多參數(shù)室內環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)設計
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編者按： 摘要：針對室內環(huán)境質量與人們的健康和工作效率密切相關的情況，設計了一種多參數(shù)多采集點室內環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件主要包括單片機系統(tǒng)、FPGA數(shù)據(jù)采集電路、傳感器信號調理電路等。軟件包括單片機硬件驅動程序、FPGA數(shù)字邏輯設計和基于VB的上位機應用程序。實驗結果表明：系統(tǒng)工作穩(wěn)定，誤差在設計允許范圍內。
引言
隨著經濟持續(xù)快速發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對各種室內環(huán)境的要求也越來越高。傳統(tǒng)的室內環(huán)境監(jiān)測設備實時性差、精度低、體積大、功耗大，難以適應現(xiàn)代經濟發(fā)展的要求。基于以上背景，本文設計了
而EP1C12Q240C8穩(wěn)定工作需要3.3V和1.5V的電壓，需進行電壓轉換。本設計中采用低功耗的電壓轉換芯片LM1117，它可以提供多個穩(wěn)定電壓輸出，外圍電路簡單，精度高，提供電流限制和熱保護等功能。轉換電路如圖4所示。
2.4 采集信號調理電路設計
由于一氧化碳和甲醛傳感器輸出信號較弱，所以在處理之前應先進行放大。本設計中，一氧化碳傳感器采用TGS2442，輸出電流信號范圍為0.45~15µA。甲醛傳感器采用ME3M-CH20，輸出電流范圍為0~20µA，在調理電路中，需將這兩個電流信號經過采樣電阻為1kΩ的精密電阻器轉變?yōu)殡妷盒盘?，再對此電壓信號進行調理。本設計采用AD620對信號進行放大，AD620具有高精度、低失調電壓和低失調漂移等優(yōu)點，被廣泛應用于工程設計中。信號調理電路設計如圖5所示。
3 系統(tǒng)軟件設計
3.1 軟件總體設計
根據(jù)系統(tǒng)總體方案的設計要求，系統(tǒng)軟件程序主要實現(xiàn)以下功能：6項被測數(shù)據(jù)的檢測、處理和顯示。軟件結構框圖如圖6所示。
系統(tǒng)選用C語言編寫程序，程序設計首先對傳感器、FPGA、單片機、按鍵、液晶顯示和上位機顯示等進行初始化。FPGA控制啟動數(shù)據(jù)采集，AD轉換，轉換完成后進行處理并存儲在FPGA內部設計的RAM中，單片機讀取RAM中的信號并顯示，當某一項數(shù)據(jù)超出設定指標后啟動報警程序并發(fā)出警報聲，用戶對警報做出應對措施后，恢復正常。具體流程如圖7所示。
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