基于單片機(jī)的室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

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1、華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄設(shè)計(jì)總說明3Instruction51緒論81.1 設(shè)計(jì)背景及意義81.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀91.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求92 室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及改善方式102.1 室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)102.2室內(nèi)空氣品質(zhì)監(jiān)測(cè)方法112.3改善空氣品質(zhì)方法113.1 各模塊電路的方案選擇和討論證明123.1.1 單片機(jī)模塊的選取和討論123.1.2 氣體傳感器選用123.1.2天然氣濃度監(jiān)測(cè)部分的選擇和論證133.2 總體電路設(shè)計(jì)概述134 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)154.1硬件總體結(jié)構(gòu)154.2 單片機(jī)控制部分154.2.1復(fù)位電路174.2.2 時(shí)鐘電路174.2.3 P0口上拉電阻電路184.

2、3 甲醛氣體監(jiān)測(cè)模塊設(shè)計(jì)184.3.1 RCV420電流電壓轉(zhuǎn)換器194.3.2 ADC0832性能描述204.3.3 換氣扇控制設(shè)計(jì)214.4 天然氣氣體監(jiān)測(cè)模塊設(shè)計(jì)224.6顯示模塊部分234.7 電源電路模塊255軟件設(shè)計(jì)265.1編程語言的選擇265.2子程序模塊265.3 AD轉(zhuǎn)換模塊285.4顯示模塊295.5聲光報(bào)警模塊30參考文獻(xiàn)34附錄36致謝46第 1 頁 共 46 頁基于單片機(jī)的室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)總說明隨著生活質(zhì)量的提高，人們開始不斷改善自己的居住環(huán)境，各種室內(nèi)裝飾、裝修材料被大量的使用。而這些材料中有大量的甲醛，直接影響著人們的健康。甲醛也叫蟻醛，是一種有刺激

3、性氣味的易溶的無色氣體，是一種潛在的致癌物質(zhì)。低濃度的甲醛會(huì)導(dǎo)致鼻炎、咽炎、結(jié)膜炎等，隨著甲醛濃度的增高，甚至?xí)?dǎo)致人類的死亡。甲醛是人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鳝h(huán)境中嚴(yán)重危害人體健康的氣體，它主要存在于人們室內(nèi)裝修材料中，并且會(huì)持續(xù)揮發(fā)很長(zhǎng)時(shí)間。 在人們?nèi)胱⌒卵b修好的房子后，由于室內(nèi)裝修木材以及油漆還有涂料中含有的以甲醛為主的有害人體健康的氣體在不斷的揮發(fā)到室內(nèi)，如果揮發(fā)濃度達(dá)到一定值時(shí)就會(huì)對(duì)人的健康產(chǎn)生一定的損害。生活在一個(gè)甲醛濃度超標(biāo)的環(huán)境中，人們會(huì)出現(xiàn)不同程度的惡心，頭暈，失眠等癥狀影響人們的健康。甲醛它對(duì)人們的神經(jīng)干擾使人們產(chǎn)生一系列的病狀反應(yīng)。在這種環(huán)境下，室內(nèi)甲醛濃度測(cè)定儀對(duì)我們的生活就顯

4、得格外有重要和必要。室內(nèi)甲醛濃度測(cè)定儀它能夠?qū)κ覂?nèi)甲醛濃度進(jìn)行檢測(cè)并且驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的改善控制質(zhì)量的設(shè)備來達(dá)到改善室內(nèi)環(huán)境的要求。在人們對(duì)生活品質(zhì)要求提高，更加注重身體健康的今天，人們對(duì)家具建材以及各種裝修室內(nèi)材料的要求也提高了很多，人們一是到了甲醛對(duì)身體的影響是多么的大。所以人們?nèi)フ页黾兹┑闹饕獊碓矗紫葟母瓷媳M量減少甲醛在室內(nèi)環(huán)境中出現(xiàn)的可能，然后再通過在室內(nèi)安裝甲醛濃度測(cè)量?jī)x和通風(fēng)設(shè)備來改善環(huán)境，增加人們的健康指數(shù)。人們這種不止追求舒適和視覺上的享受而且注重內(nèi)在品質(zhì)的生活態(tài)度為甲醛測(cè)定系統(tǒng)的發(fā)展提供了主要?jiǎng)恿Α？諝庵醒b修材料含有的甲醛等有害氣體危害人的健康，癌癥的高發(fā)可以說很多都和空氣質(zhì)量有

5、關(guān)。現(xiàn)代人們重視裝修，但是卻很少有人在裝修之后對(duì)自己的室內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)，所以要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)室內(nèi)空氣質(zhì)量的檢測(cè)系統(tǒng)，為及時(shí)了解和改善室內(nèi)空氣質(zhì)量提供依據(jù)和可能性。也使人們?yōu)橹匾暿覂?nèi)空氣質(zhì)量而做出自己的努力。以空氣中裝修材料甲醛等有害氣體為被測(cè)對(duì)象。采用單片機(jī)為控制中心，完成對(duì)空氣濃度的實(shí)時(shí)采集處理、報(bào)警和顯示等功能。設(shè)計(jì)的報(bào)警系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)在濃度超標(biāo)時(shí)及時(shí)的報(bào)警。 本文提出一種通用的室內(nèi)甲醛氣體實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)檢測(cè)、操作簡(jiǎn)單、實(shí)用等特點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的甲醛濃度實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以 AT89C52 單片機(jī)為核心，選用專用的 CH20S10 甲醛傳感器檢測(cè)甲醛濃度。甲醛氣體經(jīng)

6、甲醛傳感器后，得到相應(yīng)的電壓信號(hào)，再經(jīng)電路放大轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，輸入模/數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0832，經(jīng)單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，得到的數(shù)字信號(hào)送入 LED 顯示器，把相應(yīng)的氣體濃度值顯示出來。該系統(tǒng)可以達(dá)到實(shí)時(shí)檢測(cè)甲醛氣體濃度的目的。 該系統(tǒng)以AT89C52單片機(jī)為核心，由甲醛傳感器CH20S10檢測(cè)甲醛氣體的濃度，室內(nèi)微量的甲醛氣體經(jīng)甲醛傳感器檢測(cè)后得到與甲醛濃度相對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)，通過I/U轉(zhuǎn)換器得到相應(yīng)的電壓信號(hào)，送到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0832轉(zhuǎn)換器的輸入端，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再將數(shù)字信號(hào)送到AT89C52的輸入端。由AT89C52控制數(shù)據(jù)的采集處理，轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)送入LED顯

