基于微控制器的污染指數(shù)室內(nèi)空氣檢測系統(tǒng)研究！基于氣體探測器的污染指數(shù)室內(nèi)空氣檢測和顯示系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì):該系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)一般由進(jìn)氣模塊、傳感器陣列模塊、信號采集模塊、單片機(jī)模塊和液晶顯示控制模塊組成。
系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)工作原理框圖
1.進(jìn)氣模塊
進(jìn)氣裝置解決的主要問題是在室內(nèi)空氣檢測系統(tǒng)中如何利用傳感器陣列將氣體引入空氣泵。在進(jìn)氣過程中，涉及到氣體凈化裝置的設(shè)計(jì)，其中最重要的問題是進(jìn)氣裝置的流量控制。該系統(tǒng)的空氣泵模型為 sa751.5，空氣流量為1.5 l/min。氣體中的水分需要通過一個由活性炭組成的凈化裝置進(jìn)行過濾和除去。進(jìn)氣裝置的流量控制對系統(tǒng)的室內(nèi)空氣檢測效果有很大影響。因此，氣體泵流量的大小選擇至關(guān)重要，影響整個系統(tǒng)的實(shí)時性能，在此系統(tǒng)中，氣體在一分鐘內(nèi)完成采樣，所以選擇1.5升/分鐘的氣體泵流量。經(jīng)室內(nèi)環(huán)境檢測，具有可靠的實(shí)時性和穩(wěn)定性。
2.傳感器
該傳感器是一種信號室內(nèi)空氣檢測裝置，使用三種不同的傳感器來室內(nèi)空氣檢測、室內(nèi)環(huán)境檢測、 so2、氮氧化物和懸浮顆粒物的濃度。
3.信號與數(shù)字信息處理系統(tǒng)電路
信號處理電路將傳感器室內(nèi)空氣檢測到的信號放大，并將其傳輸?shù)较乱粋€電平。數(shù)字處理電路是將信號處理電路的模擬輸出轉(zhuǎn)換為有效電路的數(shù)字信號。
4.微處理器
微處理器將來自數(shù)字處理電路的數(shù)字信號與標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行比較，并傳輸給顯示器和報(bào)警系統(tǒng)。
5.顯示器
顯示器顯示微處理器輸出的結(jié)果。
6.報(bào)警器
報(bào)警器是當(dāng)室內(nèi)空氣檢測、室內(nèi)環(huán)境檢測到的污染指數(shù)進(jìn)行數(shù)值可以達(dá)到或超過設(shè)定值時就發(fā)出報(bào)警系統(tǒng)提示的一種教學(xué)設(shè)備。
二、硬件單元設(shè)計(jì)
1. 氣體傳感器的原理及器件選擇
根據(jù)工作原理的不同，氣體傳感器可分為半導(dǎo)體型、催化燃燒型、熱傳導(dǎo)型和電化學(xué)反應(yīng)型。不同的傳感器由于結(jié)構(gòu)和工作原理的不同，有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。半導(dǎo)體氣體傳感器件是利用半導(dǎo)體在被測氣體環(huán)境中，其電阻率或伏安特性隨氣體濃度的變化而變化的特性制成的。
半導(dǎo)體氣敏傳感器的優(yōu)點(diǎn)：一般對可燃?xì)怏w進(jìn)行比較重要敏感，選擇性相對來說比較好，不需要我們經(jīng)常需要維護(hù)，使用網(wǎng)絡(luò)壽命也比較長（可以通過達(dá)到10年）。半導(dǎo)體氣體傳感器缺點(diǎn):定量測量精度有待提高，測量精度易受溫度影響，線性范圍窄，穩(wěn)定性差，抗干擾能力弱。
綜上所述，半導(dǎo)體氣體敏敏傳感器適合在氣體環(huán)境中使用相對穩(wěn)定，氣體濃度轉(zhuǎn)化不大，在低濃度氣體環(huán)境中輸出響應(yīng)變化較大，在高濃度時容易達(dá)到飽和度，更適合民用氣體的室內(nèi)空氣檢測、室內(nèi)環(huán)境檢測要求。
2. 信號和數(shù)字處理電路
室內(nèi)空氣檢測電路輸出的微弱電信號達(dá)不到要求的電平，不能直接使用。它必須經(jīng)過放大和補(bǔ)償處理，來自傳感器的信號可以精確放大，以抑制共模分量，提高信號質(zhì)量。信號放大電路是傳感器信號調(diào)理電路。采用的器件是運(yùn)算放大器，選擇放大器時要考慮精度、速度、幅度和共模抑制等要求。
數(shù)字信息處理進(jìn)行電路的作用主要是將室內(nèi)空氣檢測分析電路設(shè)計(jì)輸出的模擬輸入信號可以應(yīng)用以及模數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)換器已經(jīng)變成一個有效的數(shù)字經(jīng)濟(jì)信號。系統(tǒng)研究選用MAXIM公司的MAX 1270作為一種模數(shù)之間轉(zhuǎn)換技術(shù)芯片。由于SPI的接收狀態(tài)寄存器選擇只有8位，而MAX1270轉(zhuǎn)換發(fā)展結(jié)果是12位，因此我們不能沒有直接用SPI模塊主要完成相關(guān)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，而通過模仿SPI通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議用I/O接口方法模擬的方式能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)串行計(jì)算機(jī)通信。系統(tǒng)需要選用I/O接口GPE11為SPI總線的MISO信號口，接收MAX1270轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù);I/O接口GPE 12為MOSI信號口，向MAX1270發(fā)送內(nèi)部控制字;I/O接口GPE13為CLK信號口，向MAX1270發(fā)送電子時鐘頻率信號;I/O接口GPF1連接MAX1270的/CS引腳，用來管理控制MAX1270工作;I/O接口GPG7連接MAX1270的/SSTRB引腳，用來及時通知S3C2410接收這些數(shù)據(jù)。
3.顯示、存儲與報(bào)警
LJD128X644液晶顯示模塊是128X64點(diǎn)陣式漢字液晶顯示模塊，可顯示漢字和圖形，內(nèi)置8192個漢字(16X16點(diǎn)陣)、128個字符(8X16點(diǎn)陣)、4X256點(diǎn)陣顯示RAM(GDRAM)。它可以直接與CPU接口，提供兩種接口連接微處理器:8位并行連接和串行連接。它有很多功能:光標(biāo)顯示、畫面移位、睡眠模式等。
報(bào)警系統(tǒng)電路可以分為一個蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警控制電路和LED發(fā)光報(bào)警模塊電路部分組成。當(dāng)輸入端P1.0為低電平時，有電流能夠通過使用蜂鳴器，蜂鳴器發(fā)出中國聲音以及報(bào)警，而當(dāng)輸入端為高電平時不報(bào)警。當(dāng)輸入端P1.1為低電平時，LED點(diǎn)亮報(bào)警，反之輸人端P1.1為高電平則不需要報(bào)警。
三、軟件設(shè)計(jì)
基于微控制器的污染指數(shù)室內(nèi)空氣檢測系統(tǒng)研究！軟件設(shè)計(jì)應(yīng)按照大氣污染指數(shù)室內(nèi)空氣檢測報(bào)警系統(tǒng)的信號處理流程進(jìn)行。
（1） 在微處理器的控制下，傳感器轉(zhuǎn)換的電壓信號由輸入電路處理到A/D轉(zhuǎn)換器，成為相應(yīng)的數(shù)字量并沉積到數(shù)據(jù)存儲器中。
(2)微處理器對室內(nèi)環(huán)境檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，如特性補(bǔ)償、數(shù)字濾波、比例變換等。
(3)顯示處理結(jié)果，將數(shù)據(jù)信號處理成顯示和記錄所需的信號格式，通過輸出接口電路輸出顯示和記錄。
浙公網(wǎng)安備 33018502002127號
