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基于单片机的室内甲醛检测仪的设计.pdf
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基于单片机的甲醛浓度检测仪的设计
1
目录
1 引言…………………………………………………………………………………………………………3
1.1 甲醛的特性及危害………………………………………………………………………………………3
1.2 甲醛的来源………………………………………………………………………………………………3
2 总体设计方案………………………………………………………………………………………………3
2.1 系统设计方案基本要求…………………………………………………………………………………3
2.2 系统设计思路……………………………………………………………………………………………3
3 系统设计方案论证…………………………………………………………………………………………4
3.1 方案一:基于普通 51 单片机和国产 MQ138 传感器的设计方案………………………………………4
3.2 方案二基于增强型单片机和进口传感器的设计方案…………………………………………………4
4 单片机甲醛检测技术………………………………………………………………………………………4
4.1STC12C5A60S2 单片机……………………………………………………………………………………4
4.2LTC1049CN8 运算放大器…………………………………………………………………………………5
4.3LCD1602 液晶屏 …………………………………………………………………………………………6
4.4 甲醛传感器………………………………………………………………………………………………6
5 系统硬件部分设计…………………………………………………………………………………………7
5.1 系统整体电路原理………………………………………………………………………………………8
5.1.1 系统放大电路设计……………………………………………………………………………………8
5.1.2 系统单片机及显示电路设计…………………………………………………………………………8
5.1.3 系统报警电路设计……………………………………………………………………………………9
6 系统软件部分设计…………………………………………………………………………………………10
7 系统硬件仿真测试…………………………………………………………………………………………11
8 误差分析及改进方法………………………………………………………………………………………12
9 设计总结……………………………………………………………………………………………………13
致谢……………………………………………………………………………………………………………13
参考文献………………………………………………………………………………………………………13
2
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
[1]
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。 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
[2]
神经紊乱等。
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
[3]
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
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