基于ADuC7060多功能手持式气体检测仪的设计

摘要

随着人们生活水平的提高以及科技的进步，大气中的有毒气体也越来越多，我国要实施可持续发展道路的战略思想，其中最关键的一步是必须减少空气污染，就必须加大对环境大气监测的力度。本课题根据实际的需求，设计了一款基于ADuC7060的多功能手持式气体检测仪。对5种气体（氧气、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫）的浓度和温度进行实时检测和监控报警。
　　本课题所用的传感器是5种不同的电化学气体传感器，所设计的检测仪能通过该传感器对相应的5种气体进行含量的检测，把相应的浓度值实时在LCD液晶显示屏上显示出来。当所检测到的气体浓度值达到所设定的值时，产生声光报警。为了提供给用户一个良好的视图和良好的人机交互界面，系统硬件电路还包括有键盘电路、还有从电化学传感器所接收的信号的信号调理电路、声光报警电路、供电电路、数据存储电路等等。
　　检测仪的控制芯片采用ADI公司生产的ADuC7060芯片为其核心，把经A/D转换后的数据进行处理操作。为了方便管理和操作，还设计了数据存储电路，把检测到的数据经ADuC7060处理后存储在相应的内存单元里。在整个系统中，以嵌入式开发系统为平台，在Keil4的开发环境下，完成程序的装载，软件采用模块化的思想进行编写，充分考虑系统的性能，对实现低功耗的方案进行讨论分析。最后给出系统软硬件的具体设计方案和框图。
　　最后给出系统详细的软硬件调试方法，本次所设计的检测仪系统在实验室已调试完成，实验效果符合预期所要求的精度，并且系统的抗干扰能力强、性能稳定。在论文的结尾给出系统设计的不足之处和展望以及仍需改进的几个方面。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题的来源、性质、研究背景及意义

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．2．1 国内国外研究现状

1．2．2 气体检测仪器的发展趋势

1．3 本研究的检测对象及其特征

1．4 气体检测仪具备的现实意义以及前景憧憬

1．5 本论文的主要内容及任务安排

2 基于ADu07060多功能手持式气体检测仪的设计

2．1 系统功能要求及技术指标

2．1．1 系统功能要求

2．1．2 技术指标

2．1．3 仪器设计要求

2．2 系统设计原则

2．2．1 系统配置所遵循的原则

2．2．2 低功耗设计的一些原则要求

2．3 系统总体设计方案

2．3．1 设计构想

2．3．2 工作原理

2．3．3 系统结构

2．4 本章小结

3 仪器硬件电路设计

3．1 主控制器——ADuC7060简介

3．1．1 控制器芯片的选型

3．1．2 ADuC7060微控制器资源简介

3．2 数据采集部分

3．2．1 气体传感器的选型

3．2．2 气体传感器介绍

3．2．3 气体传感器的选型介绍

3．2．4 电化学气体传感器的检测原理

3．2．5 电化学气体传感器的分类

3．2．6 电化学气体传感器的技术说明

3．2．7 City电化学气体传感器的工作过程和反应机理及特性

3．2．8 系统硬件电路结构图

3．2．9 气体传感器输出信号的采集和调理

3．3 系统电源电路

3．4 系统晶振电路

3．5 系统复位电路

3．6 系统的JTAG接口电路

3．7 系统的按键电路

3．8 系统的报警电路

3．9 系统的液晶显示电路

3．10 本章小结

4 系统软件设计

4．1 系统软件设计

4．1．1 系统软件设计总体概述

4．1．2 集成开发环境介绍

4．1．3 系统整体软件框图

4．1．4 系统的主程序

4．1．5 系统的初始化

4．1．6 五组分气体浓度检测

4．1．7 气体浓度、温度计算处理模块以及标定方法

4．1．8 LCD液晶显示模块

4．1．9 按键模块

4．1．10 声光报警模块

4．1．11 软件滤波算法

5 调试与结果分析

5．1 系统调试方法及开发环境测试

5．1．1 分系统和分模块调试的方法

5．1．2 开发环境测试

5．2 试验结果及分析

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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