基于单片机室内甲醛检测仪设计.doc

基于单片机的室内甲醛检测仪的设计
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基于单片机的室内甲醛检测仪的设计
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基于单片机的室内甲醛检测仪的设计
摘要：室内空气质量的好坏直接影响到人体的健康， 其中甲醛的危害更是亟待解决的问题。因此，测定室内甲醛含量也成为一个具有意义的研究。 本设计主要针对居民住楼的甲醛含量可能超标设计的。 设计采用电化学甲醛传感器作为数据的感知部分，电化学甲醛传感器器较其他的甲醛含量检测方法操作简单， 成本相对较低，适合用于实验的研究和室内甲醛含量的检测。 该甲醛含量采集系统能够达到 m3的精度，并且将结果用液晶屏显示出来，当甲醛含量超过设定标准是发出
警告。
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关键词：

MSP430

电化学传感器

甲醛含量
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基于单片机的室内甲醛检测仪的设计
一 方案设计
实验以 MSP430F149单片机作为系统的核心， 通过按键控制液晶显示和驱动放大电路。
单片机的选择论证
方案一：采用 MC68HC05/08系列单片机对系统进行控制。 其乘法和除法指令
给编程带来了便利。但是其指令系统共有 89 条指令，不利于 CPU的执行速度。方案二：采用 MCS-51系列单片机对系统进行控制。 MCS-51系列单片机采用哈佛体系结构，其程序存储器和数据存储器独立编址。 7 中寻址方式， 111 条系
统指令，操作简单适合于简单系统。
方案三： MSP430F149单片机内部资源比 51 单片机丰富，并且具有可以调节
的晶振频率，是编程更为灵活。
综上所述由于设计的系统简单，所以选择方案三。
综上所述选择方案一。
传感器的选择论证
检测室内甲醛含量的方法有许多种，以下表格给出一些典型的方法和其特
点。
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方法
电化学传感器法

优点
操作简单快速便携方便

缺点
易受其他气体干扰，
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可调激光吸收光谱法
灵敏度高
仪器要求工艺高，价格过
高
差分光学吸收光谱法
灵敏度高
需要很长光程方可达到
要求的灵敏度
窄带吸收法
灵敏度高
需要很长光程方可达到
要求的灵敏度，不适合现
场检测
衰荡腔光谱法
灵敏度高
光路复杂，成本高
甲醛电化学传感器的主要技术指标如下：
测量范围： 0 — 10ppm
响应时间 :
小于 50秒
最大负荷： 50ppm
输出信号： 1200±300Na/ ppm
分辨率： ppm
根据以上表格和电化学传感器的主要技术指标，选择电化学法进行实验。
CH2O/M-10型号的甲醛电化学传感器。
人机模块的选择论证
方案一：采用独立按键和数码管作为人机接口。编程简单可行，但是显示过
于枯燥，独立按键不利于人机交互。
方案二：采用 4*4 键盘和 LCD1602作为人机接口。 4*4 具有 16 个按键，设
置更为灵活，具有字库使显示更加明了，编程简单。
采用方案二。
二 硬件电路设计
硬件设计部分：传感器接口电路设计，放大电路设计，外围模块的电路设计（电
源模块，液晶显示模块，无线模块，键盘模块，串口通信模块等）
以单片机为核心， 接收到传感器经过接口电路、 信号放大电路后的的信号， 在单
片机内部集成的 AD对数据进行采样，编写程序对数据进行处理，将数据结果即
甲醛的浓度输出，并且，如果甲醛的含量超标则报警。
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