基于單片機(jī)的甲醛檢測(cè)器

余瓊 黃誠 余文釧 周琪森

摘要：本文主要從單片機(jī)檢測(cè)甲醛器軟件模塊與硬件模塊的設(shè)計(jì)與分析入手，立足于我國當(dāng)今社會(huì)發(fā)展條件下室內(nèi)甲醛空氣污染問題，以STC89C52單片機(jī)作為主控芯片，來實(shí)現(xiàn)高精度的甲醛檢測(cè)，護(hù)航人民群眾的身體健康。

關(guān)鍵詞：甲醛空氣污染; STC89C52C單片機(jī); 檢測(cè)甲醛濃度

一、相關(guān)技術(shù)的概述

（一）針對(duì)STC89C52單片機(jī)的介紹

STC89C52是一種超低功耗、高性能的CMOS8位微控制，并且擁有八K的最大容量的系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。在單晶芯片上，它擁有更靈活的八個(gè)CPU以及在系統(tǒng)可編程Flash，所以，STC89C52單片機(jī)可以給眾多的嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)帶來具有靈活性和高效性的解決方案。

（二）STC89C52單片機(jī)的結(jié)構(gòu)

其部分引腳功能介紹如下：

引腳P0（P0.0～P0.7）：形成八位漏極開路輸出，當(dāng)作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻;作為I/O用時(shí)，需加上拉電阻。

引腳P1（P1.0～P1.7）：形成一個(gè)漏極開路的八位準(zhǔn)雙向口或弱上拉電阻，每只引腳可接收八個(gè)TTL門電流。

引腳P2（P2.0～P2.7）：形成漏極開路的八位準(zhǔn)雙向口或弱上拉電阻，其中，P2串口為緩沖可以接收、輸出四個(gè)TTL門電流。

引腳P3（P3.0～P3.7）：形成了一個(gè)八位內(nèi)部的準(zhǔn)雙向口或弱上拉電阻，其中，P3可以看作是輸入端口。

引腳XTAL（L2與L1）：可以外接晶振的引腳，作為內(nèi)部振蕩電路和時(shí)鐘工作電路的輸入端。

二、基于STC89C52C單片機(jī)的甲醛檢測(cè)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）總體設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的便攜式甲醛檢測(cè)系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)加軟件系統(tǒng)組成，實(shí)現(xiàn)空氣中甲醛濃度檢測(cè)功能，其硬件系統(tǒng)主要為STC89C52C、LCD12864、MQ138氣體傳感器，軟件系統(tǒng)主要包括各硬件驅(qū)動(dòng)程序、判斷程序、系統(tǒng)休眠程序。

（二）具體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

1.硬件實(shí)現(xiàn)

硬件設(shè)計(jì)主要部分包含：單片機(jī)最小系統(tǒng)、傳感器接口的電路設(shè)計(jì)、放大電路的設(shè)計(jì)、顯示模塊、按鍵報(bào)警模塊，若需要AD轉(zhuǎn)換則采用經(jīng)典的ADC0809，CMOS單片型逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器。

以STC89C52單片機(jī)為核心，接收到傳感器經(jīng)過接口電路、信號(hào)放大電路后的信號(hào)，然后在單片機(jī)內(nèi)部集成的AD轉(zhuǎn)換對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣電路，編寫程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后將甲醛的濃度輸出在顯示屏上，當(dāng)甲醛的含量超標(biāo)時(shí)，則會(huì)進(jìn)行報(bào)警響應(yīng)。

便攜式甲醛檢測(cè)儀的硬件外圍模塊主要包括液晶顯示模塊，按鍵報(bào)警模塊，電化學(xué)傳感檢測(cè)模塊等。以STC89C52作為主控芯片，其外接設(shè)備有LCD12864液晶顯示模塊，用于顯示經(jīng)過單片機(jī)處理過的數(shù)據(jù)。

由于測(cè)量甲醛時(shí)，干擾性因素（溫度、濃度、交叉氣體）過多，所以還需增設(shè)按鍵報(bào)警模塊和電化學(xué)傳感檢測(cè)模塊，用于輸入和操作，做到一按鍵進(jìn)行多次檢測(cè)，使檢測(cè)方向具有多樣化，避免檢測(cè)數(shù)值一次過高或過低所帶來的不確定影響。

2.軟件實(shí)現(xiàn)

軟件使用keil mdk5軟件進(jìn)行編寫，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件流程。編寫初始化程序，初始化顯示器，按鍵、傳感器等設(shè)備。編寫未使用系統(tǒng)判斷程序，若超過五分鐘未使用該產(chǎn)品，則該系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入休眠模式，以此來降低電源的消耗。顯示處理程序在程序開始時(shí)，識(shí)別時(shí)顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)。編寫按鍵處理程序、報(bào)警程序從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需要的功能。

三、設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

產(chǎn)品主要由甲醛傳感器、復(fù)位電路、液晶顯示屏、晶振電路、蜂鳴器和指示燈構(gòu)成。使用甲醛傳感器可以使系統(tǒng)做到實(shí)時(shí)檢測(cè)空氣中的甲醛濃度，然后通過液晶顯示屏顯示出甲醛濃度值。除此之外，用戶還可以根據(jù)自身情況設(shè)置甲醛濃度值，當(dāng)實(shí)際甲醛含量超出設(shè)定值時(shí)，蜂鳴器與指示燈會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，從而完成甲醛濃度的檢測(cè)。

四、結(jié)語

目前，公共場所和民用建筑室內(nèi)以及一些建筑材料，都存在著高濃度的甲醛氣體，而甲醛含量一旦超標(biāo)，將對(duì)人體健康造成很大的影響，所以，便攜式甲醛檢測(cè)器的研制受到了人們的高度重視。本文在STC89C52單片機(jī)的基礎(chǔ)上，研制出具有民用價(jià)值的便攜式甲醛檢測(cè)器，系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循體積小、質(zhì)量輕、性價(jià)比高的原則。該產(chǎn)品設(shè)計(jì)不需要復(fù)雜的前期準(zhǔn)備工作以及較長時(shí)間的采樣分析，便可以測(cè)得甲醛的具體含量，從而對(duì)有毒氣體進(jìn)行快速的定性和定量分析，與傳統(tǒng)的甲醛檢測(cè)器相比，不但提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性和靈敏度，還大大減少了原有的一些試劑檢測(cè)所帶來的時(shí)間損失。

參考文獻(xiàn)：

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項(xiàng)目基金：“泉州信息工程學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目資助”。