当前位置：首页 > 实用文档 > 其他范文> 一种便携式多参数环境监测仪的设计

一种便携式多参数环境监测仪的设计

时间：2022-04-30 00:53:02 其他范文收藏本文下载本文

“怎样才能可用啊”为你分享9篇“一种便携式多参数环境监测仪的设计”，经本站小编整理后发布，但愿对你的工作、学习、生活带来方便。

一种便携式多参数环境监测仪的设计

篇1：便携式多参数环境监测仪的设计

便携式多参数环境监测仪的设计

便携式仪表是单片机研究的一个重要分支,介绍了一种基于凌阳单片机实现便携式要求的'多参数环境监测仪,描述了系统组成各个模块的硬件实现,并给出了相应的软件设计方案,该装置能够测量温度、湿度等环境参数值,精度分别为1℃和2%,同时具有显示和语音功能.

作者：郝丽丽马小军张娟 Hao Lili Ma Xiaojun Zhang Juan 作者单位：南京工业大学,自动化学院,江苏,南京,210009 刊名：计算机测量与控制 ISTIC PKU英文刊名：COMPUTER MEASUREMENT & CONTROL 年，卷(期)： 14(6) 分类号：X8 关键词：便携式监测凌阳单片机语音功能

篇2：一种便携式多参数环境监测仪的设计

一种便携式多参数环境监测仪的设计

摘要：介绍一种基于MSP430系列超低功耗单片机的多参数环境监测仪，详细阐明了环境参数传感器的选取、监测仪软硬件的设计与实现方法。该仪器充分利用MSP430单片机自身资源，具有小型便携、高性能、低功耗、可编程等优点，可广泛应用于诸多领域的环境参数监测与保护。

关键词：MSP430单片机环境参数监测仪低功耗

本文以智能建筑为应用背景，介绍一种通用性很强的便携式多参数环境监测仪。它以MSP430F437超低功耗单片机为核心，配置新式的微型低功耗传感器，实现了建筑物内温度、湿度、光照度、有害气体浓度等参数的采集处理、存储、通信等功能。文中详细阐明了传感器的选取、硬件结构、软件流程等相关技术，并指出该仪器的特点和优势。

1 传感器的选取

传感器是决定监测仪精度的关键元件。传感器的选择主要依据工作环境、测量精度、线性度、互换性、灵敏度、响应速度、稳定性、功耗、体积大小以及易于与MCU接口等。本监测仪选用的各类传感器分别为：集成温度传感器TMP35、集成湿度传感器HM1500、热线型半导体气敏传感器MR511以及集成光照度传感器TSL253。与同类产品相比，它们在上述方面有一定的优点，很适合便携式仪表使用。

TMP35电压输出量与被测温度T成线性关系，其式如（1）；HM1500输出量为电压，与被测湿度%RH成正比，且与温度T有关系，其式如（2）；MR511内有温度补偿，其输出电压与被测气体浓度C成近似线性关系（线性度≤±5%），其式如（3），式中Nc为器件灵敏度，环境湿度为Vc的值有影响；TSL253电压输出量与被测光照度Ee成正比，且与温度T有关，其式如（4），式中Ne为传感器的灵敏等。

VT=[10×T](mV) (1)

VRH=[600×（%RH+38.5）/(39.1-0.056T)](mV) (2)

Vc=[Nc×C](mV) (3)

Vec=[(Nc×Ee) ×(1.05-0.002T)](mV) (4)

上述各式说明，高精度的监测必须考虑传感器的非线性、温湿度影响、测量误差及环境误差等问题，尤其要着重解决测量中的非线性及温湿度补偿。在布置印刷电路板时尽量减少引线电阻和分布电容以降低测量误差。在电路设计上要加线性化处理电路及温湿度补偿电路，或借助于单片机系统，由软件查表等方法进行处理、修正（用软件实现传感器的校正补偿功能可降低仪器功耗）。如有可能可用标准测量仪进行校准，以提高测量精度。

图1 监测仪硬件电路原理图

2 硬件设计

监测仪主要由MSP430单片机、测量转换、键盘显示、串口通信、电池电源等部分组成。电路中器件很少，功耗较低且功能强大。具体硬件电路原理图如图1所示。

2.1 MSP430单片机

单片机系统是监测仪的核心，它完成仪器的功能设定、测量对象选择、信号处理存储、状态信息显示、数据通讯等功能。相对于MCS51、MCS96及PIC[1]等系列，TI公司带闪速存储器的MSP430F系列超低功耗单片机有着很大的优势。MSP430F单片机有多种型号，其功能组合各异，能满足不同应用场合的要求。本设计采用MSP430F437，它的要特点[2]如下：

