温室CO2浓度监测系统设计

基于89C51的CO浓度检测系统2摘要：本文主要解决CO的浓度检测问题。采集CO的浓度，并在数码管上显示。22一．原理在温室内使用CO浓度传感器，采集得到浓度，通过滤波放大，经ADC0809转换后变2成数字信号，输入89C51内，再通过四位数码管显示出来。框图如下：硬件电路设计1.传感器的选择查询资料，GT03/04系列CO浓度传感器可以测量室内空气中二氧化碳浓度值，CO2浓度2高会让人在室内时感到疲惫不适。可经过通风调节系統控制室內、室外空气，让CO2值控制在最合适的环境，让人在室内更有活力，目前在大楼室内已大量使用CO2检知器／在农业应用提供植物的CO2让植物生产快速更健康。适用场合如下：1)HVAC空调系统监控。仪器测试设备。环境控制与监控系统。停车场与建筑物通风调节系统监控。一般室温蔬果仓库-等农业大棚均可使用。GT03/04系列CO浓度传感器的说明如下：2亟111■安装肓戎输出工柞电源濫蜃范闺附捕选项(M：凤菅盂I：0021:42OnA6：0-1W1.24VDC2:2000PPM5:5000FFMS:KKKBFPVN:无B:固定販D:LED显示器(GT(M)图1选GT03-612-N，具体规格如下表:

量测范围2000PPM工作范围2000PPM输出讯号0~10V讯号连接方式三线式线性精度土30ppm土2%ofmeasuredvalue（量测值负载阻抗W500Qfor4~20mA;全10KQfor0~10V输出校准(ZERO&SPAN)调整范围零点和满量程的10%挂壁式反应时间(sensor)20secdiffusiontime风管式反应时间(at2m/s风速)V15min工作环境温度0~50r工作环境湿度0~95%（非结露）工作电源DC24V土10%2.滤波放大电路的设计：通过分析，设计的二氧化碳滤波放大电路如图：图2选用的CO2浓度传感器的测量范围为0~2000ppm,输出范围为电压0~10V,而ADC0809的输入为0~5V,所以先经过滤波和放大电路(实际上是缩小)把0~10V的电压变成0~5V。上图中的Cl,C2，C3起滤波作用，第一级反相比例放大电路的放大系数为-竺=-1，R1第二级反相比例放大电路为-R4二-1，所以两级放大电路的放大系数为-1，这样就R3 2 2可以把0~10V的电压变成0~5V。3．转换及显示电路设计1）ADC0809芯片：ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。（1）ADC0809的内部逻辑结构由下图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、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。图3（2）．ADC0809引脚结构ADC0809各脚功能如下：D7-D0：8位数字量输出引脚。IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。VCC：+5V工作电压。GND:地。REF（+）：参考电压正端。REF（-）：参考电压负端。START：A/D转换启动信号输入端。ALE:地址锁存允许信号输入端。（以上两种信号用于启动A/D转换）.EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。CLK：时钟信号输入端（一般为500KHz）。A、B、C：地址输入线。ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。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的模拟量进入转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0-IN7上的一路模拟量输入。ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=1，输出转换得到的数据；OE=O,输出数据线呈高阻状态。D7-D0为数字量输出线。CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ。VREF（+），VREF（―）为参考电压输入。2）转换电路：电路见下页的大图，采集得到的电压从ADC0809的IN0通道输入，经A/D转换后输入单片机。3）显示电路：如图2图4将P0口的八个管脚接上拉电阻并分别接四个数码管的8位段选端，再将P2.0~P2.3分别经反相器后接到四个数码管的位选段。见图36L441?1.5匚131514U15I田■4LSKLx寸ALEENABLEmETCLOCK£U11L-lr/-4L&046L441?1.5匚131514U15I田■4LSKLx寸ALEENABLEmETCLOCK£U11L-lr/-4L&04SBXTAL21?^4153731L5SXT.UL1；OtCMOH寸59L t=2[£!口口口口口口口口PD1PD1PO2P03Pi>4P05PO5PS?P2OP21P23P23P24P25P26P27PllF12F13F14F15F15Pl_INTIINTOT1TOfXvpXIXIRE=ETRXDRE=ETTKDEDALEPEDPSEN图54.晶振和复位电路1）晶振电路如图42）复位电路如图5图2）复位电路如图5图6.晶振电路CO浓度传感器的测量范围为0~2000ppm，假设经ADC0809输出的数字量为D,则对2应的CO浓度为：c二Dx2000ppm，最后要保留一位小数，可以先把该值乘以10,再分2256

