趙友貴 李成勇

摘 要：為了方便在野外活動(dòng)時(shí)避免一些不必要傷害的發(fā)生，特設(shè)計(jì)利用傳感器技術(shù)，以單片機(jī)為控制器，采用氣體傳感器、磁阻傳感器、溫度傳感器檢測有毒氣體、方向、溫度等信號，并轉(zhuǎn)換為電信號，由單片機(jī)進(jìn)行信號處理，實(shí)現(xiàn)有毒氣體、方向、溫度等多個(gè)參數(shù)的測量、顯示、報(bào)警，以獲得野外環(huán)境的實(shí)時(shí)信息。傳統(tǒng)的信息檢測都是單個(gè)分開的，使用很不方便，本系統(tǒng)采用模塊化思想，綜合利用所有的資源，把傳感器數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確的進(jìn)行處理。

關(guān)鍵詞：傳感器；檢測；顯示；模塊化

1 工作原理

利用傳感器技術(shù)，以單片機(jī)為控制器，采用氣體傳感器、磁阻傳感器傳感器、溫度傳感器檢測有毒氣體、方向、溫度等信號，并轉(zhuǎn)換為電信號，由單片機(jī)進(jìn)行信號處理，實(shí)現(xiàn)有毒氣體、方向、溫度等參數(shù)的測量、顯示、報(bào)警，以獲得野外環(huán)境的實(shí)時(shí)信息。

2 作品結(jié)構(gòu)

⑴系統(tǒng)概述。本系統(tǒng)采用盛群單片機(jī)HT46F49E為主控芯片，分為液晶顯示模塊、按鍵模塊、氣體檢測模塊、指南針模塊、溫度檢測模塊、時(shí)間模塊、照明報(bào)警模塊。

⑵硬件模塊。由蓄電池穩(wěn)壓電源模塊、液晶LCD12864顯示模塊、獨(dú)立按鍵模塊、氣體檢測模塊、指南針壓力模塊、溫度檢測模塊、照明報(bào)警電路組成。1）主控芯片模塊。本系統(tǒng)使用HOLTEK HT46F49E為主控單片機(jī)，工作電壓在4.5—5.5V之間。2）穩(wěn)壓電源模塊。220V市電經(jīng)過變壓、濾波、然后給LM7805給單片機(jī)芯片供電，LM7805穩(wěn)壓電路，輸出電壓為5V，最大輸出電流為3A，為了方便攜帶該作品還配備了一塊充電電池。3）液晶LCD12864顯示模塊。此模塊所選用的液晶屏是帶中文字庫液晶顯示器，工作電壓在3.3～5V之間。液晶LCD顯示模塊主要功能是用作于輸出信息。液晶屏與盛群單片機(jī)HT46F49E的連接如圖3.2.3所示。4）指南針模塊及工作原理。模塊（HDPM01）的特點(diǎn)：支持電壓2.2V-3.6V，-20度到+60度操作范圍，IIC數(shù)字400KHz輸出。如圖3.2.3所示。工作原理：磁阻傳感器接收的地球磁場信號經(jīng)2對互相垂直的由4個(gè)磁電阻元件連成的惠斯通電橋后電阻值由于磁場的作用而改變，電阻的變化通過電路轉(zhuǎn)化為電壓的變化，從而輸出兩路電壓信后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出給單片機(jī)，單片對接收到的信號進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換，對數(shù)據(jù)的誤差進(jìn)行補(bǔ)償處理，最后在LCD上顯示處理后的結(jié)果，即地理方向。5）溫度檢測模塊。溫度傳感器：采用DS18B20為單總線數(shù)字溫度傳感器。它將地址線，數(shù)字線和控制線合為一根雙向串行傳輸數(shù)據(jù)的信號線，允許在這根信號線上掛接多支DS18B20。適應(yīng)電壓范圍寬，電壓范圍在3.0～5.5V，所測量的溫度在-55～125℃。6）氣體檢測模塊。氣體檢測模塊（MQ-5）檢測到有毒氣體如甲烷時(shí)，輸出一定的電壓，然后與LM358比較器進(jìn)行比較，輸出TTL電平給單片機(jī)進(jìn)行處理。