7、示器，把相應(yīng)的甲醛濃度值顯示出來。該系統(tǒng)包括甲醛傳感器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、LED顯示器，具體實(shí)現(xiàn)功能如下：（1） 甲醛傳感器模塊：傳感器檢測(cè)性能的好壞影響整個(gè)系統(tǒng)的精確度與可靠性。（2） 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊：在設(shè)計(jì)中模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊起到橋梁的作用，連接著模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。（3） 單片機(jī)模塊：本系統(tǒng)采用單片機(jī)為控制核心。（4） 顯示模塊：由于該設(shè)計(jì)中顯示的甲醛含量屬于較簡(jiǎn)單的字符，可以考慮使用數(shù)碼管，數(shù)碼管具有功耗低、體積小、顯示內(nèi)容齊全等特點(diǎn)，在顯示內(nèi)容簡(jiǎn)單且需要考慮經(jīng)濟(jì)因素時(shí)，大多采用數(shù)碼管。這正好符合我們這次設(shè)計(jì)的要求。本次設(shè)計(jì)以空氣中裝修材料甲醛等有害氣體為被測(cè)對(duì)象。采用單片機(jī)

8、為控制中心，完成對(duì)空氣濃度的實(shí)時(shí)采集處理、報(bào)警和顯示等功能。設(shè)計(jì)的報(bào)警系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)在濃度超標(biāo)時(shí)及時(shí)的報(bào)警。關(guān)鍵詞：AT89C52；空氣質(zhì)量；LED顯示；報(bào)警系統(tǒng)Design of indoor air quality inspection system based on single chip microcomputerInstruction With the improvement of quality of life, people began to constantly improve their own living environment, all kinds of interio

9、r decoration, decoration materials is widely used. And there are large amounts of formaldehyde in these materials, a direct impact on peoples health. Also called formaldehyde, formaldehyde is a colorless, stimulating odour of soluble gas, is a kind of potential carcinogens. Low concentration of form

10、aldehyde can cause rhinitis, pharyngitis, conjunctivitis, such as increased as the concentration of formaldehyde, even lead to the death of human beings. Formaldehyde is the Peoples Daily life and cause serious damage to human body health of gas in the working environment, it mainly exists in people

11、 in interior decoration materials, and will continue to volatilize for a long time. After people in new decorated house, because indoor decorate wood and paint and coatings contain mainly formaldehyde gas harmful to human health is constantly to evaporate into the indoor, if volatile concentration r

12、eaches a certain value will produce certain harm to the health of people. Living in a formaldehyde chroma of environment, people will have different degrees of nausea, dizziness, the symptom such as insomnia affects peoples health. Formaldehyde it on peoples nerve interference has a series of sympto

13、ms. In this environment, the indoor formaldehyde concentration meter is especially to our life is important and necessary. The indoor formaldehyde concentration meter it can carry on the detection of indoor formaldehyde concentration and drive the improvement of the corresponding control equipment t

14、o meet the needs of improving indoor environment quality. In peoples life quality requirements improve, pay more attention to body health today, the furniture building materials as well as a variety of indoor decorate material requirements also increased a lot, one is to the influence of formaldehyd

15、e on the body how big it is. So people to find out the main source of formaldehyde, first of all, from the source to minimize the possibility of formaldehyde in the indoor environment, and then through the indoor formaldehyde concentration measuring instrument and ventilation equipment installed to

16、improve the environment, to increase peoples health index. People this more than the pursuit of comfort and the enjoyment on the vision and focus on quality of inner life attitude to the development of formaldehyde determination system provides the main engine. Decoration materials in the air contai

17、ning the harmful gas such as formaldehyde harm peoples health and cancer incidence may say many are related to air quality. Modern people attach importance to decorate, but rarely after decorating for your indoor testing, so students are required to design an indoor air quality testing system, provi

18、de the basis for timely understand and improve indoor air quality and possibility. Also make people to pay attention to indoor air quality and make their own efforts. To decorate material such as formaldehyde harmful gas in the air for the object to be tested. Completed by single chip microcomputer

19、as the control center, the concentration of air, real-time acquisition and processing, display and alarm function. Design of the alarm system, can realize at higher concentration and timely report to the police.This paper presents a general indoor formaldehyde gas real-time detection system, the sys

20、tem has the characteristics of real-time detection, the operation is simple, practical. This paper designed a kind of formaldehyde concentration in the real-time detection system based on MCU. The system with AT89C52 single-chip computer as the core, choose special CH20 / S - 10 formaldehyde sensor

21、detect formaldehyde concentration. Formaldehyde gas after formaldehyde sensor, get the corresponding voltage signal, then through convert standard voltage signal amplification circuit, a/d converter input ADC0832, the corresponding data processing, single-chip get digital signal into the LED, the co

22、rresponding gas density display. The system can achieve the goal of real-time detection of formaldehyde gas concentration.The system with AT89C52 single chip microcomputer as the core, by formaldehyde sensor CH20 / S - 10 testing the concentration of formaldehyde gas, gas after formaldehyde sensor t

23、o detect the trace of indoor formaldehyde with formaldehyde concentration that corresponds to the current signal, the corresponding voltage signal is obtained by I/U converter, a/d converter to ADC0832 converter input, converts analog signals into digital signals, then the digital signal to the inpu

24、t end of AT89C52. Controlled by AT89C52 data collection and processing, digital signal by converting into the LED display, the corresponding formaldehyde level was displayed.Sensor a/d converter, the system includes formaldehyde, single-chip microcomputer, LED display, concrete realization function

25、is as follows:Formaldehyde sensor modules: (1) sensor detection performance is good or bad influence the accuracy and reliability of the whole system.(2) modules: the a/d converter adc module in the design have the effect of bridge, connects the conversion between analog signals and digital signals.

26、(3) the MCU module: the system adopts the single chip processor as the core.(4) the display module: due to the design shown in the formaldehyde content belongs to a simple character, can consider to use LED, LED has low power consumption, small volume, abundant content, etc, in the pocket instrument

27、ation and low-power were widely used in the system.This design to decorate material such as formaldehyde harmful gas in the air for the object to be tested. Completed by single chip microcomputer as the control center, the concentration of air, real-time acquisition and processing, display and alarm

28、 function. Design of the alarm system, can realize at higher concentration and timely report to the police.Keywords: AT89C52 devices; Air quality; LED display; Alarm system第 7 頁 共 46 頁1緒論1.1 設(shè)計(jì)背景及意義 科技是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿Γ貏e是在21世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)的得到了大幅度的提升，人民的生活水平也相對(duì)提高了不少。人們對(duì)生活環(huán)境的要求也越來越高，各種各樣的新型居住空間開始被人們?cè)O(shè)

