耗方面，在系统设计中均选用了器件低功率表贴元器件，不仅使得系统体积较小，而且电路功耗也得到降低此外在软件设计上，系统使用了等待和掉电节电运行机制，而有器件是带功能，可以在空闲时候进入省电模式，进步降低了功耗。检测系统电路调试在确定了系统电路硬件总体和各部分设计方案后，制作了实验电路板，对电路进行了初步调试。电源是采用节镍氢充电电池串连，经过调试，每路加热电压驱动电路可以输出最高电压，在对传感器进行加热情况下，同时进行数据采集保存，总电流可以控制在以内，其中单片机电路部分约，传感器阵列加热电流不高于，抽气泵工作电路低于，满足了设计中低功耗目标。检测系统硬件电路调试完成后，通过编写单片机程序和计算机应用程序，可以在检测系统中实现气体识别等功能。甲烷检测系统软件设计检测系统电路调试通过后，需要结合识别软件才能进行气体检测。本文主要在软件设计方面进行研究，提出了适合单片机系统网络识别算法，在单片机软件和机软件两个方面进行了网络构建网络训练等讨论，同时对系统其它功能程序也做了说明。由于单片机具有完整内核，与指令完全兼容，可采用标准编译器进行软件开发。在本检测系统单片机软件设计中，采用了开发环境，通过电路中预留接口调试程序，依据检测系统不同功能需要，采用模块化设计，将程序分成几个主要功能模块，图是单片机程序模块图。图检测系统单片机程序模块图从图中可以看到，单片机主程序在经过系统初始化后进入主菜单界面，将等待键盘输入操作。当检测到有按键输入时，读出键值并判断出需要进行操作，而后调用相应子程序模块。本文作者创新点本文设计基于单片机低功耗高灵敏度甲烷检测系统采用集成微型传感器阵列提取阵列单元交叉响应信号。通过具有不同响应特性传感器组成阵列提取气体响应特征，可以迅速可靠地检测甲烷气体，可以在许多复杂场合大大改善检测系统分辨能力。参考文献师宝山基于多参数气体检测仪研制微计算机信息沙占友智能传感器系统设计及应用北京电子工业出版社，刘长春，崔大付电化学传感器及其在芯片实验室中应用传感器技术何立明单片机应用系统设计北京北京航空航天大学出版社，，，，，，，，，，，需要在电路中设计电压转换电路。通过对比，采用器件进行电压转换图，将供电电压转换为，即可以满足低电压器件工作要求，减少了额外功耗，而且通过设计合理滤波电路，还获得了较好稳压线性输出。在降低功耗方面，在系统设计中均选用了器件低功率表贴元器件，不仅使得系统体积较小，而且电路功耗也得到降低此外在软件设计上，系统使用了等待和掉电节电运行机制，而有器件是带功能，可以在空闲时候进入省电模式，进步降低了功耗。检测系统电路调试在确定了系统电路硬件总体和各部分设计方案后，制作了实验电路板，对电路进行了初步调试。电源是采用节镍氢充电电池串连，经过调试，每路加热电压驱动电路可以输出最高电压，在对传感器进行加热情况下，同时进行数据采集保存，总电流可以控制在以内，其中单片机电路部分约，传感器阵列加热电流不高于，抽气泵工作电路低于，满足毕业设计论文外文文献译文及原文学生学号院系专业电子信息工程指导教师年月日基于单片机低功耗甲烷检测系统设计技术分类测试与测量来源微计算机信息郑耀添引言气体检测系统表是工矿企业社会公用事业环境保护等领域必备安全装备。经过几十年发展，在可测气体种类测量范围精度稳定性寿命等主要技术指标方面均有明显提高，随着大规模集成电路技术发展，仪表向微型化多参数组合与智能化方向发展。新型甲烷气体检测系统应具有智能化特点，能在定其他气体干扰情况提下工作，可以采用电子鼻。系统结构，通过模式识别方法辨识甲烷气体。以小型化电子系统为基础甲烷气体检测系统，在设计上应考虑减小系统体积简化气体进样装置和改进电路以满足低功耗要求等问题另外便携式检测系统操作者通常情况下是现场人员，属于非专业人员，系统操作不能复杂，因此对于系统人机交互功能在设计上也应得到重视。传统基于金属氧化物气体传感器存在气体选择性不高抗干扰性差问题，采用单个传感器检测系统在检测中如果有其它气体干扰，容易出现相似响应而出现误判。本文所讨论基于单片机高灵敏度甲烷检测系统是以微结构金属氧化物气体传感器阵列为敏感元件，结合模式识别技术进行甲烷气体检测便携式系统。整个系统由四单元传感器阵列器件气体进样装置及高速单片机为核心信号处理电路组成，具有体积小准确度高抗干扰能力强等优良性能。本文要介绍该检测系统工作原理和设计，着重于低功耗电路设计。检测系统基本结构由细导管微型抽气泵和小气室组成气体进样部分，以单片机为核心控制信号采集处理电路以及显示键盘接口电路，还有在机上运行用于人工神经网络训练应用软件，如图所示。检测系统进行气体检测工作步骤是，单片机控制抽气泵将待检测气体抽入气室，同时采集气体传感器阵列响应信号，并进行转换，储存在数据存储器中，然后单片机从保存数据中提取特征值，由识别网络进行气体识别，并将结果输出到显示屏幕上。