release
指可释放能形成爆炸性气体混合物或有毒气体的位置或地点。 2.0.4 检（探）测器 detector 指由传感器和转换器组成，将可燃气体和有毒气体浓度转换为电信号的电子单元。 2.0.5指示报警设备 indication apparatus 指接受检（探）测器的输出信号，发出指示、报警、控制信号的电子部件。 2.0.6 检测范围sensible range 指检（探）测器在试验条件下能够检测出被测气体的浓度范围 2.0.7报警设定值 alarm set point 指报警器预先设定的报警浓度值。 2.0.8 响应时间 response time 指在试验条件下，从检（探）测器接触被测气体达到稳定指示值的时间。通常，达到稳定指示值90%的时间作为响应时间；恢复到稳定指示值10%的时间作为恢复时间。 2.0.9 安装高度vertical height 指检（探）测器检测口到制定参照物的垂直距离。 2.0.10爆炸下限 lower explosion limit（LEL）
本申请实施例涉及轨道检测技术领域，具体地，涉及一种动态轨道几何状态测量系统。该动态轨道几何状态测量系统包括：行走机构，用于沿待测量轨道移动；测量基准，用于建立坐标系；测量机构，用于检测所述待测量轨道在所述坐标系中的坐标值、角度值、以及所述待测量轨道的轨距和轨道里程；控制装置，用于获取所述测量机构的测量数据，并根据获取的测量数据计算所述待测量轨道的坐标、姿态信息、轨距以及轨道里程。上述动态轨道几何状态测量系统具有检测速度快和检测效率高的特点。 权利要求书 1.一种动态轨道几何状态测量系统，其特征在于，包括： 行走机构，用于沿待测量轨道移动； 测量基准，用于建立坐标系；
测量机构，用于检测所述待测量轨道在所述坐标系中的坐标值、角度值、以及所述待测量轨道的轨距和轨道里程； 控制装置，用于获取所述测量机构的测量数据，并根据获取的测量数据计算所述待测量轨道的坐标、姿态信息、轨距以及轨道里程。 2.根据权利要求1所述的动态轨道几何状态测量系统，其特征在于，所述行走机构包括车体以及安装于所述车体底部的车轮。 3.根据权利要求2所述的动态轨道几何状态测量系统，其特征在于，所述测量基准包括在所述待测量轨道两侧对称设置的多对CPⅢ控制点和固定安装于所述车体顶部的目标棱镜。 4.根据权利要求3所述的动态轨道几何状态测量系统，其特征在于，在每个CPⅢ控制点设置有CPⅢ棱镜，所述CPⅢ棱镜的反射面正对所述全站仪。 5.根据权利要求4所述的动态轨道几何状态测量系统，其特征在于，在每个所述CPⅢ控制点设置有预埋套筒，所述CPⅢ棱镜插设于所述预埋套筒内。 6.根据权利要求5所述的动态轨道几何状态测量系统，其特征在于，在所述车体的顶部固定连接有支撑杆，在所述支撑杆的顶部固定安装有卡具； 所述目标棱镜固定安装于所述卡具上。 7.根据权利要求6所述的动态轨道几何状态测量系统，其特征在于，所述测量机构包括全站仪、惯性导航仪、旋转编码器以及距离传感器； 所述待测量轨道分为沿其延伸方向的多个测量单元； 所述全站仪用于测量所述测量单元的起点和终点的坐标信息； 所述惯性导航仪固定安装于所述车体的顶部，用于测量所述行走机构的角速度信息和线加速
毕业设计 论文题目： 学生： 指导教师： 专业： 班级：
气体检测与报警系统的设计 摘要 本文设计了一种对环境中气体浓度进行实时数据采集和处理，并能在浓度超标时报警的电路。该电路通过单片机实现其控制功能。整个报警电路由四大部分组成：采集模块、放大模块、模数转换模块、单片机。报警器的主要工作流程为：用两类传感器（气体传感器和温度传感器）将所需的模拟信号采集放大后传送给A/D转换器，再经模数转换后给将数字信号传送至单片机，然后通过单片机内部的数据处理，判断是否需要启动蜂鸣器进行报警，预防恶性事故发生。该系统详细介绍了系统实现的硬件、软件、数据库设计以及远程控制结构。该报警器广泛应用于居民家庭和企事业单位，从而大大降低由有害气体所引起的中毒、火灾、爆炸等事故的发生率，保障了人们的生命和财产安全，具有重要的实用价值。 关键词：可燃气体；报警器；单片机；数据采集与记录；浓度测量
The design of the gas detection and alarm system Abstract In this dissertation,an electric circuit is designed to collect and process the data of density,and the alarm is sent out when the density beyond the critical value.The control function of the electric circuit is complished by a microcontroller.The whole electric circuit of alarm is composed by four parts:data acquisition module,data enlarge module, A/D module and microcontroller.The technological process of the alarm is as follows:The analogue signals are collected by two kinds of transducers,and then the signals are transmitted to the ADC after enlargement.The data signals are transmitted by ADC to the 8051microcontroller.The judgment of the buzzer alarm is made after the fata processed by 8051.Main work in this dissertation is:completing the choice of the machines,the design of the connection and the development of the procedure for data processing,realizing the autom atically monitor density.As a result it can prevent fatal accidents.It designed with