29、計(jì)出來，房屋的裝修隨著材料開發(fā)的進(jìn)步也越來越奢華漂亮。雖然人們的居住環(huán)境在視覺上和感覺上得到了很大的滿足，但是，隨著這種視覺和感覺上的需求所帶來的安全隱患也伴隨而來。我國(guó)目前的狀況是人口眾多，科技創(chuàng)新處于發(fā)展階段，在材料的應(yīng)用和房屋設(shè)計(jì)技術(shù)方面還是比較欠缺的。人們想要居住一個(gè)舒適，安心的房子就得考慮房子的構(gòu)造以及房子的裝修隱患。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)條件、生活水平的改善和提高，為了節(jié)約土地，人們開始建設(shè)高層樓房，樓房的結(jié)構(gòu)比較密閉，在一定的空間內(nèi)人口密度較大，現(xiàn)在的大多數(shù)企業(yè)或者人們?cè)谵k公以及生活中為了節(jié)約經(jīng)濟(jì)往往適用少量的空間來容納盡量多的人來完成辦公和生活所需，達(dá)到經(jīng)濟(jì)利用最大化，但是

30、由于這樣情況導(dǎo)致人們?cè)诠ぷ饕约吧钪谐霈F(xiàn)了一些病態(tài)癥狀，例如：長(zhǎng)時(shí)間在密閉的室內(nèi)工作或者在剛裝修不久的室內(nèi)居住的人們常常會(huì)出現(xiàn)頭暈、惡心、神經(jīng)衰弱等癥狀。這一問題在當(dāng)今這個(gè)土地日益經(jīng)濟(jì)化的時(shí)代顯得格外突出，再還有部分黑心商人的存在使得劣質(zhì)的裝修材料進(jìn)入居民的居住環(huán)境中對(duì)人們的身體造成極大的傷害。在人們對(duì)生活品質(zhì)的要求不斷提高的同時(shí)，人們開始對(duì)居住環(huán)境帶來的身體傷害重視起來，所以設(shè)計(jì)一個(gè)室內(nèi)的有害氣體檢測(cè)和報(bào)價(jià)那個(gè)系統(tǒng)顯得格外重要和必要。室內(nèi)對(duì)人體有害的氣體主要是裝修材料中含有的甲醛，人們適用的天然氣中的主要成分甲烷，一氧化碳等，二氧化碳含量較高無法即使通風(fēng)也會(huì)是人體產(chǎn)生不適。在這些有害氣體中甲

31、醛是對(duì)人體傷害最大，甲醛是一種有毒物質(zhì)，它能夠損壞生物蛋白質(zhì)從而使人的皮膚還有呼吸道收到較嚴(yán)重的傷害，如果人長(zhǎng)時(shí)間處在一種甲醛含量比較高的環(huán)境，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)被麻痹神經(jīng)，使人出現(xiàn)水腫，患癌等嚴(yán)重后果。除此之外，甲醛還可能造成孕婦肚中胎兒的基因突變，從而出現(xiàn)新生兒畸形等嚴(yán)重不良后果。甲醛主要存在于我們裝修房子適用的地板，油漆，涂料中，我們要想避免這些嚴(yán)重的后果就得重視這一嚴(yán)重問題，就得積極的去做出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)之策，這是我們生活的現(xiàn)實(shí)需求，我國(guó)環(huán)保以及衛(wèi)生、質(zhì)量檢測(cè)部門在2003年制訂了一部標(biāo)準(zhǔn)的室內(nèi)空氣質(zhì)量值，并明確的指出室內(nèi)污染氣體對(duì)人的危害是極大的，針對(duì)這一現(xiàn)狀設(shè)計(jì)出一款室內(nèi)甲醛濃度檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)

32、顯得極其重要和必要。1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀在上世紀(jì)80年代人們就設(shè)計(jì)出了關(guān)于甲醛測(cè)量的壓電類傳感器。這個(gè)傳感器的功能在當(dāng)時(shí)還是比較先進(jìn)的，它能夠直接接觸氣體測(cè)量，不用對(duì)測(cè)量氣體進(jìn)行相關(guān)處理，在理論上那個(gè)是很符合我們生活所需的，但是它有一個(gè)致命的缺點(diǎn)就是很容易在水分含量較高的環(huán)境中出現(xiàn)測(cè)量不穩(wěn)定的情況，這一致命缺點(diǎn)導(dǎo)致它在應(yīng)用中很受限制，適用價(jià)值很小。從人們著手研究甲醛并且認(rèn)識(shí)到它的危害開始，針對(duì)甲醛的測(cè)量研究就始終沒有停止過，為了能夠有效而且精準(zhǔn)的測(cè)量出室內(nèi)甲醛濃度的數(shù)值，各國(guó)科學(xué)家利用各種方法和原理設(shè)計(jì)出了很多種甲烷快速測(cè)量?jī)x器，這些儀器被安裝在所需的室內(nèi)環(huán)境中，能直接的檢測(cè)出當(dāng)前的室內(nèi)甲醛濃度

33、，測(cè)量速度比較快而且操作簡(jiǎn)單。隨著現(xiàn)代科技的更近一步的發(fā)展，單片機(jī)的問世以及強(qiáng)大功能同時(shí)也使得甲醛測(cè)定系統(tǒng)的性能和功能得到了質(zhì)的飛躍，市場(chǎng)上開始出現(xiàn)了各種數(shù)字式的甲醛測(cè)量系統(tǒng)，甲醛測(cè)定系統(tǒng)也向智能化，多功能化方向發(fā)展。在國(guó)外，在甲醛檢測(cè)儀器領(lǐng)域技術(shù)比較成熟的美國(guó)ESC公司還有英國(guó)ppm公司，他們生產(chǎn)的甲醛測(cè)量?jī)x器Z一300和PPM-400在功能以及性能方面在同領(lǐng)域都比較先進(jìn)，技術(shù)也比較成熟，就我國(guó)目前的現(xiàn)狀而言，技術(shù)相對(duì)比較前沿的有江蘇安普電子工程有限公司以及北京賓達(dá)綠創(chuàng)科技有限公司，他們分別生產(chǎn)的400型甲醛測(cè)量?jī)x器和甲醛測(cè)定儀308等比較實(shí)用，并且測(cè)量功能齊全，精度較高?，F(xiàn)在我國(guó)的甲醛測(cè)定