・工作电压低（1.8～3.6V），电流小（280μA/1MHz/活动模式），5种低功耗模式；

・16位RISC架构，27条精简指令，125ns指令周期；

・丰富的中断源并可任意嵌套，用中断请求将系统从备用状态唤醒仅需6μs；

・片内看门狗及上电复位电路，可选时钟源（XTAL1、XTAL2或内部DCO）；

・具有中断功能的内部比较器A；

・双向并行I/O口P1和P2（有中断功能）及P3～P6口，多数口有复用功能；

・两个16位定时器A、B，均各带3个比较/捕获模块，每个模块可独立编程，用于产生定时脉冲，捕获外部事件；

・片内集成4×32段LCD液晶驱动器，其外部引线复用P3～P5口；

・通用通信模块UARST0，软件可选同步/异步方式；

・具有自动循环采集功能的8通道12位ADC12，自带采样保持器和可选电压基准；

・JTAG接口或片内BOOT ROM使程序下载调试极其简便，程序代码由安全熔丝保护。

图2 地址位多通信协议图

MSP430F437不需加装存储器，片内自带1K字节RAM及在线可擦除编程32K字节主Flash+256字节信息Flash。片内Flash模块包含3个控制寄存器、时序发生器、擦除/编程电压发生器及Flash存储器本身。其中主Flash分为每段512字节的段0～63，信息Flash分为每段128字节的段A、B。MSP430F437存储器可放大型数表，有高效的查表处理方法。本监测仪安排段0～23为程序代码区、段24为LCD显示字型表、段25～31存放校正和补偿表格、段32～63为用户采集数据保存区、段A+B存放各类参数。

在电路中，其他主要模块的功能分配为：16位定时器A的比较/捕获模块0实现实现时分秒计时，比较/捕获模块1控制A/D采样周期；16位定时器B可实现PWM输出，预留作控制口；ADC12用于环境参数测量；比较器A作电池欠压监测；复用P3～P5口驱动LCD液晶显示器；通用通信模块UARST0实现RS485串行通信；预留JTAG接口以方便用户对仪器更新升级。

2.2 测量转换

MSP430F437的ADC12转换模块具有高速通用的特点，12位的转换精度保证一般采样的分辨率要求。它的8个外部模拟采样通道可任意配置，转换参考电平VR+和VR-来自内部或外部，也可以是两者的组合；内嵌的'采样/保持电路给用户提供了对采样时序的各种选择，采样时序可通过软件位、3种内部或外部信号来直接控制。ADC12有4种工作模式。可以在单通道上实现单次转换或多次转换，序列通道上实现单次转换或重单次转换或多次转换，在序列通道上实现单次转换或重复转换。对于序列通道转换，采样顺序完全由用户定义。

ADC12转换结果保存在16个转换存储寄存器ADC12MEM0～ADC12MEM15中。其值如（5）式：

NADC=4096×（Vin-VR-）/(VR+-VR-) （5）

每个存储寄存器有各自相应的控制寄存器ADC12CTL0～ADC12CTL15，可用软件独立配置采样通道号及转换所需参考电平。

本监测仪中，各环境参数传感器的输出经U2前置放大后，送入A0～A3模拟输入端。4路信号的转换参考电平均取VR+=2.5V和VR-=0V。ADC12工作模式设为序列通道单次转换，每次转换由定时器A比较/捕获模块1的定时输出OUT1启动。序列单次转换完成后，将置位ADC12中断请求。

序列通道为ADC12MEM0～ADC12MEM12,对应的控制寄存器ADC12CTL0～ADC12CTL12中通道重复配置A0～A3。这样等时间间隔内每个环境参数可连续采样3次，然后在ADC12中断服务程序内使用中值滤波得到转换结果。

需要指出的是，ADC12的转换内核与参考电平发生器可分别进入省电模式，为低功耗设计提供便利，而且进一步降低功耗、延长传感元件的使用寿命。测量电路的电源设置为单独可控，由U3的OUT2输出供给，并通过单片机的P2.0来切合。

2.3 键盘显示

MSP430F437有6个带复用功能的P1～P6双和同I/O口。其中P1、P2设置成输入时，引脚上任何状态变化都会触发中断。本设计将P3～P5复用于LCD驱动，P1.0～P1.4作3×2快速键盘。

为读取按键值，首先设置端口功能，P1.0～P1.2为输出口，依次输出低电平；P1.3、P1.4为输入口，开放中断，选定下降沿触发。当有键按下时，在P1口中断服务程序内，完成去抖动延时、键值读取等功能，得到的键值交后续程序处理。

