基于單片機(jī)的室內(nèi)甲醛測試系統(tǒng)

甲醛是一種具有刺激氣味的無色氣體，也是一種潛在的致癌物質(zhì)，對人體健康有較大的危害，許多疾病的誘發(fā)都與甲醛有關(guān)，如哮喘，白血病等。甲醛濃度在每立方米空氣中達(dá)到0．06－0．07mg／m3時(shí)，兒童就會發(fā)生輕微氣喘。當(dāng)室內(nèi)空氣中甲醛含量為0．1mg／m3時(shí)，就有異味和不適感。達(dá)到0．5mg／m3時(shí)，可刺激眼睛，引起流淚，它對人體健康的危害不容忽視。單片機(jī)具有通用性強(qiáng)、體積小、價(jià)格低、穩(wěn)定可靠等突出優(yōu)點(diǎn),在智能產(chǎn)品、測控系統(tǒng)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。本文設(shè)計(jì)的測試儀可現(xiàn)場可直接顯示甲醛濃度值。當(dāng)其濃度值小于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值（可按鍵修改）時(shí)綠燈亮，可以入住，當(dāng)超過規(guī)定的室內(nèi)居住標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)紅燈亮開始報(bào)警提醒人們暫時(shí)不要入住。

1 硬件介紹

??? 基于單片機(jī)的室內(nèi)甲醛測試儀由單片機(jī)系統(tǒng)，顯示電路，功能鍵盤，甲醛傳感器，測量電路及3位半雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，報(bào)警輸出電路構(gòu)成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

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??? 1.1測量電路

??? 測量電路由CH20/S-10甲醛傳感器，I/U（電流/電壓）變換器RCV420芯片，5G14433A/D轉(zhuǎn)換器等組成如圖2所示。

??? 甲醛傳感器由甲醛探頭，CH20傳感器組成。當(dāng)空氣被內(nèi)部的采樣系統(tǒng)吸收后，將產(chǎn)生的電流信號與相連產(chǎn)生一個(gè)與甲醛濃度成正比的電流，該電流經(jīng)過4~20MA甲醛模塊的信號調(diào)理，與I/U變換器RCV420芯片轉(zhuǎn)換成0~5V的電壓，該電壓經(jīng)過5G14433A/D轉(zhuǎn)換器，與8051單片機(jī)相連，在顯示器上顯示出甲醛的濃度值，當(dāng)超過國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行報(bào)警。CH20/S-10的相關(guān)參數(shù)如下：電化學(xué)工作原理；量程：0-10PPM；最大過載濃度：50PPM；最小分辨率：±0.05PPM；工作壽命：3年；靈敏度：1200±300nA／ppm，4~20MA甲醛模塊；工作溫度：-20～45，響應(yīng)時(shí)間（T90）：＜50s。

??? Burr-Brown公司生產(chǎn)的RCV420精密I/U變換器能將4~20mA的環(huán)路電流變換成0~5V的電壓輸出。作為一種單片集成電路具有可靠的性能和很低的成本。除具有精密運(yùn)放和電阻網(wǎng)絡(luò)外，還集成有10V基準(zhǔn)電壓源。在不需要外調(diào)整的情況下，可以獲得86dB的共模抑制比和40V的共模電壓輸入。在全量程范圍內(nèi)輸入阻抗僅有1.5V的壓降，對于環(huán)路電流具有很好的變換能力。其芯片引腳分布及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2和圖3所示。

??? 在使用中10、11和12腳相連，2、5和13腳相連接地，14和15腳相連接，作為0~5V電壓信號的輸出端，當(dāng)需要調(diào)整增益時(shí)14和15腳之間接入電位器來調(diào)整增益，但這樣會減小共模抑制比，減少量是增益增加1%，共模抑制比將減少6dB，因此我們在使用時(shí)一般直接將14和15腳短接，7和8腳懸空，4和16腳分別接一個(gè)1μF的電容接地，IN+或IN-端接輸入的電流信號，一般情況下，只使用一端，具體使用那端取決于輸入信號的極性和所需輸出電壓的極性，我們在使用過程中，使用的是IN+端。

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