34、系統(tǒng)和國(guó)外相比較，主要的差異是在氣體傳感器以及控制器的選用上，因?yàn)槲覈?guó)的控制技術(shù)等各方面還沒有達(dá)到國(guó)外的成熟地步，所以生產(chǎn)的產(chǎn)品在性能和功能上還是和國(guó)外產(chǎn)品有一些差異，相比而言，國(guó)外的產(chǎn)品更容易操作，壽命等性能較完善，適合大眾長(zhǎng)期使用。1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 設(shè)計(jì)內(nèi)容：空氣中裝修材料含有的甲醛等有害氣體危害人的健康，癌癥的高發(fā)可以說很多都和空氣質(zhì)量有關(guān)?，F(xiàn)代人們重視裝修，但是卻很少有人在裝修之后對(duì)自己的室內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)，所以要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)室內(nèi)空氣質(zhì)量的檢測(cè)系統(tǒng)，為及時(shí)了解和改善室內(nèi)空氣質(zhì)量提供依據(jù)和可能性。也使人們?yōu)橹匾暿覂?nèi)空氣質(zhì)量而做出自己的努力。 設(shè)計(jì)要求：以空氣中裝修材料甲醛等有害氣體為被

35、測(cè)對(duì)象。采用單片機(jī)為控制中心，完成對(duì)空氣濃度的實(shí)時(shí)采集處理、報(bào)警和顯示等功能。設(shè)計(jì)的報(bào)警系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)在濃度超標(biāo)時(shí)及時(shí)的報(bào)警。2 室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及改善方式2.1 室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)室內(nèi)有很多種污染氣體，主要來源于室內(nèi)裝修所用的地板和油漆以及粉刷材料，但是，由于裝修材料的不同也導(dǎo)致不同室內(nèi)的污染氣體和氣體濃度不同，因?yàn)楦鱾€(gè)材料中所含有的污染氣體太多我們不能夠逐個(gè)測(cè)量，所以我們就針對(duì)于室內(nèi)的主要污染氣體進(jìn)行測(cè)量，主要?dú)怏w為裝修材料中主要成分甲醛以及與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)但有危險(xiǎn)的天然氣氣體。測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)見表2.1：表2-1 室內(nèi)空氣監(jiān)測(cè)指標(biāo)限度檢測(cè)指標(biāo)單位 濃度 備注溫度 1828 平均甲醛（H

36、CHO） Mg/m3 0.08甲烷（CH4） Mg/m3 250甲醛是世界公認(rèn)對(duì)人體有巨大傷害的有害氣體，但在我們的生活中卻和它有很多的交集，甲醛是一種能夠揮發(fā)的氣體，人們裝修的器材中含有脲醛樹脂，它的主要成分是甲醛，在房屋裝修完成后脲醛樹脂中的甲醛揮發(fā)出來混在空氣當(dāng)中，對(duì)人的鼻子有很強(qiáng)烈的刺激性。當(dāng)我們?cè)诤屑兹舛瘸瑯?biāo)的室內(nèi)進(jìn)行日常活動(dòng)時(shí)，甲醛對(duì)我們的身體產(chǎn)生刺激作用使我們出現(xiàn)不適，據(jù)權(quán)威部門研究表明，當(dāng)甲醛含量在0.1 mg/m3時(shí)，我們的身體就會(huì)出現(xiàn)不適并且可以聞到氣味。如果甲醛含量再上升到0.5mg/m3時(shí)，人們的眼睛就會(huì)被刺激流淚，如果甲醛含量再上升到0.1 mg/m3或者更多時(shí)，

37、我們的身體就會(huì)受到更大更嚴(yán)重的傷害，人們就會(huì)開始出現(xiàn)惡心、胸悶等病態(tài)反應(yīng)，如果甲醛含量超過30 mg/m3，那么這將有可能直接使人死亡。我國(guó)相關(guān)部門規(guī)定室內(nèi)甲醛含量必須低于0.08mg/m3才能保證人們的生活工作不受影響。 （2）苯也是我們室內(nèi)除了甲醛以外的一種有毒揮發(fā)氣體。苯以液態(tài)的形式存在于裝修材料中，經(jīng)過一段時(shí)間揮發(fā)成氣體混入室內(nèi)空氣中對(duì)人體造成危害，到目前位置還沒有對(duì)空氣中苯的揮發(fā)氣體濃度標(biāo)準(zhǔn)做出具體的規(guī)范，但是在實(shí)際中我們吸入超標(biāo)的苯氣體后會(huì)出現(xiàn)和甲醛中毒相同的癥狀，人們出現(xiàn)頭暈、惡心等不良癥狀，嚴(yán)重時(shí)可直接導(dǎo)致死亡。我國(guó)相關(guān)部門現(xiàn)規(guī)定在揮發(fā)氣體濃度低于0.09mg/m3時(shí)，就認(rèn)為苯

38、含量在正常范圍內(nèi)，不會(huì)對(duì)人體造成影響。 （3）天然氣氣體，在我們的日常生活中很多的地方都會(huì)用到天然氣，天然氣的主要成份是甲烷，當(dāng)人們吸入后不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生直接傷害，但是當(dāng)其濃度達(dá)到一定范圍時(shí)就會(huì)很容易引起爆炸等災(zāi)害，所以在我們的居住環(huán)境中天然氣氣體濃度也是我們應(yīng)該實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的指標(biāo)之一。 目前我國(guó)相關(guān)部門規(guī)定當(dāng)空氣中甲烷濃度低于250mg/m3時(shí)不會(huì)對(duì)人們?cè)斐刹涣加绊憽?.2室內(nèi)空氣品質(zhì)監(jiān)測(cè)方法(1)化學(xué)分析方法利用一些能夠與被測(cè)氣體反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)經(jīng)過一些化學(xué)方法得到被測(cè)污染氣體的濃度。由于這種方法有外界因素的干擾往往誤差較大。 (2)傳感器監(jiān)測(cè)方法選擇針對(duì)性的傳感儀器在被測(cè)氣體的環(huán)境中通過儀器工作

39、能夠直觀的看到被測(cè)污染氣體的濃度。我們根據(jù)被測(cè)氣體和環(huán)境的不同可以選擇不同的傳感器來測(cè)量，傳感器的測(cè)量精度往往相對(duì)較高。2.3改善空氣品質(zhì)方法(1)開窗通風(fēng)換氣改善空氣質(zhì)量最通俗的方法就是打開密閉空間讓室內(nèi)空氣與室外空氣對(duì)流進(jìn)行交換，將有害氣體排除室外減小空氣濃度，同時(shí)也就減小其危害。大量的調(diào)查表明，經(jīng)常開窗通風(fēng)可大大減少室內(nèi)有害氣體對(duì)身體造成的傷害，這也是一種簡(jiǎn)單有效的方法。（2）購買一些有加濕或者空氣過濾功能的機(jī)器發(fā)明放置在室內(nèi)。加濕器可以通過噴出的水霧將有害氣體吸收從而達(dá)到改善空氣的目的，過濾器材也是通過一些化學(xué)和物理方法將氣體中的一部分有害氣體過濾掉從而凈化空氣減少對(duì)人體的傷害。 （3