片内LCD驱动器可工作于静态及2～4多选四种模式，最多可接4～32=128段液晶。图1中R33、R23、R13、R03引脚设定模拟偏置电压，提供驱动能力，典型接线为电阻分压VR33=VCC、VR23=2/3Vcc、VR13=1/3cc、VR03=0V；S0～S31为段输出（每段3μA）；COM0～COM3为公共输出，接LCD背极。对LCD的软件控制极其简单，它有一个控制寄存器LCDCTL，定义工作模式及电流消耗。20个显示存储器LCDM（使用16个）存放128段要显示的状态信息，其内容可采用高效的寻址方式查显示字型表获得。

单片机根据控制键的命令信息，可分别选择仪器“测量/通信”使用方式、“单次/循环”采集类型，并可按键校时、设置参数、启动采集、数据存储确定等。LCD显示屏可由定制、时分、超量程和电池欠电告警组成1×32段，剩余3×32为多用显示区，可依次显示操作提示、工作状态、环境参数测量结果，从而大大方便了用户。

2.4 串口通信

为了对采集到的数据进行深入处理(本网网收集整理)（如统计分析、打印存档、绘制曲线图表等），需将数据从检测仪送至计算机。数据传输使用MSP430F437的标准USART通信模块（复位SYNC=0选择异步功能），并外接低功耗器件MAX485E，构成一个半双工RS485串行通信口。

为提高通信的可靠性，便于仪器与其它智能设备组网实现控制功能，本监测仪使用异步通信的地址位多机通信格式。异步帧由1起始位、8数据位、1地址位、1停止位组成，波特率编程为9600bps。USART通信模块的地址位多要通

信协议如图2所示。

通信时，先置RS485处于接收状态，并置接收唤醒中断允许位URXWIE=1（此时只有地址字符能触发接收中断）。当接收一个地址位置的字符时，通信模块的接收器被激活，字符送入URXBUF，同时接收中断标志URXIFG置位。在串口接收中断服务程序内可以检验收到的地址，如果匹配，置URXWIE=0，单片机将读取数据块的后续数据；如果地址不匹配，则等待下一地址字符的到来。

RS485接收到主机命令后，转入发送状态，先置控制字符址位的TXWake=1。当地址字符的8位数据从UTXBUF传送至发送器时，TXWake位装入待发送字符的地址位，每一字符发送完，TXWake位被自动清除，引起发送中断UTXIFG。在串口发送中断服务程序内，用户可依次发送完整数据块，再重置RS485接收状态。

2.5 电源控制

本仪器采用1节3.6V/4Ah锂离子电池。为保证多路供电及模拟信号测量的精度，设计了以ADP3302AR1双低压差线性电源稳压芯片（U3）为主的电源控制电路，完成以下功能；

・电源通断。按键盘“ON”键，U3的SD1脚为高电平，OUT1脚输出仪器所需主电源Vcc，单片机P1.5脚送来高电平互锁信号，使“ON”键松开后，OUT1维持输出；按键盘“OFF”键，单片机P1.5脚送出低电平，关断OUT1脚输出；U3的OUT2脚输出模拟测量电路所需的3V，测量电源可单独切合，由单片机P2.0脚的电平控制。

・电池电压监测。U3的加载电压应不低于3V，否则不能正常工作。单片机的片内比较器A有多个基准，选择其中之一0.5×Vcc=1.5V，电池正极通过分压电阻直连比较器输入脚CA0。当电池电压低于设定值时，触发比较器A中断，在中断服务程序内，驱动LCD告警显示，提示用户对电流进行充电（使用外部充电适配器）。

・自动关机。每次测试完毕，如果不再操作，则通过定时器比较/捕获0中断计时；5分钟后，单片机P1.5脚送出低电平，OUT1脚输出0V，从而切断仪器电源实现自动关机。

3 软件设计

检测仪的软件用MSP430汇编语言编制。为了方便程序调度和提高可靠性，软件采用模块化结构，主要由初始化程序、主程序、子程序、参数表格等组成。

3.1软件功能与特点

单片机系统上电后，进入初始化程序，完成片内各模块的设置、清LCD存储器、端口设定等初始化工作，然后转入主程序，开启中断，循环设置低功耗模式并执行空操作。

本软件设计的一大特点是采用中断事件驱动技术，其目的在于降低功耗。在主程序设置LPM0低功耗模式（55μA）后，CPU即补禁止，外围模块维持活动，并等待各类中断事件。如有中断，CPU被唤醒并执行各种中断服务子程序完成事件处理。

