模块详解

1.传感器检测电路

该电路使用的是MQ-135传感器，此传感器对氨气、硫化物、苯系蒸汽等灵敏度高，对烟雾和其他有害气体的检测效果也很理想。MQ-135传感器可检测多种有害气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。其特点为：工作电压为+5V，具有信号输出指示灯；双路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出）；TTL输出有效信号为低电平（输出低电平时信号灯亮，可接单片机I/O口）；模拟量输出随浓度的增加而增加，浓度越高电压越高，所以在之后的电路中用电位器来代替；对硫化物、苯系蒸汽、烟雾等有害气体具有很高的灵敏度；具有长期的使用寿命和可靠的稳定性；快速的响应恢复特性。传感器检测电路原理图如图9-2所示。

图9-2　传感器检测电路原理图

MQ-135传感器的特性参数如表9-1所示。

表9-1　MQ-135传感器的特性参数

2.模数转换电路

本次设计采用的是模拟通道IN0采集模拟量，模拟通道地址选择信号ADDA、ADDB、ADDC都接地，这样地址信号为000，则选中的转换通道为IN0。地址锁存允许信号ALE，高电平有效。当此信号有效时，A、B、C三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。A/D转换启动信号START，正脉冲有效。ALE和START信号连在一起，以便同时锁存通道地址和启动A/D转换。本电路设计的是单极电压输入，所以VREF（+）参考电压输入端接+5V，用于提供片内DC电阻网络的基准电压。转换结束信号EOC在A/D转换过程中为低电平，转换结束时为高电平，与单片机的P2.6口相连，当其转换结束时，单片机读取数字转换结果。输出允许信号OE接单片机的P2.7口，高电平有效。当单片机将P2.7口置1时，ADC0808/0809的输出三态门被打开，使转换结果通过数据总线被读走。在中断工作方式下，该信号往往是CPU发出的中断请求响应。OUT1～OUT7为A/D转换后的数据输出端，是三态可控输出，故可直接和单片机的P1口数据线连接。如图9-3所示。

由MQ-135传感器的工作原理可知，随着检测到的浓度增加，电压随之增加，用1kΩ的滑动变阻器代替MQ-135传感器，其替换电路如图9-4所示。

3.单片机数据处理电路

单片机电路主要进行内部程序处理，将采集到的数字量进行译码处理。其外围硬件电路包括晶振电路和复位电路。复位电路采用上拉电解电容上电复位电路。本设计采用的是HMOS型MCS-51振荡电路。当外接晶振时，C1和C2值通常选择30pF。在设计印制电路板时，晶体和电容应尽可能安装在单片机附近，以减小寄生电容，保证振荡器稳定和可靠地工作。单片机晶振采用12MHz。图9-5为单片机电路。

图9-3　模数转换电路

图9-4　模数转换替换电路

4.数码管显示电路

本设计采用的是4位一体的共阴数码管3461AS。用单片机的P0口驱动数码管的8位段选信号，P2.0～P2.3驱动数码管的4位位选信号，由于数码管是共阴的，所以每个信号都是由程序控制产生高电平来驱动显示电路的。段选口线接10kΩ的上拉电阻，保证电路能输出稳定的高电平。整个数码管显示采用多位数码管动态扫描的方法。图9-6为数码管显示电路。

图9-5　单片机电路

图9-6　数码管显示电路

空气质量检测电路原理图如图9-7所示。

图9-7　空气质量检测电路原理图