打造多參數居室氣體檢測儀，助力智能家庭

3.1.3 CO和CO₂檢測模塊

首先CO₂的檢測使用二氧化碳傳感器TGS4161，該傳感器是一個新型的固體二氧化碳傳感器，它具有小型化和低功耗等特性，二氧化碳濃度為350~10000ppm時，均可用TGS4161進行檢測，從而使其適合室內空氣的控制設備。二氧化碳的敏感原件由兩個固體電解質組成，結合一個印制在基板上的RuO2加熱器。通過檢測兩個電極之間電動勢的變化來測試二氧化碳氣體的濃度。傳感器電容的頂部含有沸石目的是防止其它氣體的干擾。

其次，對于CO的檢測，采用的是7E/F三電極電化學傳感器，該型傳感器輸出線性范圍寬，線性穩定，額定輸出為0.1uA/ppm, 最小分辨率為0.5ppm,測量的最小范圍和最大范圍分別為0～20ppm和0～1000ppm。

CO的測量范圍是：0～150mg/m³

CO的最大測量范圍轉換為ppm是：Ymax=150/1.25=120（ppm）

轉換為傳感器輸出的最大電流為：Imax=0.1×120=12（uA）

輸出的電流分辨率為：Ii=0.1×0.5=0.05（uA）

由此可得出其檢測精度為：ε= 0.5ppm/120ppm×100%=0.42%

3.1.4 室內光照度檢測

此模塊為新增加模塊，一方面考慮到室內光照對人體健康的影響，設計了光照度檢測模塊；另一方面在智能化家庭居室中該模塊可以和室內智能照明系統連接，當室內光照度降到某一極限值時自動開啟照明系統，而當光線較強時自動關閉室內照明系統，更環保、更節能。同時愛特梅爾（Atmel）公司提供的開發平臺EVK1100是一個基于AVR32 AT32UC3A單片機控制器的評估套件和開發系統。EVK1100本身配備一系列豐富的外設、內存，其中開發板上及配有光照、溫度等傳感器，本模塊的設計即采用該開發板上配有的光照傳感器。開發板上該部分采用光敏二極管實現，光敏二極管較硅光電池有許多優點,有很高的帶寬,價格便宜,特別是光電流與光照度之間呈較好的線性關系,因此它在光耦合隔離器、光學數據傳輸裝置和測試技術中得到廣泛的應用。除此之外，也能使EVK1100開發板上已有資源得到充分利用！

3.1.5 電源模塊

由于該設計中所用芯片驅動電壓大小不同，所以設計了電源模塊，完成各部分所需電壓的轉換，保證芯片的正常工作。系統各個模塊需要使用5V、3.3V、1.8V等，特別是主芯片AT32UC3A所需要的電壓。因此該系統設計采用一個電源轉換模塊將電源板輸出的穩定12V電源轉換為所需要的電壓。其中采用MAXl659將+12V轉換為+5V和+5V_P，并通過程序控制該芯片的工作．從而控制了后續所需的+5V_P電壓的任何電路；用MAXl658芯片將+5V轉換為+3.3V_P，并控制該芯片的工作，控制后面需要+3.3V_P電壓的任何電路；采用MIC-5207芯片將+5V轉換為+3.3、+1.8V，供后面電路提供電源。每一個轉換后的電壓都用了一個發光二極管的亮滅來檢查這些芯片是否正常工作，亮表示工作正常，反之則表示此轉換器有問題(損壞)。

3.1.6 鍵盤控制單元

系統的鍵盤控制單元有5個按鍵組成，分別為：系統設置鍵、選擇確定鍵、氣體種類設置鍵、氣體濃度上限加10鍵、氣體濃度上限減10鍵，這幾個按鍵用于選擇待檢測氣體和設置目標氣體的報警上限值。其中“系統設置鍵”用于告訴系統進入中斷，設置氣體濃度超限值；“氣體種類設置鍵”用于選擇設置上下限氣體的種類；“氣體濃度上限加10鍵”用于設定目標氣體的上限濃度加10ppm；“氣體濃度上限減10鍵”用于設定目標氣體的濃度上限減10ppm；“確定鍵”用于確定系統設置完成。

3.1.7 聲光報警單元

聲光報警單元由蜂鳴器與發光二極管組成。當所測量氣體濃度達到報警上限時，相應的紅色發光二極管點亮，同時蜂鳴器發出急促不連續響聲，實現聲光報警，提醒用戶及時采取相應措施。

3.1.8 LCD液晶顯示模塊

EVK1100開發板上配有4×20的字符型液晶顯示模塊DIP204-4e (PWM可調節背光) 。主要有LCD顯示器、控制器、驅動器等電路組成。液晶模塊主要用于顯示待測氣體實際濃度值和檢測的具體時間顯示。

3.1.9 時鐘模塊

此系統需要記錄測量發生的時間，所以需要時鐘芯片來記錄在不同時間的監測數據，因此我們在系統中加入了時鐘芯片。對時鐘芯片的要求首先是低功耗，其次是編程簡單，縮短程序開發時間，實際上也就縮短了系統用于實際生產所用的開發周期以及成本，在本設計中，我們選擇了DS1302時鐘芯片。時鐘芯片 DS1302內含一個實時時鐘/日歷和31字節靜態RAM，可以通過串行接口與單片機通信。而通信時，僅需要3個口線：（1）RES（復位），（2）I/O數據線，（3）SCLK（串行時鐘）。時鐘/RAM的讀/寫數據以一字節或多達31字節的字符組方式通信。其工作時功耗很低，廣泛應用于電話，傳真，便攜式儀器等產品領域。DS1302主要性能有：實時時鐘能計算2100年之前的秒、分、時、日、日期、星期、月、年的能力，還有閏年的調整能力；讀/寫時鐘或RAM數據時，有單字節和多字節傳送兩種方式；與DS1202/TTL兼容。DS1302引腳概述：X1,X2：振蕩源，外接32.768KHZ晶振；SCLK：串行時鐘輸入端。