姜 珂

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基于單片機的環(huán)境檢測儀的開發(fā)及實現(xiàn)研究

姜 珂

公安海警學院，浙江 寧波 315801

環(huán)境問題是影響部隊行軍和作戰(zhàn)的重要因素，環(huán)境檢測是了解環(huán)境基本情況，完成野外作戰(zhàn)作業(yè)的基本途徑?；趩纹瑱C的環(huán)境檢測儀是一種具有數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)傳輸能力的智能化檢測儀器，可以有效的為野外作戰(zhàn)提供基礎(chǔ)。故此，分析基于單片機的環(huán)境檢測儀的開發(fā)與實現(xiàn)。

單片機；環(huán)境檢測儀；開發(fā)；實現(xiàn)

單片機是一種集成電路芯片，具有一定的數(shù)據(jù)處理能力和和數(shù)據(jù)存儲能力，而且，單片機可以有效的完成對數(shù)據(jù)信息的傳遞?，F(xiàn)階段，單片機具有的極高的應(yīng)用價值，可以廣泛的應(yīng)用到的智能儀表、家用電氣和相關(guān)通訊設(shè)備等，滿足諸多項目的基本需求。環(huán)境檢測儀是完成野外作戰(zhàn)環(huán)境檢測的有效設(shè)備類型，可以完成對溫度、濕度等的檢測，滿足環(huán)境檢測的基本需求?；趩纹瑱C的環(huán)境檢測儀，能有效的完成對環(huán)境的檢測，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示與語音提示?；诖?，本文分析基于單片機的環(huán)境檢測儀的原理和系統(tǒng)設(shè)計等內(nèi)容，具體如下。

1 基于單片機的環(huán)境檢測儀的原理分析

基于單片機的環(huán)境檢測儀主要是由傳感器和和單片機綜合作用完完成對環(huán)境參數(shù)檢測、顯示和傳遞等功能。

（1）對于紫外線的檢測主要是由于環(huán)境檢測儀配備紫外線傳感器，且借由傳感器的光電效應(yīng)，電路中會產(chǎn)生與紫外線呈正相關(guān)的光電流。再通過的相關(guān)放大設(shè)備完成對電流的放大輸出，借由A/D轉(zhuǎn)換器進行的模數(shù)轉(zhuǎn)換，達到的檢測紫外線強度的目的。

（2）濕度度數(shù)主要采用濕度傳感器，并將其與8位單片機相連接，最終完成濕度數(shù)值讀取。

為了完成環(huán)境檢測儀的功能性發(fā)揮，主要是借助單片機的功能性和傳感器的測量能力。其中人機對話部分，可以有效的完成人機互動，使用者可以根據(jù)顯示器顯示的數(shù)據(jù)類型，對檢測的結(jié)果進行理解，而且，單片機還能完成數(shù)據(jù)信息的存儲和傳遞，滿足環(huán)境檢測的基本需求。

2 基于單片機的環(huán)境檢測儀的開發(fā)

針對基于單片機環(huán)境檢測儀的系統(tǒng)設(shè)計需要分別對硬件部分與軟件部分進行的設(shè)計，促使單片機和各個傳感器的功能得到發(fā)揮，進而有效推動環(huán)境檢測儀的功能性得到保障，完成對環(huán)境的檢測活動。

2.1 硬件部分設(shè)計

環(huán)境檢測儀器主要由相關(guān)控制器、采集器和數(shù)據(jù)處理部分等內(nèi)容構(gòu)成，其中具體的控制部分是由單片機完成。如下圖1所示為基于單片機的環(huán)境檢測儀器的硬件部分設(shè)計圖。

圖1：基于單片機的環(huán)境檢測儀硬件設(shè)計

文中主要對紫外線檢測和濕度檢測儀的進行分析，在具體的硬件部分中，紫外線檢測電路的轉(zhuǎn)換工作是借助I/V和A/D的功能完成的，且輸出的電流與紫外線強度之間的呈現(xiàn)明顯的線性關(guān)系。為了完成對電路中光電流的有效測試，可以采取放大器的方式，對其進行放大。其中具體放大器可以選用OPA237，A/D轉(zhuǎn)換器可以選用ADC0832。對于濕度檢測主要的對濕度傳感器和單片機進行連接，并運用單總線的數(shù)據(jù)模式，從而有效完成對濕度的測定。顯示器部分主要選擇LCD為液晶顯示屏，具有高速度和高亮度等特點，能夠更為清晰的對數(shù)據(jù)信息進行顯示，借由LCD顯示模塊，可以有效的完成人機互動。時鐘電路是用戶記錄時間和日期。對于語音模塊，可以順利完成對數(shù)據(jù)信息的播報，便利使用者的應(yīng)用。語音模塊能支持DAC/PWM兩種輸出模式，能順利完成語音的實時播報數(shù)據(jù)。

