陳浩+張靖

摘要：智能產(chǎn)品已越來越應(yīng)用在商業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域，對芯片的選擇就顯得尤為重要，CC2530芯片就是一款性能較優(yōu)的智能芯片，它具有低功耗、高效率、低成本的特點。該文將CC2530芯片應(yīng)用于對甲醛氣體的信息采集，傳感器采用甲醛專用傳感器（甲醛探頭+CH20傳感器）作為甲醛檢測，利用CC2530的無線傳輸特點，將終端節(jié)點采集的數(shù)據(jù)上傳到上位機節(jié)點進行處理，實現(xiàn)了甲醛氣體濃度檢測報警系統(tǒng)的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：CC2530；A/D轉(zhuǎn)換；甲醛氣體傳感器；報警器

隨著科技的飛速發(fā)展，經(jīng)濟也在不斷增長，人們的生活水平不斷得到改善，生活質(zhì)量也在不斷地提高，對于居住環(huán)境的要求也在不斷地上升。人們在購買住房的同時，會采購大量的裝修材料，而市場上的這些材料往往具有很大含量的有毒物質(zhì)。這其中危害最大的就是甲醛，他是一種潛在的殺手，是一種致癌物質(zhì)，在人住初期甲醛的存在會讓人產(chǎn)生各種炎癥，而在后期則直接會導(dǎo)致人體的休克與死亡。針對這一嚴重問題，設(shè)計一款有害氣體濃度檢測報警系統(tǒng)十分有必要。

1原理

本系統(tǒng)以CC2530芯片為核心，擴展外圍電路，顯示電路，復(fù)位，時鐘，電源以及報警電路，通過軟件來設(shè)定甲醛有害氣體的標準濃度，實時監(jiān)測甲醛氣體的濃度，通過AD轉(zhuǎn)換，將檢測到的值轉(zhuǎn)換為電信號，將電信號發(fā)送給CE2530芯片。上位機將實時甲醛氣體的濃度與設(shè)定好的值進行比較，并通過LED顯示屏顯示出來，當(dāng)實時甲醛氣體濃度高于設(shè)定值時，系統(tǒng)亮燈報警，其中聲光報警是通過光和聲音進行提示的，報警裝置主要由蜂鳴器和液晶屏組成，蜂鳴器性能強，LED可視度高，功耗低，使用壽命長。

2總體結(jié)構(gòu)

硬件部分主要由終端節(jié)點，上位機節(jié)點和PC組成。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如下圖1

3甲醛氣體測量模塊設(shè)計

3.1甲醛傳感器（甲醛探頭+CH20傳感器）的工作原理

當(dāng)室內(nèi)空氣被采樣系統(tǒng)感受到并且吸收之后，產(chǎn)生一個和甲醛濃度成正比的電流信號，此時就依據(jù)傳感器的紅外光譜吸收原理將所得的濃度模擬值，通過A/D轉(zhuǎn)換電路即可得到所需輸出信號。

3.2RCV420電流電壓轉(zhuǎn)換器

RCV420是美國RURR-BROWN公司生產(chǎn)的精密電流環(huán)接收器芯片，用于將4-20mA輸入信號轉(zhuǎn)換成為0-5V輸出信號。它由一個一個片內(nèi)精密電阻網(wǎng)絡(luò)和一個精密10V電壓基準，高級運算放大器組成。其總轉(zhuǎn)換精度為0.1%，共模抑制86dB，共模輸入范圍達_+40V。通過正負輸入端口輸入電流信號進行轉(zhuǎn)換。其主要技術(shù)參數(shù)如表2。

4軟件設(shè)計

4.1關(guān)于編程語言

目前廣泛用作硬件編程語言主要是匯編語言、c語言。匯編語言出現(xiàn)的比較早，效率和準確度都非常高，但是移植性較弱。c語言的應(yīng)用領(lǐng)域廣，效率高，控制性好，編程難度相對匯編較為方便，這里選用c語言進行CC2530芯片的編程。

4.2軟件設(shè)計子程序模塊

由下面的主程序流程圖可以看出，需要實現(xiàn)的功能就是通過終端節(jié)點采集的數(shù)據(jù)進行分析后，判定其濃度值的大小發(fā)送給上位機，并通過該值的范圍來決定是否觸發(fā)聲光報警電路，以完成數(shù)據(jù)的獲、分析、處理的過程。流程圖如圖2。

4.3A/D轉(zhuǎn)換模塊

CC2530芯片上集成了ADC轉(zhuǎn)換模塊，該模塊有效數(shù)字有12位，支持14位的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，主要包括了一個模擬多路轉(zhuǎn)換器，一個參考電壓發(fā)生器和8個獨立的可配置通道。主要特點有可選抽取率、中斷請求的產(chǎn)生、溫度氣體傳感器輸入和電池測量功能。寄存器和相關(guān)描述表如下：

1）ADC控制寄存器ADCCONl；

2）ADC控制寄存器ADCCON2；

3）ADC控制寄存器ADCCON3；

4）ADC測試寄存器TR0、ADC數(shù)據(jù)低位和ADC數(shù)據(jù)高位ADCH。

4.4聲光報警模塊

本系統(tǒng)中的報警模塊是聲光報警系統(tǒng)，由蜂鳴器控制聲音的發(fā)出，光報警通過一個發(fā)光二級管來完成，二極管顏色為紅色，初始狀態(tài)，蜂鳴器，二極管都無響應(yīng)，當(dāng)甲醛氣體濃度高于設(shè)定值時，蜂鳴器報警響應(yīng)，紅色二級管發(fā)光，若未超過則二者同為初始狀態(tài)。其工作流程圖如圖3。

5程序?qū)崿F(xiàn)

5.1ADC初始化

5.2LCD初始化

5.3主程序

6測試

將系統(tǒng)裝置先放置于住了一定年份的房間內(nèi)，測試甲醛的含量，并觀察蜂鳴器和發(fā)光二極管的狀態(tài)，再將系統(tǒng)裝置放置于新裝修不久的房子內(nèi)，觀察報警器狀態(tài)和顯示屏的數(shù)字，將前者與后者比較后的出結(jié)論。經(jīng)測試，前者LCD顯示數(shù)值遠低于后者。

7結(jié)束語

隨著經(jīng)濟的增長，智能化生活成為人們十分熱衷的生活方式，也同時大大提高人類的生活質(zhì)量，以上以單片機為核心的甲醛有害氣體檢測系統(tǒng)是空氣監(jiān)測中的一小部分，對于監(jiān)測其他空氣中的有害物質(zhì)有著很大的借鑒意義，為其他的監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計提供了參考意義，對于未來空氣檢測系統(tǒng)的進步有著積極作用，也可延伸至智能化的產(chǎn)品開發(fā)中。將該甲醛有害氣體檢測系統(tǒng)上再集成對于其他有害氣體的檢測裝置，可達到生活使用價值，從而達到商品化。這一方向，可做進一步深入探討、研究和實現(xiàn)。endprint