每次执行完中断服务子程序返回，在主程序中又重置LPM0低功耗模式，并等待下一个中断事件的到来，如此往复，可使系统多数时间处于低功耗运行。

本设计另一特点是利用MSP430F437的高效查表功能，编制了气体浓度测量的非线性校正和湿度补偿表格，极大地提高了程序运行速度和采集精度。表格的生成是在有限个数据基础上，通过拉格朗日插值进行曲线拟合[3]获得。具体步骤如下：

（1）在湿度5%RH情况下，测量典型气敏传感器在不同气体浓度点C时，ADC12转换存储寄存器中对应的数字量结果Nc。测试中，在10～300ppm范围内等距离取10个浓度点；

（2）使用曲线拟合的方法，并结合关系式（3），拟合出5%RH时数字量Nc与气体浓度C间的连续曲线，将曲线按1ppm的间隔离散化后，存入段25中；

（3）分别在20%RH、35%RH、50%RH、65%RH、80%RH、95%RH的湿度下，重复上述测量与数据处理过程，形成6条不同湿度下的Nc-C的非线性曲线，存在段26～31中。

需要注意：正常时采样得到数字量Nc和当前湿度值后，先查该湿度所在范围对应的上下两条曲线，即根据Nc并使用线性插值得到上下两个气体浓度值，再根据当前湿度并使用线性插值得到湿度补偿后的最终气体浓度值。

3.2 软件流程举例

本检测仪的程序众多。限于篇幅，仅介绍有特色的Flash数据保存于程序以及较为关键的ADC12子程序。

MSP430F437可通过JTAG接口或片内BOOT ROM下载调试修改程序，甚至允许用户程序在运行中将采集处理的数据快速安全地保存到Flash存储器中，而无须任何外接器件。数据保存要用快速的段写入方法和写字节序列模式，写入电流小（3mA），写入速度快（≤25ms/512字节，远超过串行EEPROM的页写速度5ms/16字节），10万写入次数，1数据保存。每次采集处理完毕，即将16字节/批数据“批号-时间-环境参数”存入段32～63。图3为16字节数据存入的程序框图，其中Lock、Busy、SEG WRT、WRT、Wait是Flash控制寄存器内涉及编程的各控制位或状态位。

ADC12子程序用于环境参数测量。当按下测量键或采样时间到，定时器A的OUT1启动序列通道单次转换，ADC12自行按A0～A3的采样顺序循环采集各环境参数，并将转换结果保存到存储寄存器ADC12MEM0～ADC12MEM11中。序列转换完成后，将置位ADC12中断请求标志ADCIFG。

单片机响应中断进入ADC12子程序后，先关闭测量电源以降低功耗，再读取存储寄存器ADC12MEM0～ADC12MEM11中的转换结果，并使用中值滤波得到各环境参数对应的测量数字值。结合关系式（1）(2)(4)依次计算温度、湿度、光照度的最终结果；对于气体浓度，则使用上述查表格的过程得到结果。各环境参数的测量结果缓存至RAM区，查显示字型表得显示代码并存入LCD存储器，最后判定各环境参数是否超限并刷新LCD存储器中告警部分。

篇3：一种便携式多参数环境监测仪的设计

一种便携式多参数环境监测仪的设计

关键词：MSP430单片机环境参数监测仪低功耗

1 传感器的选取

传感器是决定监测仪精度的关键元件。传感器的选择主要依据工作环境、测量精度、线性度、互换性、灵敏度、响应速度、稳定性、功耗、体积大小以及易于与MCU接口等。本监测仪选用的.各类传感器分别为：集成温度传感器TMP35、集成湿度传感器HM1500、热线型半导体气敏传感器MR511以及集成光照度传感器TSL253。与同类产品相比，它们在上述方面有一定的优点，很适合便携式仪表使用。

VT=[10×T](mV) (1)

VRH=[600×（%RH+38.5）/(39.1-0.056T)](mV) (2)

Vc=[Nc×C](mV) (3)

Vec=[(Nc×Ee) ×(1.05-0.002T)](mV) (4)

[1] [2] [3] [4] [5] [6]

篇4：便携式微电脑多参数生理监护仪的研制

系统通过信号检测与预处理模块将生物医学信号转换成电信号，并进行干扰抑制、信号滤波和放大等预处理。然后，通过数据提取与处理模块进行采样、量化，并对各参数进行计算分析，结果与设定阈值比较，进行监督报警，将结果数据实时存储到RAM，并可实时传送至PC机上，在PC机上可实时显示各参数值。

2.系统结构

系统原理框图如图1所示。该监护仪由两个单片机组成双CPU系统。

(本网网收集整理)

