基于单片机的便携式有害气体检测装置毕业设计.doc

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1、基于单片机的便携式有害气体检测装置毕业设计目录第1章绪论11.1选题的目的和选题的意义11.2国内外研究现状11.3论文主要内容2第2章总体方案及元器件简介32.1MCU简介32.2模数转换器简介62.3液晶显示器的简介92.4MQ2及其测量电路的特点102.5MQ3特点及其测量电路原理122.6数据选择器142.7USB转接芯片142.8KEIL软件简介152.9PROTUES仿真软件简介16第3章硬件设计163.1最小系统的实现163.2信号采集电路183.2.1关于气体浓度单位的说明193.3A/D转换设计203.4按键设计214

2、53.5LCD1602液晶显示设计223.6差动放大器与滤波电路设计223.7通信电路设计233.7.1串口通信基础理论233.7.2两种常用接口方式233.7.3通信模块电路设计24第4章软件设计254.1编译语言的选择254.2程序设计254.2.1A/D转换模块254.2.2按键模块264.2.3液晶显示模块274.2.4通信模块27第5章系统调试295.1软件仿真295.2硬件调试30第6章结束语31附录1：硬件设计原理图32附录2：PROTEUS仿真33附录3：PCB（112MM*160MM）34附录4：单片机程序35致谢44

3、参考文献454545中北大学信息商务学院毕业设计说明书第1章绪论1.1选题的目的和选题的意义随着我国经济的快速发展，全国机动车辆数量和驾驶员人数猛增，在各种密闭的移动舱室环境中，由于舱室空间较小，密闭性较强，强制通风虽然可在一定程度上降低有害气体的浓度，但在某些作业条件下，有害气体浓度仍可维持在一定水平[1]。存在大量气体状态污染物，这些气体污染物以分子状态存在，大部分为无机气体，例如CO、NO2、H2S、LEL、VOC等。在行驶条件下，车内CO、SO2、NO2、H2S和总烃冬季高于夏季，而TSP和苯夏季高于冬季，CO2，甲苯的浓度无显

4、著性季节差异[2]。而长期接触低浓度CO者可出现头痛、头晕、耳鸣、无力、记忆力减退及睡眠障碍灯神经系统症状；NO2虽不溶于水，但可经O3氧化后与水结合形成酸，它对肺组织可产生剧烈的腐蚀和刺激作用，使肺泡毛细血管通透性增加，进而形成肺水肿，并可启动细胞膜质过氧化作用，进一步导致细胞膜结构损伤和功能障碍；其他气体如NH3被大量吸入后可出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽等，并伴有头晕、头痛、恶心、呕吐、乏力等,甲醛也有潜在的致癌危险性[3-5]。汽车内有害气体的污染主要由苯、甲苯、二甲苯、甲醛、丙酮等有机溶剂蒸气造成。有害气体主要来自于两个方面，

5、首先是汽车本身的内饰件。目前我国家庭汽车市场的需求十分旺盛，很多厂家的汽车下了生产线就直接进入市场。如果总装厂对汽车零部件的质量把关不严格，不符合环保要求的塑料件、地毯、车顶毡、座椅等会直接造成车内的空气污染。其次是源于车主选择的汽车装饰。含有有害物质的真皮、海绵、地胶、地垫、黏合剂等不同程度地造成车内的空气污染，威胁到人体健康[6,7]。1.2国内外研究现状日本在车内气体检测方面研究起步较早。自1962年，日本学者Seiyama等人首先报道了半导体金属氧化物的气敏特性，并进一步做了理论研究，他们首先导入了气体检测器(GasDetect

6、or)概念。而后，各国研究者相继在这方面做了大量工作。上个世纪七八十年代，日本株式会社电装设计出了一种基于粉尘有害气体的传感器的车载空调控制系统，这种系统能控制车内在粉尘有害气体较多情况下启动空调系统换气[8]。45中北大学信息商务学院毕业设计说明书1992年，意大利的Palazzetti等人申请了关于应用于为车内空调提供控制信息的传感器单元的系统专利；1996年，加拿大Sorensen等人研究提出了基于气体传感器的车内污染控制理论方法与系统设计；2005年，韩国HWANGIN．SUNG等人设计出一种应用于汽车或室内的多种传感器集成系统

7、，它集成了温度检测、湿度检测、气体检测等多种功能，它可以应用于有限空间的空气参数提取，并应用到相应控制系统中[9]。在气体检测方面的研究近些年在国内外进展很快，但也问题不少，如检测精度灵敏度稳定性有限[10]。国内目前有人研制出采用气体类检测模块，通过无线遥测的方法，使远方的监测站可靠地获得移动舱室内各种有害气体的环境数据。该系统采用无线遥测技术实时采集和记录车辆在静止和行进过程中舱室内的有害气体、温湿度等状态参数和环境参数，以便分析有害气体对舱室人员身心健康的影响[11,12]。系统可实时监测静止及移动中密闭舱室环境中的多项指标，测试

8、数据可全部存储，同时能通过无线方式实时传送到数公里外监控车上的监测中心。 测试方法是让监测系统事先把有害气体监测仪安装在舱室内的固定位置上，在监测过程中监测仪将采集到的信号一方面进行本地存贮，另一方面通过R