针对便携式系统特点，检测系统设计了具有较小体积较低功耗处理电路。图甲烷检测系统组成原理图低功耗传感器阵列制备技术采用由工艺制造微结构金属氧化物气体传感器阵列作为检测系统气体敏感元件。微结构金属氧化物气体传感器阵列特点在引言中有讨论。选用阵列器件体积小，器件面积，在同膜片中集成了个传感器单元，每个单元工作功耗小于，并用掩模溅射方法在每个单元镀上相应敏感薄膜，各单元膜电阻在定工作温度下能对特定气体浓度变化产生程度不同变化。传感器单元敏感薄膜膜电阻变化能迅速反映气室中气体组分和浓度变化情况，将其转变为电压信号后，可由单片机通过电路采集量化为可以进行模式识别数据。此外由于便携式系统采用电池供电，对设备各部分电路功耗要求较严格，因而在电路中采用低工作电压低功耗元器件，并且优化设计了电源管理功能，保证在电池供电情况下能工作较长时间。检测系统电路单片机介绍图甲烷检测系统电路框图内置电路是采用内核位单片机，属于高速混合信号系统级芯片。它能很好满足甲烷检测系统设计要求，所以系统采用它作为处理控制核心。图是检测系统电路组成原理框图。下面就电路各部分功能在下面展开具体描述。电路设计信号采集控制电路首先阵列各单元工作温度需要由加热电压进行调节，以保证在较好响应特性。路位通过模拟开关选通循环输出传感器阵列各单元所需加热电压，并直接通过高电流输出运放芯片驱动输出到各单元，减少了功率输出电路。在传感器阵列各单元加热到工作温度并稳定后，由单片机通过气泵控制电路控制微型气泵抽入待检测气体。传感器阵列和系统电路信号采集接口电路与前章中数据采集电路类似，只是信号隔离跟随电路中采用是单电源低功耗运放，四路传感器单元响应信号由单片机内定时采集，采集到数据存储在芯片中。是低功耗工作电压静态随机存储器芯片，能保存字节数据。它作为单片机扩展数据单元，大大弥补了单片机空间不足。但是该器件在进行读写操作时需要电流，而在非片选状态仅为，因此从降低功耗考虑，在单片机不进行数据读取时要释放片选控制信号以降低功耗。输入输出接口电路其次，良好显示操作界面是便携系统所必需。本系统中采用具有分辨率图形点阵液晶模块作为显示屏幕，显示提示和处理结果。显示界面设计成多层选择菜单模式，主菜单中有甲烷检测传感器工作电压设置，采样数据上传和识别网络更新等选项，通过键盘输入进行菜单选择方式进行各种操作。同时由单片机另路输出提示音信号，驱动蜂鸣器发出提示音。根据检测系统设计要求，方便灵活地与计算机通信也是很重要。目前标准已经得到了普及，因此选择采用通讯方式。是种通用串行总线，具有使用可靠即插即用和成本低廉特点。检测系统电路中使用接口芯片是支持协议公司芯片。单片机通过并行口向发命令和数据以实现对接口读写，由于在本系统中数据量传输不是很大，采用是中断方式非同步传输。在协议中，总线分有主机和设备两部分，计算机上控制器是主机器件，是设备器件。图是与单片机接口图。图接口电路原理图系统电源管理电路最后还需考虑电源选择。作为便携式系统，甲烷检测系统电源供电方式是电池供电，供电电压约在。而电路中有器件工作在较低电压下，如单片机和芯片等是工作电压，这就需要在电路中设计电压转换电路。通过对比，采用器件进行电压转换图，将供电电压转换为，即可以满足低电压器件工作要求，减少了额外功耗，而且通过设计合理滤波电路，还获得了较好稳压线性输出。在降低功耗方面，在系统设计中均选用了器件低功率表贴元器件，不仅使得系统体积较小，而且电路功耗也得到降低此外在软件设计上，系统使用了等待和掉电节电运行机制，而有器件是带功能，可以在空闲时候进入省电模式，进步降低了功耗。检测系统电路调试在确定了系统电路硬件总体和各部分设计方案后，制作了实验电路板，对电路进行了初步调试。电源是采用节镍氢充电电池串连，经过调试，每路加热电压驱动电路可以输出最高电压，在对传感器进行加热情况下，同时进行数据采集保存，总电流可以控制在以内，其中单片机电路部分约，传感器阵列加热电流不高于，抽气泵工作电路低于，满足了设计中低功耗目标。检测系统硬件电路调试完成后，通过编写单片机程序和计算机应用程序，可以在检测系统中实现气体识别等功能。甲烷检测系统软件设计检测系统电路调试通过后，需要结合识别软件才能进行气体检测。本文主要在软件设计方面进行研究，提出了适合单片机系统网络识别算法，在单片机软件和机软件两个方面进行了网络构建网络训练等讨论，同时对系统其它功能程序也做了说明。由于单片机具有完整内核，与指令完全兼容，可采用标准编译器进行软件开发。在本检测系统单片机软件设计中，采用了开发环境，通过电路中预留接口调试程序，依据检测系统不同功