40、）選用有保障的裝修材料在房子裝修過程中裝修材料的選擇是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，我們?cè)谶x擇和購買裝修材料時(shí)一定要去正規(guī)的且有保障的材料出售地去購買，切勿貪圖便宜購買劣質(zhì)的裝修材料，由于有一部分黑心商人為了追求利益出售的裝修材料中的甲醛含量嚴(yán)重超標(biāo)從而對(duì)人體造成很嚴(yán)重的傷害。3系統(tǒng)基本方案選擇及論證3.1 各模塊電路的方案選擇和討論證明3.1.1 單片機(jī)模塊的選取和討論 方案一：AT89c51是一種性能比較好的小型處理器，它是8位的的處理器，它里面包含有1288位的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，用來編程的I/O線口32個(gè)。16位定時(shí)器和計(jì)數(shù)器有兩個(gè)，中斷源有5個(gè)。在性能上能滿足一般的控制系統(tǒng)所需，應(yīng)用廣泛。 方案二：

41、AT89C52單片機(jī)內(nèi)部有8位的CPU，同時(shí)也內(nèi)部也包含可編程的Flash與256字節(jié)的存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)指針和I/O接線端口的數(shù)量分別是2和32，16的定時(shí)/計(jì)數(shù)器有3個(gè)，它的內(nèi)部還有一個(gè)2級(jí)的中斷模塊，還具有先進(jìn)的看門狗系統(tǒng)模塊。在單片機(jī)工作時(shí)如果發(fā)生意外的斷電時(shí)，單片機(jī)就會(huì)不工作了，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的信息也會(huì)被保存下來。 我們?cè)趯?duì)以上兩種單片機(jī)進(jìn)行對(duì)比分析后得出：AT89c52相對(duì)AT89C51而言，在功能上占據(jù)優(yōu)勢(shì)，就看門狗計(jì)時(shí)器而言，52單片及內(nèi)部就包含了它，而51單片機(jī)要用外部電路擴(kuò)充，在工作電壓的要求上，52單片機(jī)適用的工作電壓為4-5V，相對(duì)51單片機(jī)的工作電壓要下很多。還有就是工作頻

42、率，52單片機(jī)的工作頻率相對(duì)51單片機(jī)而言要大很多，這個(gè)原因也同時(shí)導(dǎo)致51單片機(jī)的處理速度較52單片機(jī)慢了許多。根據(jù)上面的論述，我們最后決定選用52單片機(jī)來做系統(tǒng)的控制部分。3.1.2 氣體傳感器選用1氣體傳感器基礎(chǔ)知識(shí)按照氣敏特性來分，氣體傳感器主要分為：半導(dǎo)體型、電化學(xué)型、固體電解質(zhì)型、接觸燃燒型、光化學(xué)型等氣體傳感器，又以前兩種最為普遍。 (1)半導(dǎo)體型氣體傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)半導(dǎo)體氣體傳感器具有成本低廉、制造簡(jiǎn)單、靈敏度高、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)、對(duì)濕度敏感低和電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。不足之處是必須在高溫下工作、對(duì)氣體或氣味的選擇性差、元件參數(shù)分散、穩(wěn)定性不理想、功率高等方面。(2)半導(dǎo)體傳感器需要加熱

43、的原因半導(dǎo)體傳感器是利用一種金屬氧化物薄膜制成的阻抗器件，其電阻隨著氣體含量不同而變化。氣體分子在薄膜表面進(jìn)行還原反應(yīng)以引起傳感器電導(dǎo)率的變化。為了消除氣體分子達(dá)到初始狀態(tài)就必須發(fā)生一次氧化反應(yīng)。傳感器內(nèi)的加熱器可以加速氧化過程，這也是為什么有些低端傳感器總是不穩(wěn)定，其原因就是沒有加熱或加熱電壓過低導(dǎo)致溫度太低反應(yīng)不充分。(3)電化學(xué)氣體傳感器的工作原理電化學(xué)氣體傳感器是通過監(jiān)測(cè)電流來監(jiān)測(cè)氣體的濃度，分為不需供電的原電池式以及需要供電的可控電位電解式，目前可以監(jiān)測(cè)許多有毒氣體和氧氣，后者還能監(jiān)測(cè)血液中的氧濃度。電化學(xué)傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)是氣體的高靈敏度以及良好的選擇性。不足之處是有壽命的限制一般為

44、兩年。(4)半導(dǎo)體傳感器和電化學(xué)傳感器的區(qū)別半導(dǎo)體傳感器因其簡(jiǎn)單低價(jià)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但是又因?yàn)樗倪x擇性差和穩(wěn)定性不理想目前還只是在民用級(jí)別使用。而電化學(xué)傳感器因其良好的選擇性和高靈敏度被廣泛應(yīng)用在幾乎所有工業(yè)場(chǎng)合。 目前在檢測(cè)甲醛檢測(cè)領(lǐng)域主要有電化學(xué)、光學(xué)以及光生化等這樣的傳感器。這幾大類的傳感器的各自特點(diǎn)如下：電化學(xué)的組成相對(duì)比較簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)適用，在性能上基本能夠滿足用戶的檢測(cè)需求。光學(xué)傳感器的體積大，價(jià)格也比較貴，故不適合進(jìn)行我們的測(cè)定系統(tǒng)。光生化傳感器由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的某些組成部分容易受干擾所以導(dǎo)致測(cè)量不穩(wěn)定，實(shí)際應(yīng)用性不強(qiáng)。綜合以上敘述，我們決定選用甲醛電化學(xué)傳感器作為測(cè)量模塊。3.1

45、.2天然氣濃度監(jiān)測(cè)部分的選擇和論證 方案一：使用催化燃燒式氣體傳感器，它主要依據(jù)熱效應(yīng)的原理，利用電橋在確定的溫度前提下，天然氣氣體在主要器件內(nèi)部在相關(guān)屋子的作用下燃燒，使得載體溫度增高，同時(shí)內(nèi)部的鉑絲溫度升高使得電橋的平衡被破壞，出來一個(gè)電信號(hào)它與天然氣氣體的濃度成正比。然后我們依據(jù)輸出的電信號(hào)來判斷天然氣氣體的濃度。從而達(dá)到測(cè)量的目的，這種測(cè)量方式性價(jià)比比較高。 方案二：使用MQ-5傳感器，它內(nèi)部用來檢測(cè)的主要成份是SNO2，這種氣體傳感器處在有天然氣氣體濃度較高的空氣中時(shí)，如果空氣中天然氣濃度增大那么傳感器中的點(diǎn)到信號(hào)就會(huì)發(fā)生變化，并且將變化的數(shù)值轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸出出來，這是一種適合家庭適

