基于51單片機的室內多功能檢測儀的研究

3 CO和甲烷測量模塊

　　采用半導體氣體傳感器SB-500測量CO和甲烷，SB-500在高低溫周期變化過程中工作時，傳感器輸出信號受溫度影響，高溫時感應甲烷氣體，低溫時感應CO氣體，高溫0.9V＊5秒，低溫0.2V＊15秒，因此工作電壓為高電平為0.9V，低電平為0.2V的方波，占空比為1：3，周期20S。該方波通過設置單片機內部定時器T0的參數，由單片機的并行端口輸出，再經12V供電的放大電路放大。半導體氣體傳感器SB-500的輸出接單片機的外中斷，當CO濃度超標時，被高、低電平加熱的SB-500的電阻會降低，經過分壓和調整分壓電阻達到外中斷請求電平向單片機請求中斷，通過中斷處理程序實現超標報警。由于高、低電平加熱SB-500時呈現的電阻不同，采用不同的分壓電阻分壓以實現中斷請求電平，因此需通過單片機控制電子開關自動切換CO和甲烷的測試和報警。如圖2：

圖2

4.甲醛測量模塊設計

　　室內甲醛污染對人身體健康影響較大，標準規定的方法絕大多數是化學分析法，使用的手段是實驗室分析儀器，主要有比色計、分光光度計，化學滴定、氣相和液相色譜。但這些方法難做到現場實時控制，費力費時，過程復雜，大多數過程是人工操作，成本高，自動化程度低。隨著傳感器和計算機技術的不斷發展，現已有了基于電化學的便攜式甲醛測試儀，并且測試測試范圍、分辨率、精度、穩定性已接近標準要求，因此該設計可選用基于電化學原理的甲醛傳感器，其原理是空氣中的甲醛在電極下發生氧化反應，產生的擴散電極電流與空氣中的甲醛濃度成正比。通過檢測放大電路和放大倍數的調整，經A/D轉換后送單片機。由單片機現場自動控制檢測并顯示甲醛濃度。實際制作時，考慮到甲醛測試成本高，可將甲醛測試做成一個單獨模塊，儀器端安裝外接插頭，需要時外接即可。

5 軟件設計

　　軟件運用模塊化設計，采用匯編語言與C語言混合編寫，包括主程序和中斷程序，有初始化模塊、數據采集與處理模塊、顯示模塊、中斷模塊、系統測試與報警模塊。初始化是對外部接口、定時器等部件初始化;數據采集和數據處理模塊是完成溫濕度和甲醛的測量對其分析處理;顯示模塊將循環顯示溫濕度和甲醛含量;中斷控制模塊完成CO和甲烷的超標報警;系統測試模塊是檢查系統各模塊、溫濕度模塊等是否正常，出現異常報警的自診斷功能。流程圖如下：

圖3

6 結論

　　該儀器是適合家庭用的環境測量與安全報警的便攜式儀表。隨著甲醛傳感器價格降低、家居全裝修增多，人們對生活質量要求的提高，這種多功能測試儀將會有更廣泛的應用前景。本文的創新點在于集室內環境與安全報警為一體，并考慮到甲醛的成本較高，將甲醛的測試做成一個獨立的模塊，儀器設有外接頭，需要時外接，或選用市場上的便攜式甲醛測試儀配套使用。