基于单片机的气体检测系统设计与实现

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1、·44·工业仪表与自动化装置2010年第4期基于单片机的气体检测系统设计与实现俞俊赟，杨建华，唐忠林，崔博(西北工业大学自动化学院，西安710072)摘要:介绍了基于单片机的气体检测系统设计方案，阐述了系统结构、硬件组成和软件设计，实现了对一氧化碳、硫化氢和甲醛3种毒害气体的实时检测，并通过实验校准验证。该系统具有体积小、成本低、工作可靠等特点，适用于现场环境安全检测。关键词:单片机;毒害气体;检测系统中图分类号:TP206文献标志码:A文章编号:1000－0682(2010)04－0044－03Designandimplementationo

2、fgasdetectingsystermbasedonmicrocontrollerYUJunyun，YANGJianhua，TANGZhonglin，CUIBo(CollegeofAutomation，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi'an710072，China)Abstract:Thispapermainlyintroducestheprinciple，thedesignofhardwareandsoftware，andtheentireapplicationprocessofakindofgas

3、testingsystembasedonmicrocontroller．PoisongascontainedCO，H2S，CH2Ocanbemeasuredbythissystem．Thesystemwascorrectedbyexperimentation．Thesys-temissmall，cheapandreliable．Itismainlyappliedinsomeindustryscenepositionmonitoring．Keywords:microcontroller;poisongas;testingsystem0引言随着我国经

4、济发展，工业也得到了迅速的发展，但在工业生产过程中排放的废水、废气、废渣以及城市垃圾对环境造成了污染。其中，由于空气污染所造成的经济损失和人群的发病率是最高的，原因都是由于空气中毒害气体含量超过其最小允许浓度而造成的。该文设计实现了对一氧化碳、硫化氢和甲醛等3种毒害气体的检测系统，可实时显示现场气体浓度，起到安全示警的作用。感器信号调理电路，A/D转换电路，单片机控制电路，键盘输入，液晶显示电路及USB接口电路组成。首先，电化学传感器将检测到的气体浓度转换成相应大小的模拟信号，经A/D转换电路转换成数字信号，由键盘输入控制单片机将数据采集的采用

5、值进行选择和处理运算，并将气体浓度值进行显示、保存，并通过USB接口电路上传到上位机(PC)进行实时监控。2系统硬件电路设计［1］1气体检测装置总体结构作为一个典型的智能检测系统，它应包括数该装置的总体结构如图1所示。图1气体检测装置总体结构由图1可以看出，该气体检测系统由电化学传收稿日期:2010－01－25作者简介:俞俊赟(1984)，男，浙江新昌人，硕士研究生，研究方向为检测技术与自动化装置。据的采集、变换、处理等环节，硬件设计主要包括CPU的选型，传感器的选择，A/D转换芯片的选择，电源电路、显示电路、报警断电控制电路以及红外遥控和

6、上传通信电路等的设计。2．1CPU的选择该文设计的气体浓度测量装置采用单片机构成的具有判断、运算和控制能力及存储、显示功能的智能仪表，它所处理的信息量和复杂程度不是太大，采用8位单片机足可满足设计要求，在此选择了AT-MEL公司的COMS工艺的低功耗单片机AT89S51［2］。2．2电化学传感器选择及调理电路设计2010年第4期工业仪表与自动化装置·45·电化学传感器［3］与被测气体发生电化学反应并产生与气体浓度成正比的电信号，再加上必要的信号调理，就可以完成气体实时连续检测。该系统主要实现对一氧化碳、硫化氢及甲醛的检测，故选择CO/CF－20

7、0、H2S/M－100、CH2O/C－10这3种电化学传感器。2．2．1电化学传感器性能指标CO/CF－200电化学传感器主要性能参数:测量范围0～200ppm;输出信号(500±100)nA/ppm;分辨率0．1ppm。H2S/M－100电化学传感器主要性能参数:测量范围0～100ppm;输出信号(700±140)nA/ppm;分辨率0．1ppm。CH2O/C－10电化学传感器主要性能参数:测量范围0～10ppm;输出信号(－800±200)nA/度的瞬变。传感器在存储时，必须将敏感极和参考极短接，只有在准备使用时才能将短接线去除。在使用中，

8、当仪器关闭时为了保持传感器处于“准备工作”状态，必须将参考极和敏感极短接在一起，否则传感器需要一个很长的启动时间。在电路中使用一个场效应