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CO2浓度检测资料.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：2.36M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    Abstract
    第一章 引 言
    1.1 基于LPC938的环境CO2浓度检测设计开发背景
    1.2 系统概述及解决的主要问题
    1.3 研发目的及意义
    1.4 系统设计主要任务与论文结构
    第二章 系统方案设计
    2.1 系统总体设计与分析
    2.1.1单片机控制部分
    2.1.2系统工作流程部分
    2.2二氧化碳浓度采集设计与分析
    第三章 硬件电路设计
    3.1 相关芯片简介
    3.1.1 P89LPC938单片机介绍
    3.1.2 二氧化碳传感器TGS4161介绍
    3.2电源电路设计
    3.3液晶显示部分
    3.3.1液晶概述
    3.3.2常用1602液晶操作
    3.3.3 1602在系统中的应用原理图
    第四章 软件部分
    4.1 总体程序框图
    4.3 基于LPC938的环境CO2浓度检测系统的CO2采集子程序
    第五章 系统制作及调试
    5.1 使用的仪器仪表及工具
    5.2 硬件制作与调试
    5.2.1 系统PCB板的设计
    5.2.2 系统硬件调试
    5.3 软件及联机调试
    第六章 结束语
    致 谢
    参考文献（References）
    附 录
    附录一：基于LPC938的环境CO2浓度检测的其他子程序
    附录二：基于LPC938的环境CO2浓度检测的电路图
    毕业设计报告(论文) 基于 LPC938 的环境 CO2 浓度检测设计 所 属 系 专 业 学 号 姓 名 指导教师 起讫日期 设计地点 电子工程系 自 动 化 01209421 成玉柱 郑 英 2013.2 --- 2013.5 东南大学成贤学院
    东南大学成贤学院毕业设计报告（论文） 诚 信 承 诺 本人承诺所呈交的毕业设计报告（论文）及取得的成果是在导师指导下 完成，引用他人成果的部分均已列出参考文献。如论文涉及任何知识产权纠 纷，本人将承担一切责任。 学生签名： 日 期：
    基于 LPC938 的环境 CO2 浓度检测设计 摘 要 随 着 社 会 经 济 的 发 展 ，人 们 生 活 水 平 的 提 高 。人 们 对 生 活 条 件 提 出 的 要 求 也 不 断 提 高 。 CO2 浓 度 对 我 们 生 活 有 很 大 的 影 响 ， 二 氧 化 碳 本 身 无 毒 ， 但 浓 度 过 高 会 让 人 感 觉 不 适 ， 甚 至 造 成 伤 害 。 当 空 气 中 二 氧 化 碳 浓 度 达 到 0.1%时 ， 很 多 人 会 感 到 不 舒 服 ； 达 到 3%时 ， 人 会 感 到 呼 吸 加 深 ；达 到 4%，会 引 起 头 晕 、头 痛 、耳 鸣 、眼 花 和 血 压 升 高 等 症 状 ；达 到 8%—10% 时 ， 会 觉 得 呼 吸 困 难 、 脉 搏 加 快 、 全 身 无 力 、 肌 肉 由 抽 搐 至 痉 挛 ， 神 志 由 兴 奋 转 向 抑 制 。 因 此 ，我 们 设 计 一 款 对 环 境 CO2 浓 度 检 测 的 装 置 ，本 文 以 LPC938 单 片 机 为 控 制 核 心 ，通 过 TGS4161 传 感 器 对 环 境 中 CO2 浓 度 进 行 检 测 ， 并 做 出 上 下 限 控 制 。 如 果 达 到 低 于 下 限 或 者 高 于 上 限 则 用 蜂 鸣 器 发 出 报 警 信 号 。 关 键 词 ： CO2;LPC938;报 警 ;传 感 器 ;TGS4161 I
    Based on the LPC938 environment CO2 concentration detection design control system Abstract living standards With the social and economic development, people's improved. Requirements of the people's living conditions is not a segment improved. CO2 concentration has a great influence on our lives, the carbon dioxide is non-toxic, but excessive concentrations can become unpleasant or even injury. Wear self-Wish said, when the air concentration of carbon dioxide reached 0.1%, a lot of people feel uncomfortable; reaches 3%, people will feel breathing deeply; 4%, will cause dizziness, headache, tinnitus, vertigo, blood pressure rises and other symptoms; of 8% -10%, difficulty breathing, pulse rate, general weakness, muscle twitching to seizures, mental excitement turned to suppression. Therefore, we have designed an ambient CO2 concentration detection device, the LPC938 microcontroller to control the core, the concentration of CO2 in the environment through the TGS4161 sensor to detect and to make the upper and lower control. If you reach below the lower limit or above the upper limit buzzer alarm signal. Keywords: carbon dioxide; LPC938; alarm; sensor; TGS4161 II
