基于单片机的室内多功能检测仪的研究

2012-01-19 08:33:34来源: 互联网

  0引言:

  随着人们生活水平的提高,全装修住宅的日益扩展,其室内环境质量控制越来越引起社会各界的广泛关注。同时人们也需要安全、舒适的家居。现市场也有对室内环境的检测仪器,但存在有体积大、价格贵、功能少等原因,根据市场调查非常需要家居用室内安全、温湿度和室内甲醛的检测。本文设计的是家用集环境污染(甲醛)、安全、温度和湿度为一体的多功能便携式测试仪。

  城市居民的气体燃料主要是液化石油、煤气和天然气。液化石油气的主要成分是丙烷、煤气的主要成分是CO和H2,天燃气主要成分是甲烷。

  该设计主要包含两大部分功能,第一,空气质量包括温度、湿度、甲醛的检测。第二,室内安全测量包括CO、甲烷。

  1 总体结构设计

  总体结构图如图1:

                        图1 总体结构图

  该仪器以单片机为核心,单片机选用价格便宜的8031,具有对CO浓度、甲烷浓度测量与报警功能;对温湿度和甲醛的含量的测量及显示功能;设有人工自动复位和自动上电复位以及硬件看门狗电路。单片机外接8255A并行接口芯片,8255A接键盘、显示、甲醛测量电路。通过键盘可设定室内甲烷、CO的报警值。温湿度测量采用数字化温湿度传感器LTM-8901,用4位半液晶显示温湿度和甲醛值。CO和甲烷测量电路输出分别接单片机接外中断INT0和外中断INT1,利用中断实现对CO和甲烷的实时监控。另外扩展了数据存储器和紫外线可擦除的EPROM存储器。

  2 温湿度模块设计

  温湿度传感器采用LTM-8901,该传感器是全新的数字化温湿度传感器,适合室内环境的温湿度测量范围,无需A/D转换,可直接接单片机,使系统故障率低,便于维护。湿度测量时是传统湿敏元件与湿度变送器的融合体,本身具有很强的抗静电、抗干扰、抗反接等保护能力,而且具有很强的结露恢复能力,并对腐蚀气体有一定的低御能力。LTM-8901内置滤波、保护电路、极低的功耗,温度补偿已在生产检验时校准完成。这种智能化修正方式,实现温湿度全量程的精确测量。如图1中,数字传感器LTM8901通过光耦器件4N35和驱动电路接单片机的并行I/O端,实现输入输出隔离,以提高系统的抗干扰能力,光耦器件4N35对于LTM8901其速度基本上满足要求,若选用DS18BO2应使用更快速度的光耦。

  3 CO和甲烷测量模块

  采用半导体气体传感器SB-500测量CO和甲烷,SB-500在高低温周期变化过程中工作时,传感器输出信号受温度影响,高温时感应甲烷气体,低温时感应CO气体,高温0.9V*5秒,低温0.2V*15秒,因此工作电压为高电平为0.9V,低电平为0.2V的方波,占空比为1:3,周期20S。该方波通过设置单片机内部定时器T0的参数,由单片机的并行端口输出,再经12V供电的放大电路放大。半导体气体传感器SB-500的输出接单片机的外中断,当CO浓度超标时,被高、低电平加热的SB-500的电阻会降低,经过分压和调整分压电阻达到外中断请求电平向单片机请求中断,通过中断处理程序实现超标报警。由于高、低电平加热SB-500时呈现的电阻不同,采用不同的分压电阻分压以实现中断请求电平,因此需通过单片机控制电子开关自动切换CO和甲烷的测试和报警。如图2:

           图2 单片机控制电子开关自动切换CO和甲烷的测试和报警

  4.甲醛测量模块设计

  室内甲醛污染对人身体健康影响较大,标准规定的方法绝大多数是化学分析法,使用的手段是实验室分析仪器,主要有比色计、分光光度计,化学滴定、气相和液相色谱。但这些方法难做到现场实时控制,费力费时,过程复杂,大多数过程是人工操作,成本高,自动化程度低。随着传感器和计算机技术的不断发展,现已有了基于电化学的便携式甲醛测试仪,并且测试测试范围、分辨率、精度、稳定性已接近标准要求,因此该设计可选用基于电化学原理的甲醛传感器,其原理是空气中的甲醛在电极下发生氧化反应,产生的扩散电极电流与空气中的甲醛浓度成正比。通过检测放大电路和放大倍数的调整,经A/D转换后送单片机。由单片机现场自动控制检测并显示甲醛浓度。实际制作时,考虑到甲醛测试成本高,可将甲醛测试做成一个单独模块,仪器端安装外接插头,需要时外接即可。

  5 软件设计

  软件运用模块化设计,采用汇编语言与C语言混合编写,包括主程序和中断程序,有初始化模块、数据采集与处理模块、显示模块、中断模块、系统测试与报警模块。初始化是对外部接口、定时器等部件初始化;数据采集和数据处理模块是完成温湿度和甲醛的测量对其分析处理;显示模块将循环显示温湿度和甲醛含量;中断控制模块完成CO和甲烷的超标报警;系统测试模块是检查系统各模块、温湿度模块等是否正常,出现异常报警的自诊断功能。流程图如下:

                         图3 流程图

  6 结论

  该仪器是适合家庭用的环境测量与安全报警的便携式仪表。随着甲醛传感器价格降低、家居全装修增多,人们对生活质量要求的提高,这种多功能测试仪将会有更广泛的应用前景。本文的创新点在于集室内环境与安全报警为一体,并考虑到甲醛的成本较高,将甲醛的测试做成一个独立的模块,仪器设有外接头,需要时外接,或选用市场上的便携式甲醛测试仪配套使用。

关键字:室内多功能检测仪  甲醛

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0119/article_4456.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
室内多功能检测仪
甲醛

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved