基于51單片機(jī)的室內(nèi)多功能檢測(cè)儀的研究

3 CO和甲烷測(cè)量模塊

　　采用半導(dǎo)體氣體傳感器SB-500測(cè)量CO和甲烷，SB-500在高低溫周期變化過(guò)程中工作時(shí)，傳感器輸出信號(hào)受溫度影響，高溫時(shí)感應(yīng)甲烷氣體，低溫時(shí)感應(yīng)CO氣體，高溫0.9V＊5秒，低溫0.2V＊15秒，因此工作電壓為高電平為0.9V，低電平為0.2V的方波，占空比為1：3，周期20S。該方波通過(guò)設(shè)置單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器T0的參數(shù)，由單片機(jī)的并行端口輸出，再經(jīng)12V供電的放大電路放大。半導(dǎo)體氣體傳感器SB-500的輸出接單片機(jī)的外中斷，當(dāng)CO濃度超標(biāo)時(shí)，被高、低電平加熱的SB-500的電阻會(huì)降低，經(jīng)過(guò)分壓和調(diào)整分壓電阻達(dá)到外中斷請(qǐng)求電平向單片機(jī)請(qǐng)求中斷，通過(guò)中斷處理程序?qū)崿F(xiàn)超標(biāo)報(bào)警。由于高、低電平加熱SB-500時(shí)呈現(xiàn)的電阻不同，采用不同的分壓電阻分壓以實(shí)現(xiàn)中斷請(qǐng)求電平，因此需通過(guò)單片機(jī)控制電子開(kāi)關(guān)自動(dòng)切換CO和甲烷的測(cè)試和報(bào)警。如圖2：

圖2

4.甲醛測(cè)量模塊設(shè)計(jì)

　　室內(nèi)甲醛污染對(duì)人身體健康影響較大，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法絕大多數(shù)是化學(xué)分析法，使用的手段是實(shí)驗(yàn)室分析儀器，主要有比色計(jì)、分光光度計(jì)，化學(xué)滴定、氣相和液相色譜。但這些方法難做到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)控制，費(fèi)力費(fèi)時(shí)，過(guò)程復(fù)雜，大多數(shù)過(guò)程是人工操作，成本高，自動(dòng)化程度低。隨著傳感器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)已有了基于電化學(xué)的便攜式甲醛測(cè)試儀，并且測(cè)試測(cè)試范圍、分辨率、精度、穩(wěn)定性已接近標(biāo)準(zhǔn)要求，因此該設(shè)計(jì)可選用基于電化學(xué)原理的甲醛傳感器，其原理是空氣中的甲醛在電極下發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的擴(kuò)散電極電流與空氣中的甲醛濃度成正比。通過(guò)檢測(cè)放大電路和放大倍數(shù)的調(diào)整，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送單片機(jī)。由單片機(jī)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制檢測(cè)并顯示甲醛濃度。實(shí)際制作時(shí)，考慮到甲醛測(cè)試成本高，可將甲醛測(cè)試做成一個(gè)單獨(dú)模塊，儀器端安裝外接插頭，需要時(shí)外接即可。

5 軟件設(shè)計(jì)

　　軟件運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)，采用匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言混合編寫(xiě)，包括主程序和中斷程序，有初始化模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、顯示模塊、中斷模塊、系統(tǒng)測(cè)試與報(bào)警模塊。初始化是對(duì)外部接口、定時(shí)器等部件初始化;數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理模塊是完成溫濕度和甲醛的測(cè)量對(duì)其分析處理;顯示模塊將循環(huán)顯示溫濕度和甲醛含量;中斷控制模塊完成CO和甲烷的超標(biāo)報(bào)警;系統(tǒng)測(cè)試模塊是檢查系統(tǒng)各模塊、溫濕度模塊等是否正常，出現(xiàn)異常報(bào)警的自診斷功能。流程圖如下：

圖3

6 結(jié)論

　　該儀器是適合家庭用的環(huán)境測(cè)量與安全報(bào)警的便攜式儀表。隨著甲醛傳感器價(jià)格降低、家居全裝修增多，人們對(duì)生活質(zhì)量要求的提高，這種多功能測(cè)試儀將會(huì)有更廣泛的應(yīng)用前景。本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于集室內(nèi)環(huán)境與安全報(bào)警為一體，并考慮到甲醛的成本較高，將甲醛的測(cè)試做成一個(gè)獨(dú)立的模塊，儀器設(shè)有外接頭，需要時(shí)外接，或選用市場(chǎng)上的便攜式甲醛測(cè)試儀配套使用。