单片机1完成对体温、心电波形、脉搏脉形的信号检测、处理、数据存储，并通过LCD显示屏对各波形、参数进行定时显示、报警。

单片机2承担其中耗时较长的血压测量及血氧饱和度的检测，使之不影响整个系统的正常工作，同时还承担对心率、呼吸频率的测定。

两个单片机间的信息交换通过1个8位的.并行口进行，由2根I/O口实现通信控制。具体是用P1口，配合两个高速输入、输出I/O口（HIS.0、HSO.0），用作两个单片机之间的数据传送。这种双机间的连续方式属于松耦合的多处理机系统（参考文献8），在硬件实现上较为简单，只需在软件编程时，为其通信方式设计必要的通信协议、数据传输方式等。

3.系统硬件设计

（1）系统采用EEPROM 28C64作为程序存储器；采用一片非易失性静态存储器（NASRAM）作为数据存储器。NASRAM具有静态存储器的优点，同时具有非易失性的特点。非易失性的特点是指存储芯片在掉电的情况下，能够正确无误地保存所有数据，保存时间长达。采用芯片的非易失性的特点可以不用为此芯片提供掉电备用电源，即可实现掉电数据保护。

（2）液晶显示模块

为了对心电波形、脉搏波形及其它生理参数进行显示，而且对波形显示具有足够的分辨率，为此系统采用图形液晶显示屏。为了减少仪器的体积，实现系统低成本，功耗小的要求，选用了特别适用于便携式监护仪的单色LCD显示屏。

该显示屏为日立LMG70520XNGR液晶显示屏，点阵数为640×200，点尺寸为0.22×0.30，其驱动电源为+5V和-20～-21V,耗电仅8mW，能满足本系统的要求。

为控制该显示屏的显示，我们选取了适用于该显示屏的显示控制器SED1330。该芯片是用于计算机的指令与数据，并产生相应的时序及数据控制液晶显示屏的显示。该控制器自带RAM，自行管理显示缓冲区，与CPU之间通过8位数据并行传输，与显示屏之间是4位数据并行传输。

（3）键盘输入模块

系统设计的功能键采用中断方式输入。当有任一功能键按下时，产生键盘中断，CPU执行中断程序，读取键码，执行相应操作；没有键按下时，不占用CPU的运行时间，提高了CPU的运行效率。

键盘采用两片74LS373构成矩阵软件编码键盘，键盘部分直接挂在单片机1的总线上。不占用单片机I/O口线，也不必为此扩展系统I/O口，可减少系统消耗功率。

通过为键盘分配相应的I/O地址，可采用读写该地址的方式获得键码。硬件实现简单，软件编程方便。

（4）电源系统

基于低功耗和便于携带使用的考虑，系统采用电池供电及外接AC-DC变换器件供电的方式。设计采用三节1.5V电池供电。该电压通过稳压器件提供+5V的电压给系统工作。同时采用DC-DC电压变换器+5V的电压变换至-18

～-24V电压，以提供给LCD显示屏工作。

选择电池作为电源是基于如下考虑：具有高输出能力、小型结构、标准尺寸和低价格。

（5）外围器件控制

系统各外围器件的片选信号由74LS373锁存的地址信号，经芯片GAL16V8C译码产生。GAL芯片是可编程逻辑阵列，通过对其引脚的编程，将其作为译码器，依据P4口高字节8位地址进行片选，其编程方便，使用灵活。系统除用作译码器外，在单片机2中，还用作控制气泵和气阀的开关。

通过簇已分配给气泵或气阀I/O口地址，写上“0”或“1”，则输出引脚OUT1、OUT2为低或高电平。该电平将保持，直到再次往同一地址写“1”或“0”，如此，可定时控制气泵或气阀开关。

4.系统软件设计

系统软件的主要特点是，以实时数据为核心，以功能独立化、结构模块化为软件设计模式。系统开发采用了结构化的，从上到下的模块划分及从底到上的硬件功能封装的软件开发设计方法。本系统采用C96语言进行软件系统开发。

（1）数据采集程序

数据采集到整个系统最重要的问题。如何实现数据采集，保证数据采集的实时性，并且能高效率地进行数据采集，尽可能少的时间占用少的系统资源，对于多参数同时监护的情况下，是确保系统处理的实时性的重要因素。

在软件设计中，我们利用硬件定时器及软件定时器，进行定时中断，进行多通道、多采样点的数据采集流程设计。由于人体生理信号的变化较缓慢，采用此种方法已经可以确保高精度、实时性的数据采集。

（2）液晶显示控制

系统显示功能的实现，实际上是对显示控制器SED1330的编程控制。SED1330控制器具有系统控制、显示操作、绘制操作、存储操作等共15条指令。

在进行系统显示模块的编程时，我们利用C96语言对SED1330的指令功能进行分类组合、封装，编制了一个基本的显示控制图函数库。通过对子函数的调用，非常方便地实现了复杂的人机界面程序设计。