10c Dx20000Dx5 80 Dx2解出对应的位。 = = qDx0.078，而Dx0.078qDx =，因1000256x1000 64 100025为测量范围为0~2000ppm,而实际输出的范围为0~1000ppm,所以D应该小于80H,故Dx2用一个寄存器就可以存储，再除以25，得到的商为实际值的百位，余数再除以100得到的商为实际值的十位，得到的余数再除以10，商为实际值的个位，余数为小数点后的一位。四．程序流程图N转换完?Y把A/D转换结果输入单片机启动A/D转换等待按键按下N转换完?Y把A/D转换结果输入单片机启动A/D转换等待按键按下开始显示结束图8.程序流程图五．程序ORG0000HLJMPMAINORG0003HLJMPOPTORG0030HMIAN:MOVR0,#50H;数据存放地址SETBIT0SETBEASETBEX0・*J^*J^*J^*J^*J^*J^*J^*J^*J^*J^*Jf***Jf***l,**Jf,**Jf,**Jf,**Jf,**Jf,**Jf,**Jf,**Jf,**Jf,**TA*X4-r;**********************读键KEY:MOVP2,#0FFH;把P2口做输入口MOVA,P2;读P2口状态CPLA;取正逻辑，高电平表示按下ANLA,#80H;取第7位状态JZKEYLACLLDIMS;延时去抖MOVA,P2;再读P2口CPLAANLA,#80HJZKEY;;***********************等键释放KEY1:MOVA,P2CPLAANLA,#80HJNZKEY1;为低电平则释放;**********************启动A/D转换MOVDPTR,#7FF8H;地址MOVX@DPTR,A;启动A/D转换HERE:SJMPHEREL1:MOVA,@R0RLA;乘以2MOVB,#25DIVAB;除以25，商为真实值的百位MOVR1,#51HMOV@R1,A;把百位存入51HINCR1MOVA,B;把余数送AMOVB,#100DIVAB;除以100，商为真实值的十位MOV@R1,A;把十位存入52HINCR1MOVB,#10DIVAB;除以10，商为真实值的个位，余数为真实值的小数点后的数MOV@R1,A;把个位存入53HINCR1MOV@R1,B;把小数点后的数存入54H;**************************7DIS:MOVR2,01H;位选码MOVA,R2MOVDPTR,#TAB;把没有小数点的段选码表格首地址送DPTRLCALLDIS2;显示小数点后的数MOVDPTR,#TAB1;把有小数点的段选码首地址送DPTRLCALLDIS2;显示个位及小数点MOVDPTR,#TABLCALLDIS2;显示十位LCALLDIS2;显示百位DIS2：MOVP2,A;送位选码MOVA,@R1MOVCA,@A+DPTR;取段选码MOVP0,A;显示ACALLDIMS;延时DECR1MOVA,R2RLA;左移MOVR2，ARETDIMS:MOVR7,#0FHW1:MOVR6,#0FFHW2：DJNZR6，W2DJNZR7,W1RETOPT:MOVXA,@DPTR;读数MOV@R0,A;保存LJMPL1RETITAB:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DHDB7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CHDB39H,5EH,79H,71H,40H,00HTAB1:DB0BFH,36H,0DBH,0CFH,0F6H,0EDHDB0FDH,87H,0FFH,0EFH,0F7H,0FCHDB0B9H,0DEH,0F9H,0F1H,0C0H,80HEND六．心得体会这一个礼拜的课程设计结束