46、用，并且性價(jià)比高的傳感器。 經(jīng)過比較，我們選擇方案二來做傳感器部分。3.2 總體電路設(shè)計(jì)概述根據(jù)我們上面的分析，還有電路的性質(zhì)以及控制目的，確定下面的方案：本系統(tǒng)以89C52單片機(jī)為核心，擴(kuò)展外圍控制電路，檢測(cè)變送電路，顯示電路，復(fù)位電路，時(shí)鐘電路，電源電路，報(bào)警電路；本系統(tǒng)的整體運(yùn)行過程為：通過軟件來設(shè)定室內(nèi)甲醛及其它有害氣體的標(biāo)準(zhǔn)濃度，實(shí)時(shí)有害氣體通過檢測(cè)變送電路模檢測(cè)，并將檢測(cè)到的物理量轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，然后放大電信號(hào)并將模擬量通過A/D轉(zhuǎn)換為單片機(jī)識(shí)別的數(shù)字量發(fā)送給單片機(jī)。單片機(jī)系統(tǒng)將實(shí)時(shí)有害氣體濃度與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，并通過顯示電路將實(shí)時(shí)室內(nèi)有害氣體濃度顯示出來，如果室內(nèi)實(shí)際有害氣體濃度超

47、出標(biāo)準(zhǔn)濃度，系統(tǒng)將自動(dòng)亮燈和報(bào)警。同時(shí)觸發(fā)控制電路將對(duì)室內(nèi)的通風(fēng)環(huán)節(jié)控制環(huán)節(jié)做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以確保室內(nèi)實(shí)際的有害氣體濃度保持在標(biāo)準(zhǔn)濃度值之下。 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1硬件總體結(jié)構(gòu)硬件電路主要分為電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、LCD顯示電路和甲醛等有害氣體濃度檢測(cè)電路六部分。選擇集成的52單片機(jī)成為主要的控制器，在系統(tǒng)中甲醛傳感器傳感器獲得并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送給A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換信號(hào)為單片機(jī)能夠讀懂的數(shù)字信號(hào)，然后通過單片機(jī)內(nèi)部的程序來將各種信息處理并輸出指令信號(hào)通過顯示和控制電路表現(xiàn)出來。然后通過控制模塊做出調(diào)整，達(dá)到控制要求。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖4-1所示：閥門換氣扇報(bào)警電路晶閘管控制電路燃?xì)怏w傳

48、感器A/D甲醛傳感器接口電路單片機(jī)數(shù)碼管顯示 圖4-1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖4.2 單片機(jī)控制部分通俗來講，單片機(jī)就是一個(gè)小型的計(jì)算機(jī)，試想一下一個(gè)計(jì)算機(jī)的功能全部濃縮在一個(gè)小小的芯片上，充分解釋了什么叫濃縮的是精華。因此在很多控制領(lǐng)域中我們用到的最廣泛的芯片就是單片機(jī)，單片機(jī)雖然體積小、但是其功能卻十分驚人，其高可靠性、高性能的特點(diǎn)一直是人們熱衷于單片機(jī)開發(fā)的主要原因。而且功能全但造價(jià)并不高，并且在能耗方面也有出色的表現(xiàn)。在系統(tǒng)中應(yīng)用單片機(jī)，可以使系統(tǒng)快速的檢測(cè)到大量的數(shù)據(jù)，在經(jīng)過飛速的運(yùn)算處理和邏輯分析之后，可以做出快速的、實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。發(fā)展到現(xiàn)代社會(huì)，工業(yè)中我們應(yīng)用的主流單片機(jī)還是以8位機(jī)為

49、主，但其16位、32位的同胞兄弟正在以極快的速度崛起中。而本次磁懸浮小球控制系統(tǒng)，其需要處理的數(shù)據(jù)量并不是太大，所以本著考慮到系統(tǒng)的運(yùn)算性能和成本的問題，本次設(shè)計(jì)選用的是ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C52型號(hào)的單片機(jī)。圖4-2為本次設(shè)計(jì)中所應(yīng)用的單片機(jī)的最小系統(tǒng)。圖4-2 52單片機(jī)最小系統(tǒng)由圖可以看出，此單片機(jī)一共有40個(gè)管腳，其中可以用做輸入輸出的管腳是P0口、P1口、P2口、P3口，除此只外P0口還可以用作地址、數(shù)據(jù)總線，而P3口也有自己的第二功能，P3.0-P3.1用作第二功能的時(shí)候，每個(gè)管腳都需要單獨(dú)定義。需要注意的是，要是用P0口的輸入輸出功能的時(shí)候一定要在外面接上拉電阻。(1)X

50、1、X2管腳用于接外接晶振，為單片機(jī)提供脈沖信號(hào)。(2)ALE管腳用于選擇地址的鎖存信號(hào)，當(dāng)脈沖信號(hào)為下降沿的時(shí)候，此管腳輸出工作信號(hào)。(3)RESET管腳外接復(fù)位電路，用于單片機(jī)的復(fù)位操作。(4)PSEN管腳用于單片機(jī)是否在外部的儲(chǔ)存器提取指令，在低電平到達(dá)的時(shí)候，單片機(jī)才會(huì)從外部的儲(chǔ)存器提取所用的指令信號(hào)。(5)EA管腳負(fù)責(zé)管理單片機(jī)的內(nèi)外程序存儲(chǔ)器，當(dāng)EA為高電平的時(shí)候，單片機(jī)可以反問片內(nèi)的ROM存儲(chǔ)器；反之則訪問片外的。本次設(shè)計(jì)中也只是應(yīng)用了PO口作為輸入功能，與其相連的是ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。而輸出口則是應(yīng)用的P2口，用于輸出產(chǎn)生的PWM波。由此可以看出，本次設(shè)計(jì)并沒有將單片機(jī)

51、的全部引腳充分利用，但現(xiàn)在也可以滿足此次的設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)總控制器的時(shí)候我也有考慮過使用其他的控制芯片，甚至也考慮過比52單片機(jī)功能更強(qiáng)大的種類。但是介于所學(xué)到的知識(shí)和對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的功能分析，并最終決定整個(gè)控制系統(tǒng)的核心采用52單片機(jī)。單片機(jī)正因?yàn)槠涠喙δ艿墓苣_、較小的身軀、強(qiáng)大的功能、出色的運(yùn)算速度等，確定了其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，生活中我們的各種家電、各種智能設(shè)備，工業(yè)中所應(yīng)用的生產(chǎn)流水線，高端智能儀器等等。單片機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)成為了我們社會(huì)進(jìn)步的不可缺少的重要工具。4.2.1復(fù)位電路復(fù)位電路是單片機(jī)系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，只有在復(fù)位電路的可靠運(yùn)行下系統(tǒng)才能可靠的運(yùn)行。復(fù)位電路在單片機(jī)中的形