设计的子函数如下：

lnitCD; /*初始化SED1330*/

ClearDispBufffer(); /*对显示缓存区清零*/

ChooseScreen(screen); /*选择显示缓存区*/

SetCsrAbsAddr(addr); /*设置光标绝对位置*/

SetCsrDir(dir); /*设置光标移动方向*/

PutChar16xy(x,y,data); /*显示点阵为16×16的字体*/

SetPutPixel(x,y)； /*在显示屏上显示一点*/

H_line(x1,x2,y,linestyle); /*画水平线*/

V_line(x1,y1,x2,y2); /*画垂直线*/

lnvert(x1,y1,x2,y2); /*对矩形区域反显*/

Clear(left,top,right,bottom); /*清除矩形区域*/

部分液晶显示子程序示例如下：

# include “80c196.h”

# include “data.dat”

# include “init.c”

# define UP 0x4e

# define DOWN 0x4f

# define LEFT 0x4d

# define RIGHT 0x4c

# define AP 80

# define SA1 0

# define SAD2 0x3e80

# define Max_X 640

# define Max_Y 200

# define ECQ_Y 128

# define PLUSE_Y 50

# define NORMAL ox4f

# define DOT_1 0xaa

# d

efine DOT_2 0x66

unsigned char * comm_reg;

unsigned char * pram_reg;

unsigned int_sad;

/************************/

/* var screensvalue is:1 or 2.*/

ChooseScreen(screen)

Unsigned char screen;

{

switch(screen){

case 1:

_sad=SAD1;break;

case 2:

_sad=SAD2;break;

defaulf:

_sad=SAD1;}

}

/*************************/

lnitl_CD()

{

* comm_reg=0x40; /*SYSTEM SET */

* pram_reg=0x34;/P1 CGRAM font dot array(now is:8x16)*/

* pram_reg=0x87; /*P2 */

* pram_reg=0x07;

* pram_reg=80;

* pram_reg=93; /*P5 93 */

* pram_reg=200;

* pram_reg=80; /*P7 */

* pram_reg=0; /*P8 */

* comm_reg=0x44; /*SetSooll() */

/*set SAD1 */

* pram_reg=0x0; /*P1 */

* pram_reg=200; /*P3 */

/* set SAD2 */

* pram_reg=0x80; /*P4 */

* pram_reg=0x3e;

* pram_reg=200; /*P6 */

/*set SAD3 */

* pram_reg=0x00; /*P7 */

* pram_reg=0x7d; /*P8 */

/*set SAD4 */

┆

* comm_reg=0xf58; /*Set Display(OFF)*/

/* *pram_reg=0; */

* comm_reg=0x5d; /*SetCsrForm()*/

* pram_reg=6;

* pram_reg=0x86;

* comm_reg=0x5a; /*set HDOT SCR*/

* pram_reg=0; /*must be clear*/

* comm_reg=0x4c; /*set csr dis is:RIGHT*/

* comm_reg=0x5b; /*SetOvlay */

* pram_reg=0x1c; /*three graphics display zone*/

* comm

_reg=0x5c; /*SetCGRAM(addr)*/

* pram_reg=0xf0; /*turn off the CGAM */

* pram_reg=0;

* comm_reg=0x59; /*SetDisplay(ON)*/

* pram_reg=0x16;

ClearDispBuffer();

}

………………

利用LCD显示屏进行显示时，需要解决的问题是清除图形间断现象。模拟波形是连续图形，但显示屏是以离散点加以显示的，这样会造成波形快速升降沿间断的现象。

为此，我们设计了一比较子程序。当相邻两列的点的幅值差大于2时，就将两点间的所有点“点亮”，使显示的图形连续。

（3）中断系统的应用

本系统功能的实现，主要由中断程序程序实现。如采用键盘输入中断、数据采集中断、双机通信、上下位机间的通信等中断服务。中断服务在整个系统软件中起着不可缺少的作用。

本系统还利用PC机功能强，处理信息量大的特点，把监护仪采集到的数据通过RS-232串行口传送到PC机。由PC机进行数据的存储和数据的进一步处理，并采用各种图表等形式显示参数、趋势图画面，为操作者提供了非常友好的软件界面

篇5：便携式微电脑多参数生理监护仪的研制

摘要：介绍一种便携式微电脑多参数重理监护仪的工作原理、系统构成及软、硬件设计。该系统由二个Intel-196单片机构成双CPU系统，完成数据的采集、处理、显示，对病人进行实时监控，并可采用串行通信的方式将数据送给PC机，对数据进行进一步的分析处理。