visual Basci and microcontroller,and the design of hardware,software,data base and distance controll of this system are put forward.The annunciator can be widely used in fam ilies and companies.The occurrence rates of the accidents such as poisoning fire,burst,etc are deeply reduced.Tt has an important and pratical value. key words:combustible gas;annunciator;microcontroller;density measurement; distance control
目录 第一章系统总体方案选择与说明 (7) 1.1方案选择 (7) 1.2系统说明 (7) 第二章系统结构框图与工作原理 (8) 2.1设计框架图 (8) 2.2工作原理 (9) 第三章各单元硬件设计说明及法计算方 (10) 3.1 主控芯片80C51 (10) 3.2 A/D转换集成电路主芯片0809 (12) 3.3 集成气体传感器TGS202元件 (13) 3.4 地址锁存器主芯片74LS373 (14) 3.5 单片机时钟电路 (16) 3.6 复位电路 (17) 3.7 光报警系统 (18) 3.8 单片机振荡电路 (19) 第四章软件设计 (20) 4.1 软件总体设计 (20) 第六章总结 (23) 附件 1 （原理图） (25) 附录2 参考文献 (31)
第一章系统总体方案选择与说明 1.1方案选择 用单片机控制一个检测报警系统，与以往用数字逻辑电路组成的控制系统相比，用单片机组成的检测报警系统，应具有更大的灵活性，功能也更强，并具有智能性, 在实际工作中是一种行之有效的方法。因此，从理论上分析利用单片机为核心设计一个工业现场报警器系统是可行的。 1.2系统说明 单片机工业现场报警系统是对工业现场的有害气体进行检测，一旦有害气体的浓度超过容许的气体浓度围，系统闪光响铃报警。通过传感器对工业现场有害气体浓度的检测从而转换成相应的电压值，又通过A/D模数转换器将传感器的电压值的模拟信号转换为数字信号，然后所转换的数字量接到单片机80C51的P0口，最后单片机对接入的数字信号做出反应，判断所测有害气体的浓度是否超标，超标则做出闪光响铃的报警指示，处于安全围保持正常状态不变。
基于单片机的温度测量系统设计DOC
基于STC单片机的温度测量系统的研究 摘要：本文针对现有温度测量方法线性度、灵敏度、抗振动性能较差的不足，提出了一种基于STC单片机，采用Pt1000温度传感器，经过间接测量铂热电阻阻值来实现温度测量的方案。重点介绍了，铂热电阻测量温度的原理，基于STC实现铂热电阻阻值测量，牛顿迭代法计算温度，给出了部分硬件、软件的设计方法。实验验证，该系统测量精度高，线性好，具有较强的实时性和可靠性，具有一定的工程价值。 关键词：STC单片机、Pt1000温度传感器、温度测量、铂热电阻阻值、牛顿迭代法。 Study of Temperature Measurement System based on STC single chip computer Zhang Yapeng,Wang Xiangting,Xu Enchun,Wei Maolin Abstract:A method to achieve temperature Measurement by the Indirect Measurement the resistance of platinum thermistor is proposed. It is realized by the single chip computer STC with Pt1000 temperature sensor.The shortcomings of available methods whose Linearity, Sensitivity, and vibration resistance are worse are overcame by the proposed method. This paper emphasizes on the following aspects:the principle of temperature measurement by using platinum thermistor , the measurement of platinum thermistor’s resistance
本科毕业设计论文题目: 有害气体检测报警系统设计 专业名称 学生姓名 指导教师 毕业时间2014年6月
毕业设计任务书 一、题目 工矿企业九路有害气体实时监测报警系统设计 二、指导思想和目的要求 通过毕业设计使学生对所学测控及自动化基本理论加深理解，掌握测控系统设计的基本方法，培养独立开展设计工作的能力。 要求在毕业设计中： 1．设计工业生产线及厂房等要害部位易燃易爆等有害气体气体泄漏自动实时遥测报警系统。具有九路遥测、声光报警和泄漏位置显示功能； 2．分析设计要求，提出系统方案； 3．选择监控传感器，设计遥测系统电路； 4．设计遥控传输系统电路，进行电路设计计算，选择系统及电路组部件，元器件； 5．设计报警和泄漏位置显示系统，进行电路设计，选择电路组部件及元器件； 6．设计简易报警系统，制作和调试简易报警电路演示实物； 7．撰写毕业设计论文。 三、主要技术指标 1. 功能和性能： 监控对象：工业生产线及厂房、住宅有害气体泄漏 遥测遥控范围：500--1000m； 监控点：9个； 遥测遥控路数：9路；
报警方式：声，光、显示泄漏位置 2. 出总电路图和各部分电路图、出元器件名细表。 3. 制作和调试简易报警电路演示实物。 四、进度和要求 1. 1-3周：收集查阅资料； 2. 4-6周：完成总体方案设计； 3. 7-8周：完成系统各部分电路分析和设计； 4. 9-11周：完成电路组部件及元器件选择； 5．12-13周：完成毕业设计论文、实物制作. 五、主要参考书及参考资料 ⑴樊尚春等，《检测技术与系统》，北京航空航天大学出版社； ⑵方佩敏，《新编传感器原理。应用。电路详解》，电子工业出版社； ⑶张福学，《传感器应用及其电路精选》，电子工业出版社. 学生指导教师系主任