    目 录 Abstract .............................................................................. II 第一章 引 言 ......................................................................... 1 1.1 基于 LPC938 的环境 CO2 浓度检测设计开发背景 ..................................... 1 1.2 系统概述及解决的主要问题 ...................................................... 1 1.3 研发目的及意义 ................................................................ 1 1.4 系统设计主要任务与论文结构 .................................................... 2 第二章 系统方案设计 ................................................................... 3 2.1 系统总体设计与分析 ............................................................. 3 2.1.1 单片机控制部分 ..............................................................3 2.1.2 系统工作流程部分 ............................................................3 2.2 二氧化碳浓度采集设计与分析 ......................................................3 第三章 硬件电路设计 ................................................................... 5 3.1 相关芯片简介 .................................................................. 5 P89LPC938 单片机介绍 .......................................................5 3.1.1 3.1.2 二氧化碳传感器 TGS4161 介绍 ................................................ 10 3.2 电源电路设计 ...................................................................11 3.3 液晶显示部分 ...................................................................12 3.3.1 液晶概述 ...................................................................12 3.3.2 常用 1602 液晶操作 ..........................................................12 3.3.3 1602 在系统中的应用原理图 ..................................................15 第四章 软件部分 ....................................................................... 16 4.1 总体程序框图 .................................................................. 16 4.3 基于 LPC938 的环境 CO2 浓度检测系统的 CO2 采集子程序 ............................. 21 第五章 系统制作及调试 ................................................................. 26 5.1 使用的仪器仪表及工具 ......................................................... 26 5.2 硬件制作与调试 ............................................................... 26 5.2.1 系统 PCB 板的设计 .......................................................... 26 5.2.2 系统硬件调试 .............................................................. 26 5.3 软件及联机调试 ............................................................... 27 第六章 结束语 ......................................................................... 28 致 谢 .............................................................................. 29 参考文献（References） ................................................................ 30 附 录 .............................................................................. 30 附录一：基于 LPC938 的环境 CO2 浓度检测的其他子程序 ..................................... 31 附录二：基于 LPC938 的环境 CO2 浓度检测的电路图 ......................................... 42 III