关键词：便携式多参数生理监护

前言

多参数重量监护仪能为医学临床诊断提供重要的病人信息，可实时检测人体的心电信号、心率、血氧饱和度、血压、呼吸频率和体温等重要参数，实现对各参数的监督报警。信息存储和传输，是一种监护病人的重要设备，但目前国内的监护仪一般功能单一，多为CRT显示，体积较大，移动不方便，存在着不足。

该便携式微电脑参数生理监护仪，检测参数多，设计紧凑，体积小巧，携带方便，既可用于病房，也可用于室外，可以定时、连续、长时间地检测病人的`重要生命特征参数，它在保障病人的生命安全方面具有重要的临床使用价值。

工作原理

1.系统工作原理

篇6：便携式微电脑多参数生理监护仪的研制

2.系统结构

系统原理框图如图1所示。该监护仪由两个单片机组成双CPU系统。

单片机1完成对体温、心电波形、脉搏脉形的信号检测、处理、数据存储，并通过LCD显示屏对各波形、参数进行定时显示、报警。

单片机2承担其中耗时较长的血压测量及血氧饱和度的检测，使之不影响整个系统的正常工作，同时还承担对心率、呼吸频率的测定。

两个单片机间的信息交换通过1个8位的并行口进行，由2根I/O口实现通信控制。具体是用P1口，配合两个高速输入、输出I/O口（HIS.0、HSO.0），用作两个单片机之间的数据传送。这种双机间的连续方式属于松耦合的多处理机系统（参考文献8），在硬件实现上较为简单，只需在软件编程时，为其通信方式设计必要的通信协议、数据传输方式等。

3.系统硬件设计

（1）系统采用EEPROM 28C64作为程序存储器；采用一片非易失性静态存储器（NASRAM）作为数据存储器。NASRAM具有静态存储器的优点，同时具有非易失性的特点。非易失性的特点是指存储芯片在掉电的情况下，能够正确无误地保存所有数据，保存时间长达。采用芯片的非易失

[1] [2] [3] [4] [5] [6]

篇7：YSI 6600型水质多参数监测仪在太湖藻类监测中的应用

YSI 6600型水质多参数监测仪在太湖藻类监测中的应用

采用YSI 6600型水质多参数监测仪对太湖藻类密度进行监测,发现蓝藻在水中呈垂直分布.选取不同水深对太湖藻类密度进行监测,结果表明,水深0.5m处的'藻类密度监测数据较能反映水体中藻类密度的实际情况,以此制定了太湖蓝藻水华状况评价及水源地藻类应急处置级别推荐标准(试行).最后提出了YSI 6600型水质多参数监测仪在监测中存在的优点与不足.

作者：过伟王晔王洁尘 Guo Wei Wang Ye Wang Jiechen 作者单位：无锡市环境监测中心站,江苏,无锡,214023 刊名：甘肃科技英文刊名：GANSU SCIENCE AND TECHNOLOGY 年，卷(期)： 24(23) 分类号：X522 关键词：水质监测藻类密度水深垂直分布

篇8：一种便携式汽油标号检测仪的设计

一种便携式汽油标号检测仪的设计

摘要：介绍了一种由C51单片机控制的便携式汽油标号检测仪，对该系统的测量原理和控制器的硬件结构进行了说明，介绍了软件主流程结构及其模块化设计。通过与传统油介质检测方法的比较，说明了该系统各项性能的优越性及其广泛的应用价值。

关键词：电容CAN总线RTOS面向对象

随着近年来我国经济的快速发展，汽车逐渐走入普通家庭，人们对汽油的消费也多了起来。由于汽车发动机对汽油的指标有严格的限制，使用指标不合格的汽油会损坏发动机；于是，对汽油标号的检测就变得重要起来。为此，设计了一种便携式油介质检测仪，用它可以实现对汽油标号的实时检测，从而满足了市场上实际应用的需要。

1测量方案的实现

1.1设计原理

1.1.1背景知识

汽油的标号是由其辛烷值确定的。辛烷值是测定汽油抗震性能的一种指标，辛烷值越大，汽油的抗震性能越好。由于异辛烷的抗爆性最好，所以将它的抗爆性定为100，也就是辛烷值为100。其它燃料的辛烷值是通过与异辛烷比较来确定的，如93号汽油的抗爆性是异辛烷的93％，这种汽油的辛烷值就定为93。

1.1.2模型的建立

现采用电容电测的'方法，以电容为传感器，以相对介电常数为相关变量，间接测定汽油辛烷值。汽油是具有电气绝缘性能的液体混合物，粘度低、流动性好、挥发性强，这些特点为使用电容式传感器直接测量其相对介电常数创造了有利条件。

