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基于单片机的室内甲醛检测仪的设计毕业设计.doc

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基于单片机的室内甲醛检测仪的设计

　　摘　要：甲醛对人体危害极大，对此研究并设计了一种用于室内具有检测及

超限报警功能的甲醛智能测试仪。其设计方案基于 STC89C52 单片机，选择英国达

特公司的甲醛传感器。系统将传感器输出的电流经放大后信号通过 A/D 转换电路

调理后，经由单片机进行数据处理，最后由 LCD 显示甲醛浓度值。

　　关键词：甲醛、STC89C52、传感器、A/D、LCD1602 液晶

1.引言

1.1 甲醛的特性及危害

甲醛是一种无色，有强烈刺激性气味的气体。易溶于水、醇和醚。甲醛在常

温下是气态，通常以水溶液形式出现。其 37%的水溶液称为福尔马林，医学和科

研部门常用于标本的防腐保存。在我国有毒化学品优先控制名单中甲醛列居第二

位。甲醛已被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。

[1]

甲醛能与蛋白质结合，

吸入高浓度甲醛后会出现呼吸道的严重刺激和水肿、眼刺痛、头痛，也可发生支

气管哮喘皮肤直接接触甲醛，可引起皮炎、色斑、坏死。经常吸入少量甲醛，能

引起慢性中毒，出现粘膜充血、皮肤刺激症、过敏性皮炎、指甲角化和脆弱等。

全身症状有头痛、乏力、心悸、失眠、体重减轻以及植物神经紊乱等。

[2]

1.2 甲醛的来源

1.室内装修所用的合成板材，如胶合板、细木工板、高密度板、刨花板。这

些板材中甲醛起胶合剂、防腐剂的作用，主要用于加强板材的硬度、防虫、防腐。

板材中残留的和未参与反应的甲醛逐渐向周围环境释放，是室内空气中甲醛的主

要来源。

2.用合成板材制造的家具，厂家为了追求利润使用不合格的板材，再粘贴面

材料时使用不合格的胶水，造成家具中甲醛含量超标。

3.含有甲醛成分并有可能向外界散发的各类装饰材料，如壁纸、地毯、油漆。

2.总体设计方案

2.1 系统设计基本要求

本次设计的主要内容是设计一种基于单片机的室内甲醛检测仪，主要利用单

片机和放大电路对甲醛传感器的输出信号进行采集处理。

设计基本要求：

1.快速检测功能：当将仪器至于封闭环境时能快速测出甲醛浓度并显示。

2.超标报警功能：当甲醛浓度超出国标时给予报警提示。

2.2 系统设计思路

随着现代电子技术的迅速发展，传感技术已形成一个独立的新兴的高科技领

域。传感器的高度自动化、微型化与集成化，减少了对使用者环境和技术的要求，

其便携式的特点尤其适合于野外、现场分析的需要。本设计拟采用英国达特公司

生产的CH20甲醛传感器，传感器的贵金属电极与挥发的甲醛气体发生反应，产生

与挥发的甲醛浓度成正比的电信号。由于甲醛传感器产生的电信号十分微弱，不

能直接与控制电路相连接使用，我们将其首先经过一个放大电路，将信号放大，

再经过模／数转换器将模拟信号转换成数字信号，在单片机电路的作用下，通过

LCD将空气中甲醛含量的浓度用数字显示出来。

创新点：

1.使化学检测转化为电信号检测。

2.应用单片机来显示最后结果，成本低。

3.设备便于携带，操作简单。

4.实现单片机控制的智能化。

3 系统硬件电路设计

3.1 主控器 AT89C52

实物图：

AT89C52 是 51 系列单片机的一个型号，它是 ATMEL 公司生产的。

AT89C52 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 8k bytes 的可反复

擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），

器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51

指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，功能强大的

AT89C52 单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。

　 AT89C52 有 40 个引脚，32 个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内

含 2 个外中断口，3 个 16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口，2 个

读写口线，AT89C52 可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S 系列

的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起，特

别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。

兼容 MCS51 指令系统

· 8k 可反复擦写(>1000 次）Flash ROM

　　 32 个双向 I/O 口 · 256x8bit 内部 RAM

　　· 3 个 16 位可编程定时/计数器中断，时钟频率 0-24MHz

　　· 2 个串行中断 · 可编程 UART 串行通道

　　· 2 个外部中断源 · 共 6 个中断源

　　· 2 个读写中断口线 · 3 级加密位

全双工增强型 UART。

3 个 16 位定时/计数器，T0、T1（标准 80C51）和增加的 T2（捕获和比较）。

全静态工作方式：0～24MHz。

3.2 模数转换电路 ADC0809

3.2.1 ADC0809 的性能特性

ADC0809 是带有 8 位 A/D 转换器、8 路多路开关以及微处理机兼容的控制逻

辑的 CMOS 组件。它是逐次逼近式 A/D 转换器，可以和单片机直接接口。

ADC0809 由一个 8 路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个 A/D 转换器和

一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通 8 个模拟通道，允许 8 路模拟量分时

输入，共用 A/D 转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存 A/D 转换完的数字量，

当 OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。

ADC0809 各脚功能如下：

D7-D0：8 位数字量输出引脚。

IN0-IN7：8 位模拟量输入引脚。

VCC：+5V 工作电压。

GND：地。

REF（+）：参考电压正端。

REF（-）：参考电压负端。

START：A/D 转换启动信号输入端。

ALE：地址锁存允许信号输入端。

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