⑶軟件部分。軟件開發(fā)采用的是模塊化編程的方式，有液晶驅(qū)動(dòng)模塊、時(shí)間模塊、IIC通信模塊，溫度模塊、控制模塊等構(gòu)成本系統(tǒng)。軟件設(shè)計(jì)在HT-IDE集成開發(fā)環(huán)境中完成，運(yùn)用C語言進(jìn)行程序的編譯與調(diào)試。

3 測試環(huán)境和方法

⑴測試環(huán)境（設(shè)備）。電源5V供電、PC機(jī)和HT-ICE仿真器 ，示波器、萬用表、指南針模型、打火機(jī)、手表（作為作品測試基準(zhǔn)）。

⑵測試方法和步驟。1）將該系統(tǒng)與仿真器連接好之后，置于桌面，接通電源，開始調(diào)試（測試時(shí)離金屬物質(zhì)不要太近）。2）操作界面及各個(gè)功能測試。首先，按下開關(guān)，進(jìn)入開機(jī)畫面。幾秒后，進(jìn)入菜單欄，再通過“Up”、“Down”鍵上下移動(dòng)，選擇功能后進(jìn)行測試。然后對各個(gè)功能進(jìn)行測試。①氣體檢測，選中后按下“確定”，進(jìn)入測試界面，用打火機(jī)在MQ-5傳感器附近噴出氣體，傳感器檢測到有毒氣體后屏幕上顯示有毒提示、蜂鳴器報(bào)警。②溫度測試，選中后按下“確定”，進(jìn)入測試界面，DS18B20傳感器檢測當(dāng)前溫度后在屏幕上顯示當(dāng)前溫度并提示舒適度。③時(shí)間顯示，選中后按下“確定”，進(jìn)入測試界面，屏幕上顯示當(dāng)前時(shí)間、日期、年、月、日。④方向提示，選中后按下“確定”，進(jìn)入測試界面，水平放置儀器，屏幕上箭頭始終指向北方。⑤照明，選中后按下“確定”，進(jìn)入測試界面，按下“Up”照明燈打開，按下“Down”照明燈關(guān)閉。⑥背光，選中后按下“確定”，進(jìn)入測試界面，按下“Up”顯示器背光燈打開按下“Down”光燈關(guān)閉。

⑶測試結(jié)果。通過系統(tǒng)測試表明，系統(tǒng)的各個(gè)模塊均能正常運(yùn)行。當(dāng)按下相應(yīng)鍵時(shí)，就會(huì)使單片機(jī)驅(qū)動(dòng)外圍設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的功能。滿足設(shè)計(jì)要求，野外環(huán)境綜合信息檢測系統(tǒng)研制成功。

4 總結(jié)與展望

本作品野外綜合檢測系統(tǒng)，以盛群單片機(jī)HT46F49E為主控芯片，核心模塊有功能模塊、穩(wěn)壓電源模塊、液晶LCD顯示模塊、獨(dú)立按鍵模塊。各模塊與主芯片HT46F49E有機(jī)的結(jié)合起來，使我們的野外環(huán)境綜合信息檢測系統(tǒng)制作成功。在不斷調(diào)試程序的的過程中，我們也遇到了很多的難題，我們也想了很多的解決辦法。旅游、野外探險(xiǎn)等戶外運(yùn)動(dòng)已經(jīng)成為了時(shí)下非?；馃岬幕顒?dòng)項(xiàng)目，對野外信息的了解也成為了戶外運(yùn)動(dòng)者所關(guān)心的話題，因此有這樣一臺儀器也就非常的有必要了，同時(shí)也減少了在游玩過程中出現(xiàn)的一些不必要的傷害。所以，該作品會(huì)具有廣闊的市場前景。

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