便攜式語音環境參數測試儀設計
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人們健康意識和環保意識的逐漸增強使環境參數及其對身體的影響日益受到關注。然而現實生活中人們常常身處煤氣、香煙、酒精等有害氣體的包圍之中，但因沒有合適的測量儀器或因專業的測量儀器過于昂貴而不能方便地得知身邊環境中的各種參數值，因而無法知曉環境參數是否會對身體或環境構成危害。這里介紹一種多功能環境測量儀的設計方法，該測量儀廉價、實用、便攜，并有語音播報測量值及有害氣體越限報警等多種功能。
2 總體結構與工作原理
該測量儀以凌陽16位單片機SPCE061A為控制核心，光線、溫度、濕度、氣體傳感器將獲得的環境信息量轉換為模擬電信號，經A／D轉換器轉換為對應的數字信號后交由CPU處理；CPU實時計算測量值并將結果送液晶顯示器顯示，同時進行語音播報。
設有鍵盤、紅外接收電路、人工復位和自動上電復位以及硬件看門狗電路。SPCE061A內部帶有A／D、D／A轉換模塊，可以方便地實現模／數轉換和語音播報功能。系統總體結構如圖1所示。
3 硬件電路設計
3．1 溫度光線模塊
溫度傳感器采用R450型負熱電阻，光線傳感器采用高靈敏度光敏電阻，該溫度傳感器和光線傳感器線性化較好，尤其在室內環境下，且阻值隨外界物理量的變化較明顯，因而可省去中間放大電路直接與單片機10A端口相連。光線溫度測量模塊電路如圖2所示。整個電路由6 V電池供電，2 V的穩壓管為A/D轉換電路提供2 V基準電壓．可調電阻R1用來校準由溫漂和電源電壓降低引起的基準電壓的降低，R4與R6串聯，光線強度的變化通過風分壓值的變化反應，并輸入到單片機的 IOAO端口，進行A/D轉換。IOA端口設置為懸浮輸入口，在單片機中定義變量iLM，光線測量得到的電壓數據存放在iLM中，并根據iLM判斷光線太強、太弱還是柔和。每1 ms取1次A/D轉換數據，共取10次是為在100 Hz的自然光的一個周期中都能取到數據。取10次測量平均值查表得到光強。溫度測量與光線測量原理基本相同。該模塊電路原理如圖2所示。
3．2 氣體測量模塊
新型半導體氣體傳感器TGS2600能夠靈敏地感知空氣中的低濃度污染物的異味，如空氣中的低濃度香煙污染物和其他異味，對H2、CO等有較高的敏感度。該傳感器能檢測到幾個ppm級H2含量，傳感器基本測量電路如圖3所示。此傳感器要求有兩個電壓輸入：加熱器電壓VH和電路電壓VC1。加熱器電壓VH加于集成加熱器上以保持傳感器在一個特定的最佳感應溫度。電路電壓VC1被加載以便于測量與氣敏元件串聯的負載電阻電壓Vout。輸出電壓經IOA4端口直接輸入單片機進行A／D轉換。
3．3 濕度測量模塊
由于濕度傳感器HS1101是電容式的，所以要測量其電容值，利用單片機無法直接讀到，但利用SPCE061A的Feed-back功能可測得HS1 101所在RC電路的工作頻率，這樣就可計算其電容值。為減小誤差，利用固定電容C6和電阻Rs構成另一個Feedback電路作為濕度傳感器 HS1101的基準，如圖4所示。根據圖4中的參數，為使濕度傳感器HS1101的工作頻率盡量接近10 kHz，選擇一只620 kΩ的電阻和HS1101形成Feedback1；390 pF的電容作為基準和另一只620 kΩ電阻形成Feedback2。
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