基于51单片机的室内甲醛测试系统.doc
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2024-05-11
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基于 51 单片机的室内甲醛测试系统
甲醛是一种具有刺激气味的无色气体，也是一种潜在的致癌物质，对人体健康有较大的危害，许
多疾病的诱发都与甲醛有关，如哮喘，白血病等。甲醛浓度在每立方米空气中达到 0．06－0．07mg
／m3 时，儿童就会发生轻微气喘。当室内空气中甲醛含量为 0．1mg／m3 时，就有异味和不适感。
达到 0．5mg／m3 时，可刺激眼睛，引起流泪，它对人体健康的危害不容忽视。单片机具有通用性强
、体积小、价格低、稳定可靠等突出优点,在智能产品、测控系统等领域得到广泛的应用。本文设计
的测试仪可现场可直接显示甲醛浓度值。当其浓度值小于国家规定的标准值（可按键修改）时绿灯亮
，可以入住，当超过规定的室内居住标准值时红灯亮开始报警提醒人们暂时不要入住。
1. 硬件介绍
基于单片机的室内甲醛测试仪由单片机系统，显示电路，功能键盘，甲醛传感器，测量电路及 3
位半双积分 A/D 转换器，报警输出电路构成。系统结构：
1. 1 测量电路
测量电路由 CH20/S-10 甲醛传感器，I/U（电流/电压）变换器 RCV420 芯片，5G14433A/D
转换器等组成。
甲醛传感器由甲醛探头，CH20 传感器组成。当空气被内部的采样系统吸收后，将产生的电流信
号与相连产生一个与甲醛浓度成正比的电流，该电流经过 4~20MA 甲醛模块的信号调理，与 I/U 变换
器 RCV420 芯片转换成 0~5V 的电压，该电压经过 5G14433A/D 转换器，与 8051 单片机相连，在
显示器上显示出甲醛的浓度值，当超过国家规定的标准时进行报警。CH20/S-10 的相关参数如下：
电化学工作原理；量程：0-10PPM；最大过载浓度：50PPM；最小分辨率：±0.05PPM；工
作寿命：3 年；灵敏度：1200±300nA／ppm，4~20MA 甲醛模块；工作温度：-20～45，
响应时间（T90）：＜50s。
Burr-Brown 公司生产的 RCV420 精密 I/U 变换器能将 4~20mA 的环路电流变换成 0~5V 的电
压输出。作为一种单片集成电路具有可靠的性能和很低的成本。除具有精密运放和电阻网络外，还集
成有 10V 基准电压源。在不需要外调整的情况下，可以获得 86dB 的共模抑制比和 40V 的共模电压
输入。在全量程范围内输入阻抗仅有 1.5V 的压降，对于环路电流具有很好的变换能力。其芯片引脚
分布及内部结构图。
在使用中 10、11 和 12 脚相连，2、5 和 13 脚相连接地，14 和 15 脚相连接，作为 0~5V 电压
信号的输出端，当需要调整增益时 14 和 15 脚之间接入电位器来调整增益，但这样会减小共模抑制比
，减少量是增益增加 1%，共模抑制比将减少 6dB，因此我们在使用时一般直接将 14 和 15 脚短接，
7 和 8 脚悬空，4 和 16 脚分别接一个 1μF 的电容接地，IN+或 IN-端接输入的电流信号，一般
情况下，只使用一端，具体使用那端取决于输入信号的极性和所需输出电压的极性，我们在使用过程
中，使用的是 IN+端。
1.2 5G14433A/D 转换器
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