第 4 章 基于 FPGA 的气敏数据采集后端的设计
4.1 引言
在第三章的工作中，我们设计并研究了作为气体传感系统核心的气体传感器，
制备的基于 MoS
2
/PbS 复合材料的气体传感器在室温条件下对 NO
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展现出较高的
响应值、较快的响应速度以及较好的可靠性，有望能在实际 NO
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气体监测中发
挥作用。由于气体传感器仅仅是将气体浓度变化转换为传感器的电阻变化，并不
能直接将当前环境的大气情况直观的反映给人们。因此，开发一套数据采集系统
用于采集传感器的电阻数据，对气体传感器的实际应用具有重要意义。并且为了
顺应“物联网”发展的潮流，将当前环境的气体浓度数据直接传输至手机端，将
有助于用户实时、便捷地监控所处环境的大气状况。在本章中，我们基于 FPGA
开发了一套气体传感器数据采集及无线数据传输系统，将开发的系统下载至
FPGA 开发板，并对该系统的实际 NO
2
探测能力进行了测试。
4.2 系统架构设计
为了实现对气体传感器的电阻数据采集、处理以及将数据直接传输至手机端，
将气体传感器数据采集及无线数据传输系统划分为气敏数据转换系统，数据处理
系统，数据传输系统，如图 4.1 所示。气敏数据转换系统主要实现将气体传感器
的阻值转换为 FPGA 能够处理的数字信号，该部分包括气体传感器模块，电阻-
电压转换模块，模数转换模块。数据处理系统主要负责气敏前端电阻数据的采集、
处理以及将数据打包成可供蓝牙发送的数据流，这部分系统包括 ADC 数据采集
模块，数据处理模块，数据存储模块，数据输出控制模块。数据传输系统主要实
现与蓝牙进行数据交互的功能，包括串口接口模块，蓝牙模块以及手机数据接收
模块。