    东南大学成贤学院毕业论文 第一章 引 言 1.1 基于 LPC938 的环境 CO2 浓度检测设计开发背景 随着工业的发展，人民生活水平的提高以及人们对环保的日益重视，使得对各种有毒、有害气体的 探测，对大气污染，工业废气的监控以及对食品和人居环境质量的检测都提出了更高的要求。由于人的 感官缺乏对各种有害气体的感知，特别是对有害气体浓度定量的判断能力，因而研制能够感知并判别气 体的种类和测量气体浓度的仪器就变得尤为必要。气敏元件和微控制器相结合组成的智能气敏传感器测 量装置也越来越多地应用于各个领域中。 随着现代科技的迅猛发展，超大规模集成电路技术随之不断提高，时至今日，8 位的单片机已渐渐 淡出电子产品市场，作为 32 位的 RIS 架构，基于 LPC938 的微控制器不但占据了高端微控制器市场的 大部分市场份额，同时也渐渐向低端微控制器应用领域扩展。微控制器的低功耗、高性价比，向传统的 8 位/16 位微控制器提出了挑战。技术的发展，集成度的提高，使其在社会主义现代化建设的各个领域 发挥着越来越大、越来越多的作用。在工业自动化领域，它的作用就显得尤为突出，但在人们日常生活 中的作用也日益引起重视。 现在的社会是数字化的社会，是信息的时代，许多的模拟技术都被数字技术所取代。这意味着智能 化的各种设备及产品越来越多的呈现在我们的眼前。而且随着现代电子工业的发展，传感器的工作稳定 性也相对提高，成本也在不断的下降。 微电子技术的发展使得气敏测试技术也得到了迅猛的发展和提高，现在已成为人们普遍关心的对人 类生命和健康、丰富国民生活以及促进其它技术发展的关键技术。发展好此技术，不但能对其它领域的 技术具有极大的推动作用，而且还能改善人类的生存条件和生活质量。 1.2 系统概述及解决的主要问题 根据学习研究，本二氧化碳的浓度检测系统的设计是基于恩智浦半导体广东有限公司生产的 P89LP C938 开发的，利用 P89LPC938 微控制器来实现对二氧化碳传感器的控制，采集到的数据的处理以及报 警功能的控制。 首先确定要解决的问题是确定二氧化碳传感器的类型；其次是通过分析系统的具体工作要求，在系 统工作时要执行哪些命令，对何种情况做出报警动作，以便在程序中加入对这些过程支持的代码；在对 整个系统有了设计思路后，就要查找资料，确定各个器件的型号，然后画出原理图，进行电路的焊接并 及时编写程序进行各个模块焊接的调试。电路焊接调试结束后，在对设计的整体程序对应程序流程图编 写程序代码。；最后也是最关键的就是联机调试代码与硬件的基本功能实现。 1.3 研发目的及意义 目前，随着人们生活质量的不断提高，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生或质量， 对室内的自动化程度要求也越来越高。 中国居民的生活的必须走现代化这条道路，随着国民经济的迅速增长，家居环境的研究和应用技术 越来越受到人们的青睐。现代化家居环境的重要一环就是对室内环境的一些重要参数进行检测和控制。 例如：二氧化碳浓度、空气的温度、湿度等。在人们日常生活问题中，室内环境与人们的身体、心理等 密切相关，进行环境测控是实现人们舒适生活自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结 合人类的生活规律，控制环境条件，使人们的室内环境达到优质舒适的目的。 由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。本论文提出一种以 LPC938 单片机为核心的检测器，主要是为了对二氧化碳浓度进行有效、可靠地检测而设计的。 1
    东南大学成贤学院毕业论文 1.4 系统设计主要任务与论文结构 系统设计的具体功能如下： 1、实现二氧化碳的检测的功能：通过二氧化碳传感器检测室内环境中二氧化碳的含量。 2、二氧化碳的浓度显示功能：通过传感器采集到的数据送给 LPC938，由 LPC938 中自带的模数转 换模块实现将模拟量转换为数字量，进行显示以及阀值的设定。 3、液晶显示功能：显示当前的室内二氧化碳的浓度情况，并设有专门的按键设置报警的阀值。 4、声光报警功能：经过传感器采集的数据经单片机处理后，通过与设定值比较如果不在设定好的 范围内则由蜂鸣器和发光二极管发出报警信号。 论文主要由六部分组成，具体章节如下： 第一章是引言，主要是对基于 LPC938 的环境 CO2 浓度检测设计开发背景、系统的概述及解决的 问题、研发的目的和意义作简单介绍。 第二章是系统方案设计，主要是介绍单片机控制部分、二氧化碳浓度采集设计与分析。 第三章进行了硬件电路的设计，详细介绍了单片机 LPC938,二氧化碳传感器 TGS4161 的基本参数 与典型应用，液晶显示屏 1602 的介绍等，说明了各部分的原理图。 第四章讲解系统的软件设计部分，介绍了流程图以及相应的部分程序。 第五章详细描述系统的软件与硬件联机调试的内容，以及在调试过程中遇到的问题及问题的解决。 第六章对该设计的总结。 2
    东南大学成贤学院毕业论文 第二章 系统方案设计 2.1 系统总体设计与分析 本设计属于单片机应用系统。确定单片机控制系统总体方案，是进行系统设计最重要、最关键的一 步。总体方案的好坏，直接影响整个控制系统的性能及实施细则。总体方案的设计主要是根据被控对象 的任务及工艺要求而确定的。设计方法大致如下：根据系统的要求，首先确定出系统是采用开环系统还 是闭环系统，或者是数据处理系统。选择检测元件，在确定总体方案时，必须首先选择好被测参数的测 量元件，它是影响控制系统精度的重要因素之一。选择执行机构，执行机构是微型机控制系统的重要组 成部件之一。执行机构的选择一方面要与控制算法匹配，另一方面要根据被控对象的实际情况确定。 选 择输入/输出通道及外围设备。选择时应考虑以下几个问题：被控对象参数的数量；各输入/输出通道是 串行操作还是并行操作；各通道数据的传递速率；各通道数据的字长及选择位数；对显示、打印有何要 求；画出整个系统流程图和原理图。 2.1.1 单片机控制部分 本系统是单片机在系统检测以及工程控制方面的应用，其特点是体积小，成本低，功能强，功耗低， 是微机应用产品化的最佳机种之一，它已广泛地应用在产品智能化和工业自动化上。而把单片机面向工 控领域对象，嵌入到工控应用系统中，实现嵌入式应用的计算机称之为嵌入式计算机系统，简称嵌入式 系统。嵌入式系统一般分为四种:工控机，通用 CPU 模块，嵌入式微机处理，单片机。嵌入式系统具有 以下特点： (1)面对控制对象。如传感信号输入、人机交互操作,伺服驱动等。 (2)嵌入到工控应用系统中的结构形态。 (3)能在工业现场环境中可靠运行的品质。 (4)突出控制功能。如对外部信息的捕捉、对控制对象实时控制和有突出控制功能的指令系统(I/O 控制、位操作和转移指令等)。 单片机有惟一的专门为嵌入式应用系统设计的体系结构与指令系统，最能满足嵌入式应用要求。单 片机是完全按嵌入式系统要求设计的单芯片形态应用系统，能满足面对控制对象、应用系统的嵌入、现 场的可靠运行及非凡的控制品质等要求，是发展最快、品种最多、数量最大的嵌入式系统。 2.1.2 系统工作流程部分 图 2-1 基于 LPC938 的二氧化碳浓度检测系统工作流程 2.2 二氧化碳浓度采集设计与分析 3
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