2.2 軟件部分設(shè)計

為了實現(xiàn)環(huán)境檢測儀的檢測功能，主要采取模塊化的方式，進而完成對系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計。其中，檢測儀可以分為多個模塊。其中傳感器部分主要完成對數(shù)據(jù)信息的采集，具體的設(shè)計中，將其設(shè)置為數(shù)據(jù)采集模塊，紫外線的光電流為模擬信號，濕度為數(shù)字信號。而數(shù)據(jù)處理部分主要的主控程序和的ADC中斷處理程序等部分。其中AD轉(zhuǎn)換器受到主程序的控制，其中A/D轉(zhuǎn)換完成后的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并由ADC中斷處理程序完成對數(shù)據(jù)信息的讀取。另外，它還可以將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為單片機可以識別的信號類型。

3 基于單片機的環(huán)境檢測儀的實現(xiàn)

為了實現(xiàn)基于單片機的環(huán)境檢測儀的開發(fā)，需要對相關(guān)重點部分進行控制，保障開發(fā)的有效性，實現(xiàn)環(huán)境檢測儀的功能性。

3.1 光度計電力

紫外線檢測部分主要是借助光電效應(yīng)所產(chǎn)生的電流，且這部分光電流和紫外線強度之間呈現(xiàn)正相關(guān)的聯(lián)系。但是，不可否認的是由于光電流十分微弱，不能直接對其進行測量，故此，需要合理的對A/D轉(zhuǎn)換器進行應(yīng)用，由A/D轉(zhuǎn)換器對其的模擬，從而有效實現(xiàn)對電流的模擬放大，如下圖3所示為電流的模擬放大的電路圖。

圖3：光電流的模擬放大電路圖

另外，為了完成對紫外線的有效測量，需要對紫外線的相關(guān)測量原理進行分析，本文中主要采用指數(shù)法的方式，完成對其的計算。具體計算方法如下式（1）所示：

公式（1）中，主要與放大電路具有直接關(guān)系，其中Φ主要表示敷設(shè)通量，H表示放大率，C代表矯正因素，且為一個常數(shù)，R表示回應(yīng)度。環(huán)境檢測儀結(jié)合公式（1）有效完成對紫外線指數(shù)的表示。

3.2 抗干擾措施

基于單片機的環(huán)境檢測儀都可能會受到一些干擾的影響，導致檢測儀的功能不能得到有效發(fā)揮，需要根據(jù)檢測儀的基本情況，合理對抗干擾措施進行應(yīng)用。

（1）看門狗電路的設(shè)計，這類電路是一種在單片機程序出現(xiàn)死機的情況，可以自動實現(xiàn)復位的電路設(shè)計方式。為了減少單片機死機對環(huán)境檢測儀的影響和干擾，可以合理的將看門狗電路增加到檢測儀的電路設(shè)計中。（2）電源端可能會耦合出干擾信號，還可能是電路與電源之間相互干擾，導致測量精度不能達到標準。故此，需要合理應(yīng)用濾波電容設(shè)備，實現(xiàn)對電源干擾的消除。（3）數(shù)字部分和模擬部分可能會存在相互干擾的可能，最終導致檢測精度不達標，故此，可以采用分開接的方式，有效保障檢測精度。

4 結(jié)束語

基于單片機的環(huán)境檢測儀是一種有效的野外環(huán)境監(jiān)測裝置，具有簡單直接特點，而且，選擇精度靈敏傳感器，可以使得檢測獲得準確的數(shù)據(jù)信息。分析具體的基于單片機環(huán)境檢測儀的開發(fā)和實踐，完成對軟硬件部分的分別設(shè)計，在通過適宜的方式，有效降低對測量的干擾因素，進而滿足對環(huán)境檢測的基本需求，為野外作戰(zhàn)環(huán)境檢測提供基礎(chǔ)。

[1]劉羿,王歡,段蕾.基于單片機的智能環(huán)境檢測儀的設(shè)計與實現(xiàn)[J].硅谷,2011(2):67-67.

[2]蔡冬霞. 基于單片機的環(huán)境檢測儀設(shè)計[J]. 工礦自動化,2012, 38(3):84-85.

Based on SCM environment instrumentation development and implementation of the research

Ginger cosette

The police coast guard academy, ningbo, zhejiang province, 315801

The environmental problem is an important factor that affects the troops marching and fighting, Environmental monitoring is the basic way to understand the basic situation of the environment and complete the field operations. The environment detector based on single chip microcomputer is a kind of intelligent detecting instrument which has the ability of data display and data transmission.Therefore, the analysis of the development and implementation of environmental monitoring instrument based on mcu.

Mcu；Environmental monitor；Development；Realization

TP216

A

1009-6434（2017）01-0086-02

姜珂（1995-），男，云南昆明人，民族：漢，職稱：學歷：本科在讀。研究方向：單片機的設(shè)計與應(yīng)用。