基于單片機的智能儀器監控平臺設計應用

　　工業(yè)燃燒過(guò)程所釋放出的煙氣是現代城市大氣污染源，煙氣檢測是大氣環(huán)境檢測中必要的項目，它是確定重點(diǎn)污染源并對污染源進(jìn)行檢測和控制的基本手段。為了控制燃燒過(guò)程的燃燒空氣比，提高燃燒效率，節約能源，減少大氣污染，必須可靠地測量煙氣中各種氣體的含量。本文針對煙氣分析，介紹了一種基于Intel單片機的智能儀器監控平臺。

　　2 監控平臺的硬件結構設計

　　硬件配置應針對分析檢測器的不同組合方式可在各模塊中選擇，如該平臺用于二組分分析時(shí)，則只接入兩路的操作回路和信號回路，其他兩路不接，由于硬件模塊的獨立特性，配合軟件的系統參數設置功能，系統完全可以正常工作，未接入的回路對工作回路不產(chǎn)生影響。監控平臺的硬件結構如圖1所示。

　　圖1 監控平臺硬件結構圖

　　3 各功能模塊硬件詳細設計

　　3.1 單片機的選擇與存儲器模塊設計

　　智能儀器的核心是單片微機，其性能對整個(gè)嵌入系統性能有重要影響。選擇時(shí)既要考慮到工業(yè)應用的背景、功能具有一定先進(jìn)性和高可靠性，又須滿(mǎn)足分析儀器多品種、小批量的功能平臺要求，易于開(kāi)發(fā)移植和更新?lián)Q代。為此，確定Intel公司的80C196kc芯片作為分析儀器信息處理單片，構造便攜式儀器監控平臺。

　　本監控平臺選用的是ATMEL公司生產(chǎn)的32k字節的閃速存儲器29C256，工作電壓為5v，一旦工作電壓低于3.8V時(shí)禁止編程功能。它既有SRAM的速度和易擦寫(xiě)性，又能像EEPROM那樣掉電后保持數據和在線(xiàn)可寫(xiě)特性，具有讀寫(xiě)功能，掉電下可保存數據。硬件設計方法如圖2所示。80C196kc的P4口作為地址的高位使用，P3口作為地址的低位和8位數據線(xiàn)分時(shí)使用，74LS373用于低位地址鎖存。

　　圖2 存儲器硬件電路設計

　　3.2 A/D采樣及數據處理模塊

　　80C196kc片內A/D模塊共有8路采樣通道，精度為10位（其中可靠精度為8位），本監控平臺已用其中兩路：其中一路用于熱電偶測溫，若檢測到熱電偶通道電壓異常，即報警提示熱電偶開(kāi)路;另一路用于儀器電池電壓檢測，檢測結果通過(guò)液晶顯示器顯示，便于用戶(hù)隨時(shí)了解電池電量，以免電壓過(guò)低對傳感器造成損害;其余六路待用。片外選用的是MAXIM公司生產(chǎn)的12位A/D采樣芯片——MAX197，負責完成6路不同傳感器的信號采樣及環(huán)境溫度、煙氣溫度的檢測。該芯片是28腳的雙列直插封裝，工作電壓為5V，有8個(gè)模擬輸入口，完成一次轉化的時(shí)間為6μS。