硬件设计概述
硬件电路的设计是本课题的一个重点,硬件电路的设计要考虑到传感器的特性,放大电
路的放大倍数,共模干扰,AD 转换的基准的稳定性,电源电路的稳定性,单片机端口的特
性等问题。本次电路设计主要包括信号采集电路的设计,点偏激系统的设计,AD 转换器的
电路的设计,串口电路的设计,LCD 显示器的电路设计,报警驱动电路的设计以及电源电
路的设计。并考虑到其中的一些有关稳定性的问题。
2.1 空气质量检测仪系统简介
基于 STC90C51 的智能空气质量监测仪是以空气中有毒有害气体二氧化硫的监测监控
为背景,能够实现对空气中二氧化硫气体的实时采集处理、显示、报警等功能。仪器采用锂
电池供电,具有良好的便携性和通用性,并且使用 LCD 点阵式液晶屏显示菜单,有良好的
人机对话界面。同时设计了声光报警系统,实现在参数超标时及时的报警。
本 文 研 究 的 智 能 空 气 品 质 监 测 仪 是 以 STC 工 公 司 的 一 款 8 位 超 低 功 耗 单 片 机
STC90C51 为控制核心。空气中有害气体通过传感器输出一个与气体浓度相对应的电压信号,
该信号经过 A/D 转换电路按一定得采样频率将模拟信号转换为数字信号送入单片机进行数
据采集以便进行显示处理,温湿传感器直接与单片机相连。单片机对采样值进行数字处理后
驱动液晶显示器分别显示出被测空气中二氧化硫气体浓度值。若被测空气有害气体气体的浓
度有超过国家标准或设定的危险值超出设定范围时报警电路对应的发出声光报警信号。
2.2 STC90C51 单片机简介
随着计算机技术的发展,单片机因具有集成度高、体积小、速度快、价格低等特点而在
许多领域如过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面
得到广泛应用,从而使这些领域的技术水平、自动化程度大大提高。根据上述几方面及本课
题的实际情况,单片机型号的选择主要从以下两点考虑:
一是要有较强的抗干扰能力。由于一般室内电子电器产品比较多,这对单片机的干扰较
大,所以应采用抗干扰性能较好的单片机机型。
二是要有较高的性价比。单片作为整个系统的中央处理器,承担着整个系统的数据处理
和过程控制,以及通信等功能。由于高度的通用性和出色的稳定性,本系统采用宏晶公司产
的低功耗,高性能 CMOS 8 位单片机的 STC90C51 作为控制器。片内含 4k bytes 的可系统编
程的 Flash 只读程序存储器,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼
容标准 8051 指令系统及引脚。它集 Flash 程序存储器既可在线编程(ISP)也可用传统方法进
行编程及通用 8 位微处理器于单片芯片中,可提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于
各种控制领域。
2.2.1.输入输出引脚
(1) P0 端口[P0.0-P0.7] P0 是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口,端口置 1(对端口写
1)时作高阻抗输入端。作为输出口时能驱动 8 个 TTL。对内部 Flash 程序存储器编程时,
接收指令字节;校验程序时输出指令字节,要求外接上拉电阻。在访问外部程序和外部数据
存储器时,P0 口是分时转换的地址(低 8 位)/数据总线,访问期间内部的上拉电阻起作用。