52、式的只能就是使單片機(jī)重置至初始狀態(tài)，并從這個(gè)工作店開始工作。我們可以通過很多種方法來實(shí)現(xiàn)復(fù)位電路，由于功能的不同我們可將其分為兩大類：一種是電源復(fù)位，另一種是按鍵復(fù)位。電源復(fù)位就是說通過給電源直接給單片機(jī)通電的方法來達(dá)到復(fù)位的目的；而按鍵復(fù)位就是在系統(tǒng)的復(fù)位電路中裝上復(fù)位開關(guān)，通過按鍵開關(guān)的通斷來觸發(fā)復(fù)位電平信號(hào)，通過上述對(duì)比，我們選用電源復(fù)位，電路設(shè)計(jì)如圖4-3所示： 圖4-3 單片機(jī)復(fù)位電路4.2.2 時(shí)鐘電路時(shí)鐘是單片機(jī)內(nèi)部電路工作的基礎(chǔ)，也是CPU工作時(shí)序的時(shí)間基準(zhǔn)。時(shí)鐘電路的作用是產(chǎn)生單片機(jī)穩(wěn)定工作需要的時(shí)鐘信號(hào)。振蕩器是單片機(jī)工作所需的必要部分。它是由單片機(jī)內(nèi)部的高增益反相放大器構(gòu)

53、成的。振蕩器有輸入和輸出段兩個(gè)端口，它的輸入端接單片機(jī)內(nèi)部的其輸入端接至單片機(jī)內(nèi)部的XTAL1引腳，輸出端接單片機(jī)的外部的XTAL2引腳。通過在兩個(gè)端口的兩端介入一個(gè)合適的晶振還有兩個(gè)電容就組成了一個(gè)可以單片機(jī)運(yùn)行所需的自激式振蕩電路。電容C1、C2的作用是穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振，容量的選擇范圍為530PF,通常選擇30pF。振蕩頻率的選擇范圍為1.212MHz，本設(shè)計(jì)選擇12MHZ，時(shí)鐘周期為(1/12)。如圖3所示是單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘方式的振蕩電路。單片機(jī)所需的時(shí)鐘脈沖信號(hào)是需要將時(shí)鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖通過觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后產(chǎn)生的脈沖。單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路結(jié)構(gòu)如圖4-4所示：圖4-4 片機(jī)內(nèi)

54、部時(shí)鐘電路4.2.3 P0口上拉電阻電路STC89C51 單片機(jī)P0口里面沒有上拉電阻，通過對(duì)單片機(jī)內(nèi)部場(chǎng)效應(yīng)管的控制來實(shí)現(xiàn)端口的輸出。假如不設(shè)上拉電阻，單片機(jī)無法在端口得到高電平，即使單片機(jī)通過鎖存器結(jié)合單片機(jī)輸出的高電平場(chǎng)效應(yīng)管截止。所以P0口必需加上拉電阻。如圖4-5。圖4-5 P0口上拉電阻電路4.3 甲醛氣體監(jiān)測(cè)模塊設(shè)計(jì)甲醛傳感器的組成部分是甲醛探頭和CH20傳感器。如果室內(nèi)空氣被采樣系統(tǒng)感受吸收之后，生成一個(gè)和甲醛濃度成正比的電流信號(hào)，這個(gè)電流信號(hào)被電流電壓轉(zhuǎn)化器RCA420轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，把這個(gè)電壓信號(hào)傳送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC0832，并把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)傳輸給單片機(jī)，經(jīng)過單

55、片機(jī)的軟件處理將控制信號(hào)發(fā)送給顯示模塊把實(shí)時(shí)濃度顯示出來，如果超標(biāo)發(fā)出報(bào)警指令。甲醛傳感器的參數(shù)如下表4-1所示：表4-1甲醛傳感器的技術(shù)參數(shù)參數(shù)名稱技術(shù)條件參數(shù)名稱技術(shù)條件測(cè)量范圍0-10ppm參數(shù)范圍-20至45最大負(fù)荷50ppm相應(yīng)時(shí)間（T90）50sec工作壽命空氣中2年濕度范圍15%至90%輸出信號(hào)1200300nA/ppm800200nA/ppm推薦加載電阻10ohm分辨率0.05ppm典型信號(hào)飄移2%signal loss/months基準(zhǔn)線-2ppmto0ppm4.3.1 RCV420電流電壓轉(zhuǎn)換器RCV420是一個(gè)精密的電流接收芯片，它的作用是是將4-20mA的電流信號(hào)變化成

56、0-5V的電壓信號(hào)，這個(gè)電流接收芯片是美國(guó)RURR-BROWN公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。它的價(jià)格比較低廉但是性能較好。它的內(nèi)部有一個(gè)運(yùn)算放大器和一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)以及一個(gè)電壓基準(zhǔn)。它的一般轉(zhuǎn)換誤差較低為0.1%，它的管腳連接如下：他的管腳10-12連接在一起，管腳2、5、13連在一起并接入地線。電壓信號(hào)的輸出端口是14-15管腳連接在一起。能夠通過在14-15中間連接一個(gè)電位器來實(shí)現(xiàn)增益的調(diào)整作用。 這樣的做法會(huì)使共模抑制比降低，估計(jì)將減少6db,所以我們?cè)趹?yīng)用時(shí)可將14與15管腳連接在一起，7-8管腳空置，4和16管腳連接一個(gè)接地電容，它的大小為1uF。在正負(fù)輸入端口輸入電流信號(hào)來轉(zhuǎn)化電流。它的主要參數(shù)如下

57、表4-2：表4-2 RCV420的主要參數(shù)主要參數(shù)最小值典型值最大值單位輸出額定電壓1012V輸出額定電流10， -5mA輸入檢測(cè)電阻74.257575.75輸入共模阻抗200輸入共模電壓-4040V電源額定值15V電源電壓范圍-1818V4.3.2 ADC0832性能描述集成A/D轉(zhuǎn)換器根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同可分為很多種，我們?cè)谶x用時(shí)也通過考察各方面的因素滯后再選取適合的集成芯片。一般ADC0832這種類型的A/D轉(zhuǎn)換器在實(shí)際中應(yīng)用的比較多，它是逐次比較型的。ADC0832是一個(gè)8位并且單通道的轉(zhuǎn)換器。它有很多的特點(diǎn)，分別是：模數(shù)變化的時(shí)間一般為100us；容易與TTL或CMOS接口接入；不僅能

