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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恒电位电路原理

甲醛传感器
传感器接口电路
信号放大电路
AD转换
MSP430F149报警部分
系统总流程框图
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基于单片机的室内甲醛检测仪的设计
由甲醛传感器的工作原理可知，甲醛气体扩散至传感器内部，在与传感器内部的
溶液发生氧化还原反应，工作电极的表面电极被消耗，转移一定量的电子数目，
从而产生电流信号，产生的电流为微安级。由于信号的产生，甲醛传感器本身的
电位发生变化，导致工作电极与对电极表面的氧化还原反应变得不稳定，因此在传感器的测量电路里，应加入传感器的恒电位电路，以保证工作电极与参考电极之间的电压稳定。
在以下电路中U1B部分为恒电位电路，维持参考电压RET和工作电压WE之间的电压稳定，即使甲醛与内容溶液发生化学反应，WE电压依然稳定。
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恒电位电路图
放大电路原理
由于电压信号很微弱，需要进行信号的放大。如下图所示，该信号放大电路为二级放大，第一级放大U1的放大倍数最高可达100倍，并且可以通过R1调节放大倍数。第二级放大U2与第一级放大基本一致，由R2调节放大倍数，选择0—100的放大倍数。经过两级放大，已经可以满足要求。
信号放大电路图
测量电路
由于对电极CE和参考电极REF由恒电位电路控制，CE和REF之间的电压一直处于稳定状态。输出的电流信号经过R3，转换成电压信号。
传感器的测量电路电路图
外围模块设计
便携式甲醛检测仪的硬件外围模块主要包括液晶显示模块，键盘模块，电源
模块等。MSP430F149作为主控芯片，其外围设备有液晶显示模块，矩阵键盘模
块，内置AD转换模块以及电源模块。键盘模块用于输入和操作，显示模块用于
显示经过单片机处理过的数据。
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键盘模块
AD模块

显示模块
MSP430
F149
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供电模块
主控制器电路
液晶模块设计
采用1602液晶显示以显示数据
液晶显示电路设计
键盘界面设计
键盘模块是为了让用户输入数据，启动或暂停仪器的工作，实现人机互动。
设计采用4*4矩阵键盘。
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4*4矩阵键盘电路设计
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模数转换模块
MSP430F149自带模数转换模块，不需要另外设计，可以节省时间降低成本。
MSP430的ADC模块为12位，有12个模拟通道。
三软件设计
软件总体设计
采用C语言进行编程，方便快捷。通过按键启动仪器，如果需要可以设置甲
醛上限报警，整个系统由主程序，中断服务程序模块、数据处理模块和显示子程
序模块组成。
以下为系统流程图，供电后，按下启动按键即可进入主界面。在主界面里可
以选择需要控制的量。
基于单片