基于51單片機的室內(nèi)多功能檢測儀的研究

3 CO和甲烷測量模塊

　　采用半導(dǎo)體氣體傳感器SB-500測量CO和甲烷，SB-500在高低溫周期變化過程中工作時，傳感器輸出信號受溫度影響，高溫時感應(yīng)甲烷氣體，低溫時感應(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。該方波通過設(shè)置單片機內(nèi)部定時器T0的參數(shù)，由單片機的并行端口輸出，再經(jīng)12V供電的放大電路放大。半導(dǎo)體氣體傳感器SB-500的輸出接單片機的外中斷，當(dāng)CO濃度超標(biāo)時，被高、低電平加熱的SB-500的電阻會降低，經(jīng)過分壓和調(diào)整分壓電阻達到外中斷請求電平向單片機請求中斷，通過中斷處理程序?qū)崿F(xiàn)超標(biāo)報警。由于高、低電平加熱SB-500時呈現(xiàn)的電阻不同，采用不同的分壓電阻分壓以實現(xiàn)中斷請求電平，因此需通過單片機控制電子開關(guān)自動切換CO和甲烷的測試和報警。如圖2：

圖2

4.甲醛測量模塊設(shè)計

　　室內(nèi)甲醛污染對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，使用的手段是實驗室分析儀器，主要有比色計、分光光度計，化學(xué)滴定、氣相和液相色譜。但這些方法難做到現(xiàn)場實時控制，費力費時，過程復(fù)雜，大多數(shù)過程是人工操作，成本高，自動化程度低。隨著傳感器和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)已有了基于電化學(xué)的便攜式甲醛測試儀，并且測試測試范圍、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)生的擴散電極電流與空氣中的甲醛濃度成正比。通過檢測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。由單片機現(xiàn)場自動控制檢測并顯示甲醛濃度。實際制作時，考慮到甲醛測試成本高，可將甲醛測試做成一個單獨模塊，儀器端安裝外接插頭，需要時外接即可。

5 軟件設(shè)計

　　軟件運用模塊化設(shè)計，采用匯編語言與C語言混合編寫，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)測試與報警模塊。初始化是對外部接口、定時器等部件初始化;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量對其分析處理;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)報警;系統(tǒng)測試模塊是檢查系統(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)境測量與安全報警的便攜式儀表。隨著甲醛傳感器價格降低、家居全裝修增多，人們對生活質(zhì)量要求的提高，這種多功能測試儀將會有更廣泛的應(yīng)用前景。本文的創(chuàng)新點在于集室內(nèi)環(huán)境與安全報警為一體，并考慮到甲醛的成本較高，將甲醛的測試做成一個獨立的模塊，儀器設(shè)有外接頭，需要時外接，或選用市場上的便攜式甲醛測試儀配套使用。