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        基于單片機(jī)的甲醛檢測器

        2022-06-19 09:08:05余瓊黃誠余文釧周琪森
        三悅文摘·教育學(xué)刊 2022年11期
        關(guān)鍵詞:按鍵甲醛單片機(jī)

        余瓊 黃誠 余文釧 周琪森

        摘要:本文主要從單片機(jī)檢測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,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); 檢測甲醛濃度

        一、相關(guān)技術(shù)的概述

        (一)針對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、信號放大電路后的信號,然后在單片機(jī)內(nèi)部集成的AD轉(zhuǎn)換對數(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),則會進(jìn)行報(bào)警響應(yīng)。

        便攜式甲醛檢測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)傳感檢測模塊,用于輸入和操作,做到一按鍵進(jìn)行多次檢測,使檢測方向具有多樣化,避免檢測數(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),蜂鳴器與指示燈會發(fā)出聲光報(bào)警,從而完成甲醛濃度的檢測。

        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),將對人體健康造成很大的影響,所以,便攜式甲醛檢測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,便可以測得甲醛的具體含量,從而對有毒氣體進(jìn)行快速的定性和定量分析,與傳統(tǒng)的甲醛檢測器相比,不但提高了檢測的準(zhǔn)確性和靈敏度,還大大減少了原有的一些試劑檢測所帶來的時(shí)間損失。

        參考文獻(xiàn):

        [1]胡林林,付龍,吳偉.基于AT89C52單片機(jī)的智能家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù)與信息化,2021(12):75-78.

        [2]李娟娟.基于單片機(jī)的甲醛濃度檢測儀的設(shè)計(jì)[J].信息通信,2016(11):56-57.

        [3]劉伊.家用智能型甲醛測試儀的設(shè)計(jì)[J].山西電子技術(shù),2022(01):10-12.

        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”。

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