由电工学知识可知，平行板间的电容为：

C＝ε0・εr・S／b

其中?熏ε0＝8．85415×10－12F／m,为真空的介电常数；εr为相对介电常数(在空气中εr0≈1)。

平行板电容式传感器在空气中的电容为：

C0＝ε0・εr0・S／b

式中，S为平行板的面积；b为平行板的间距。

同一传感器在汽油中的电容为：

C＝ε0・εrn・S／b

于是有：

C／C0＝εrn・εr0≈εrn

所以，汽油的相对介电常数εrn约等于同一传感器以汽油为介质时的电容值C与以空气为介质的电容值C0之比。对同一品质的汽油，该比值为一常数。于是，可以通过测定浸入待测油品中的电容传感器的电容值C来得到待测汽油的相对介电常数εrn。

图2电路原理图

通过大量实测数据，得出汽油的辛烷值Yn与其相对介电常数εrn之间存在着函数关系，即：

Yn＝Y0－k・εrn

其中，k为斜率参数；Y0为截距参数。

这些参数需要根据实际环境在现场由试验标定设置。

1．2硬件设计

本装置的测量原理框图如图1所示。

这里选用了MAX038高频精密波形发生器作为整个电路的核心器件，产生高频方波。MAX038的工作频率范围为0．1Hz～20MHz；输出波形可以是三角波、正弦波、锯齿波、方波和脉冲波；频率和占空比独立调节；占空比可变（15％～85％）；具有低阻抗（0．1Ω）输出缓冲器和低失真（0．75％）正弦波。

MAX038的工作电压为±5V，其基本振荡器是一种通过恒定电流对电容C进行交替充放电的张弛振荡器，同时产生三角波和方波。充放电电流由流入引脚IIN的电流来控制，由施加在引脚FADJ和引脚DADJ的电压来调节。

输出波形的占空比可以通过对引脚DADJ施加电压来控制。在正常情况下，VDADJ＝0V，占空比为50％。VDADJ从＋2．3V变到－2．3V时，占空比从

15％变为85％，大概每伏特变化15％。当VDADJ超过±2．3V时，将使频率漂移，并引起不稳定。调节引脚DADJ上的电压可以减少正弦波的失真。未调整时（VDADJ＝0V）的占空比为50％±2％，若对VDADJ加一个小的调整电压（不大于100mV），则可以使波形准确对称，并使失真减到最小。

MAX038的输出频率由输入IIN引脚的电流、COSC引脚电容和FADJ引脚上的电压决定。当VFADJ＝0V时，输出频率F0＝IIIN／C，则周期T0＝C／IIIN。其中，IIIN为输入IIN引脚的电流（2μA～750μA），C为COSC所接的电容（10pF～200pF）。当10μA≤IIIN≤400μA时，MAX038达到最佳工作性能。所以，当需要固定频率时，取IIIN为100μA。电容必须用短引线，尽量减小分布电容的影响。在COSC引脚及其引线周围用一个接地平面来减小其它杂散信号的耦合。

由于MAX038产生的是高频信号，很难直接进行计数和相应的计算，所以必须对MAX038的输出信号进行分频。在这里，选用了两片73HC393进行分频，从而得到便于处理的方波信号。

具体电路如图2所示。

1．3软件设计

普通的单片机软件都是采用一种前后台的编程方式，后台采用死循环轮询的方式，前台处于等待中断的状态，一旦中断发生就会打断后台的轮询。这种方式将各种情况的处理混杂在一起，使得软件的复杂度大大增加，编写和维护都很困难，而且任何一个部分出了问题，整个系统就会处于死机状态。为此选择在RTOS（RealTimeOperationSystem）基础上构建系统的软件。RTOS的特点就是多任务，可以许多个任务同时存在，根据一定的调度规则，进行任务切换。多任务使得CPU的利用率达到了最大，并且使软件最大程度地模块化，便于编写。

系统软件可分为两大模块：CPU模块和LCD模块。

CPU模块包含以下任务：

(1)CAN管理任务，负责CPU和LCD板的通信，可以发送／接收一个Modbus的数据包。

(2)232管理任务，负责CPU和上位机的通信，可以发送／接收一个Modbus的数据包。

(3)CAN中断任务，负责发送或接收一个CAN帧。

(4)232中断任务，负责发送或接收一个232帧。

(5)Modbus任务，可以执行以下操作。

①接收一个232／CAN的数据包。

②发送一个232／CAN的响应数据包，等待232／CAN的发送状态返回信息。

③分析接收到的232／CAN数据包中的内容，对实时数据库和历史数据库进行读写操作，或者搜索操作。

(6)I／O时钟任务，定时执行以下操作（两次刷新间隔500ms）：

①读取外界模拟量，并写到实时数据库。