CAN總線和MSP430的CO紅外檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料下載

1 系統(tǒng)組成及硬件設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)由紅外CO氣體傳感器、MSP430單片機(jī)、CAN總線接口及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)通過單片機(jī)處理檢測(cè)的數(shù)據(jù)、控制LCD顯示、聲光報(bào)警，同時(shí)還配備CAN總線控制器，可以輕松獲取濃度、溫度以及報(bào)警記錄等相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)了智能化的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、遠(yuǎn)程同時(shí)監(jiān)控功能。系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示。 1．1 傳感器的原理及選擇 每種物質(zhì)都有特定的吸收光譜(如CO氣體在光波波長4．5μm處有一個(gè)極強(qiáng)的吸收峰)，該特性可用于測(cè)量?？筛鶕?jù)各種氣體光譜曲線上某些特定波長處吸收峰值的變化判斷氣體的濃度。當(dāng)紅外光通過待測(cè)氣體時(shí)，這些氣體分子對(duì)特定波長紅外光有吸收作用，吸收規(guī)律遵循朗泊-比爾定律 式中，I為透射光的能量，L/mol·cm；Io為紅外輻射被氣體吸收的能量，L／mol．cm；K為與氣體及輻射波長有關(guān)的常數(shù)，L/mol·cm：C為被測(cè)氣體的濃度．mol／L；L為輻射通過氣體層的厚度，cm。 由式(1)可知，通過檢測(cè)紅外輻射經(jīng)氣體吸收后的輻射強(qiáng)度，就可計(jì)算出被測(cè)氣體的濃度。采用SM-C0 H／M傳感器，該系列模擬輸出型CO采用雙光束非分光紅外線(NDIR)檢測(cè)技術(shù)．具有抗其他氣體干擾、保養(yǎng)維護(hù)簡(jiǎn)便、穩(wěn)定性好、自帶溫度補(bǔ)償、Modbus ASCII協(xié)議數(shù)字輸出和模擬輸出等優(yōu)點(diǎn)。適用于泄漏報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)施工防護(hù)、簡(jiǎn)單氣體分析氣體、在線監(jiān)測(cè)、工業(yè)過程分析等場(chǎng)合。 1．2 MSP430單片機(jī)工作原理及數(shù)據(jù)處理 MSP430單片機(jī)超低功耗Flash型16位單片機(jī)。根據(jù)系統(tǒng)功能及外圍電路接口要求，選用MSP430F449型單片機(jī)，該單片機(jī)具有豐富的內(nèi)部硬件資源；內(nèi)置的溫度傳感器用于檢測(cè)環(huán)境溫度，補(bǔ)償紅外傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)；其內(nèi)置A／D轉(zhuǎn)換器用于將傳感器輸出的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；通過硬件乘法器，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)量的A／D采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行高速數(shù)字濾波和溫度補(bǔ)償?shù)冗\(yùn)算。數(shù)字濾波法采用去極值平均濾波法。在脈沖干擾較嚴(yán)重的場(chǎng)合，如采用一般的平均值法，則干擾將會(huì)平均到結(jié)果中去，不易消除由干擾引起的誤差。首先把Ⅳ次采樣值按大小順序排成一列，采用“冒泡排序法”，可去掉N個(gè)數(shù)據(jù)中的最大值和最小值，再計(jì)算(N-2)個(gè)數(shù)據(jù)的平均值，即為去極值平均濾波法。溫度補(bǔ)償?shù)奶幚矸椒?；傳感器的靜態(tài)特性為線性時(shí)，則溫度補(bǔ)償前的特性可表示為： 式中，x為傳感器的輸入量，y為輸出量，Y為特性曲線在y軸上的截距(即環(huán)境溫度引起的輸出增益)，k為比例系 溫度補(bǔ)償公式法的步驟如下： (1)給定(m+1)個(gè)溫度值：T0，T1，T2，…，Tn，…，Tm，測(cè)出每一溫度下傳感器靜態(tài)特性曲線在y軸上的截距Y0，Y1，Y2，…，Yn，…Ym； (2)將Y表示成以溫度T為自變量的n次代數(shù)多項(xiàng)式(n

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