基于气体检测的智能换气控制系统

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1、仪器及系统课程设计目录目录1基于气体检测的智能换气系统2一．设计背景2二．系统组成22.1设计思路22.2系统性能指标32.3系统主要功能3三．电路组成及原理33.1二氧化碳浓度传感器模块43.2温湿度传感器模块53.3粉尘浓度传感器模块83.4STC12C5628AD单片机103.5晶振电路133.6复位电路133.7电源电路143.7.1LM7805稳压电路143.7.2LM2941稳压电路143.8控制电路153.8.1继电器控制电路153.8.2报警电路153.9整体电路图16四．程序设计174.1软件流程图17五．心得体会18附录：程序代码1931仪器及系统课程

2、设计基于气体检测的智能换气控制系统一．设计背景空气是人们赖以生存的基本物质，与人民的生活息息相关。在高速发展的今天，工业和各种新能源企业的发展，导致大气污染严重，人们生活也日益危险。因此，研究新型的智能换气系统和装置是具有重要意义的。为了改善公共场所换气系统不间断恒功率工作的浪费现象，达到了节能减排的目的；通过对有毒气体粉尘检测，对公共场所安全有了一定的保护；通过检测湿度来控制除湿装置的工作，减少了空气中微生物的数量。这些都改善了人们的生活环境，也提高了人们的生活质量。该系统可广泛的利用在人民的日常生活中。二．系统组成智能换气控制系统主要有二氧化碳浓度传感器、SHTXX数

3、字温湿度传感器、DSM501粉尘检测传感器、除湿器电路、排风扇电路、报警电路及单片机控制电路。系统原理框图如下：换气风扇STC12C5628AD二氧化碳传感器报警器（显示位置）有害气体传感器除湿装置湿度传感器图1智能换气系统原理框图1、设计思路智能换气系统的设计思路：在外界信息采集上分为三个部分，首先是利用二氧化碳传感器采集31仪器及系统课程设计环境中的模拟信号，通过单片机STC12C5628AD自带AD模块转换成数字信号，在程序控制下通过函数得出现在的二氧化碳浓度，如果超过设定的阈值。将开启排气扇改善当下环境。其次，利用温湿度传感器，采集当前的湿度值，通过IIC通信读取

4、当前的湿度值，当其超过阈值，通过继电器电路开启除湿器。最后利用粉尘传感器，时刻监测环境中的其他有害气体的浓度，一旦粉尘浓度超标，将开启报警系统。1、系统的性能指标1．实时检测空气中的二氧化碳浓度（1%以内），依据浓度的大小改变风扇的功率大小2．湿度传感器监控空气的湿度（40%~50%），决定是否开启除湿器3．监控烟尘的浓度，当浓度达到一定范围（大于1mg/立方米），报警器开启2、系统主要功能1．实时监测二氧化碳的浓度，在二氧化碳超过指标时，依据二氧化碳的浓度大小来自动的调节排气扇的功率，直至二氧化碳的浓度恢复到正常水平。2．温湿度传感器在采集到当前的温湿度时，通过对温度的

5、分析，决定当前湿度下是否采用除湿器。使当前的湿度更适于人的主观感觉。3．粉尘浓度传感器主要是针对该环境下的烟尘和煤气浓度的检测，防止发生爆炸和窒息，一旦空气的粉尘达到阈值将开启报警器，同时开启排气扇将最大限度的加强空气的交换流量。三．电路组成及原理智能换气系统原理如图2所示：图2：系统原理图31仪器及系统课程设计主要模块：1、二氧化碳浓度传感器模块该模块是由LM393、MG811二氧化碳气体感应探头集成的，模块上有温度补偿电阻，信号放大微调旋钮，TTL信号输出灵敏度调节旋钮。另外在的输出信号上可以选择TTL电平输出和模拟信号输出。其主要的特点有：（1）具有TTL电平信号输

6、出指示，工作电压信号灯指示；（2）双路信号输出（模拟量信号和TTL电平信号）；（3）TTL电平输出有效信号为低电平。（当检测气体浓度超过设定值时，输出低电平时信号红色指示灯亮，改口可直接接单片机IO）；（4）模拟量输出电压0~2V，浓度越低输出电压越高；（5）对二氧化碳具有很高的灵明度和良好的选择性；（6）具有长期的使用寿命和可靠的稳定性；（7）快速的响应回复特性；（8）陶瓷探头可以插拔设计，方便更换，隔热散热更好；（9）带温度补偿输出，标称温度环境下Tcm输出为VCC/2电压，当环境温度变化时，输出电压信号变化，温度变化量转换为对应电压输出变化量，从而通过程序补该温度变

7、化量，控制探头更有效的检测。MG811型工作原理：31仪器及系统课程设计本传感器采用固体电解质电池原理，由下列固体电池构成：空气，Au

8、NASICON

9、

10、碳酸盐

11、Au,空气，CO2当传感器置于CO2气氛中时，将发生以下电极反应：负极：2Li++CO2+1/2O2+2e-=Li2CO3正极：2Na++1/2O2+2e-=Na2O总电极反应：Li2CO3+2Na+=Na2O+2Li++CO2传感器敏感电极与参考电极间的电势差（EMF）符合能斯特方程：EMF=Ec-(RxT)/(2F)ln(P(CO2))上式中：P(CO2)—CO2