58、夠?qū)崿F(xiàn)差分電壓輸入，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)參考電壓輸入的功能。它的內(nèi)部設(shè)有時(shí)鐘發(fā)生器；它不需要調(diào)零操作，并且輸出的電壓范圍是零到5V，當(dāng)一個(gè)電源工作的時(shí)候。ADC0832設(shè)計(jì)的比較早，所以應(yīng)用范圍也比較廣泛。（1）芯片參數(shù)如下：工作電壓：+5V，即VCC=+5V；模擬轉(zhuǎn)換電壓范圍：0+5V，即0V+5V；分辨率是1/256，它的轉(zhuǎn)化值是在0255之間；轉(zhuǎn)化時(shí)間：100us；轉(zhuǎn)換誤差：1LSB；參考電壓：2.5V；（2）.各個(gè)引腳名稱及作用：V（+）和V（-）管腳：模擬信號(hào)的接入端口，單極性以及雙極性還有差模輸入信號(hào)都可以被識(shí)別。DB0-DB7的管腳：是一個(gè)數(shù)字信號(hào)輸出段，它輸出的是八位的二進(jìn)制三態(tài)特性

59、數(shù)字信號(hào)。CLKIN管腳：時(shí)鐘信號(hào)輸入端。CLKR管腳:外部連接電阻端口，它和內(nèi)部的時(shí)鐘發(fā)生器相連以及CLK端配合可以讓芯片內(nèi)部的時(shí)鐘脈沖發(fā)出信號(hào)，脈沖的頻率可以通過公式：f=1/(1.1RC）計(jì)算得到。CS管腳：是一個(gè)信號(hào)輸入端，它的特點(diǎn)是在低電平觸發(fā)。WR管腳：是寫的電平輸入端，它通過低電平來開啟AD轉(zhuǎn)換過程。RD管腳： 是讀的電平輸入端。INTR管腳：中斷端口，當(dāng)數(shù)模轉(zhuǎn)換完成后，它的端口輸出低電平，并且表示這次轉(zhuǎn)換結(jié)束。VREF/2：參考電平輸入。VCC：芯片電源5V輸入。AGND:模擬電源地線。DGND:數(shù)字電源地線。 甲醛采樣檢測(cè)模塊電路如圖4-6所示：圖4-6 甲醛采樣檢測(cè)模塊電路

60、4.3.3 換氣扇控制設(shè)計(jì)我們?cè)O(shè)計(jì)的控制電路的主要組成部分是：光電耦合器以及晶閘管還有電磁閥等組成。我們選用適合我們需求的電磁閥來做主要器件，在我們選取電磁閥的時(shí)候本著低電壓、低功耗的特點(diǎn)去選取合適的電磁閥。選好電磁閥后在電路圖中我們可以清楚的看到如果給電磁閥供給一個(gè)正向脈沖，那么電磁閥將開啟而且一直保持這種狀態(tài)，如果電磁閥被供給一個(gè)反向的脈沖時(shí)電磁閥就會(huì)關(guān)閉?？刂齐娐啡鐖D4-7所示：圖4-7甲醛通風(fēng)改善系統(tǒng)電路4.4 天然氣氣體監(jiān)測(cè)模塊設(shè)計(jì) MQ-5傳感器的應(yīng)用很廣泛，主要是針對(duì)普通家庭和生產(chǎn)過程中對(duì)天然氣氣體濃度的檢測(cè)作用。它在檢測(cè)過程中對(duì)甲烷以及乙烷的檢測(cè)靈敏度極高，而且它的適用壽命比較

61、長(zhǎng)，成本不高。MQ-5傳感器在檢測(cè)過程中對(duì)甲烷的檢測(cè)濃度在300-10000ppm，加熱的需要的電壓是5V左右，回路電壓為小于等于24V的直流電壓。MQ-5傳感器的組策劃年過部分如下圖所示，他的主要組成部分是陶瓷管、SNO2接觸層。除此之外還有敏感元件放置在內(nèi)部，這個(gè)檢測(cè)過程中，加熱器給氣體供給了工作需要的平臺(tái)。傳感器的工作條件如下圖表4-3所示；靈敏度特性如下圖表4-4所示。表4-3傳感器的工作條件符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)條件備注回路電壓15AC or DC加熱電壓5.00.2AC or DC負(fù)載電阻可調(diào)加熱電阻室溫加熱功耗900表4-4靈敏度特性符號(hào)參數(shù)名稱技術(shù)參數(shù)備注Rs敏感體電阻探測(cè)范圍：30

62、0-5000ppm液化氣，天然氣，煤氣1000ppm/5000ppmCH4濃度斜率準(zhǔn)備工作條件溫度：202 Vc:5.0V0.1V相對(duì)濕度：65%5% Vh:5.0V0.1V預(yù)熱時(shí)間不小于24小時(shí) MQ-5將空氣中的天然氣氣體濃度通過一些方式測(cè)得并將它轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的形式，具體電路如下圖4-8所示：圖4-8天然氣氣體采樣模塊電路4.6顯示模塊部分 目前為止，我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中對(duì)數(shù)碼的適用是相當(dāng)廣泛的，因?yàn)閿?shù)碼管的顯示功能比較完備，并且它的適用成本比較低，這好似它應(yīng)用廣泛的一個(gè)重要因素。實(shí)際應(yīng)用中它是一個(gè)在目前為止應(yīng)用比較普遍的顯示器，它的管腳接口有10個(gè)，8個(gè)管腳是顯示數(shù)字的端口，其余兩個(gè)是數(shù)據(jù)接

63、收端口，數(shù)碼管在應(yīng)用中是沒有辦法被單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)顯示，它需要和單片機(jī)之間外界驅(qū)動(dòng)電路來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)顯示功能。在我們的這個(gè)設(shè)計(jì)中顯示器的主要作用是顯示我們?cè)O(shè)定的溫度值還有測(cè)量的實(shí)時(shí)溫度值。但是針對(duì)我們這個(gè)設(shè)計(jì)，我們本著低成本以及顯示數(shù)值較多，并且需要直觀的獨(dú)處，所以還是選用數(shù)碼管了實(shí)現(xiàn)。我們選用2個(gè)數(shù)碼管來顯示甲醛濃度以及天然氣氣體濃度，顯示數(shù)值為當(dāng)前環(huán)境下的污染氣體實(shí)際值，電路設(shè)計(jì)如下圖4-9所示：圖4-9 顯示模塊報(bào)警電路：聲光報(bào)警裝置是一種應(yīng)用在危險(xiǎn)的場(chǎng)所，通過光和聲音來發(fā)出示警信號(hào)的一種報(bào)警裝置。防暴聲光報(bào)警裝置適用在含有C級(jí)T6溫度的組別的爆炸性氣體的環(huán)境，還可以在化工、石油等行業(yè)有防爆要求的防爆場(chǎng)所里使用，同樣還可以在室外使用。防暴的產(chǎn)品需要符