基于单片机的室内多功能检测仪的研究

3 CO和甲烷测量模块

　　采用半导体气体传感器SB-500测量CO和甲烷，SB-500在高低温周期变化过程中工作时，传感器输出信号受温度影响，高温时感应甲烷气体，低温时感应CO气体，高温0.9V＊5秒，低温0.2V＊15秒，因此工作电压为高电平为0.9V，低电平为0.2V的方波，占空比为1：3，周期20S。该方波通过设置单片机内部定时器T0的参数，由单片机的并行端口输出，再经12V供电的放大电路放大。半导体气体传感器SB-500的输出接单片机的外中断，当CO浓度超标时，被高、低电平加热的SB-500的电阻会降低，经过分压和调整分压电阻达到外中断请求电平向单片机请求中断，通过中断处理程序实现超标报警。由于高、低电平加热SB-500时呈现的电阻不同，采用不同的分压电阻分压以实现中断请求电平，因此需通过单片机控制电子开关自动切换CO和甲烷的测试和报警。如图2：

图2

4.甲醛测量模块设计

室内甲醛污染对人身体健康影响较大，标准规定的方法绝大多数是化学分析法，使用的手段是实验室分析仪器，主要有比色计、分光光度计，化学滴定、气相和液相色谱。但这些方法难做到现场实时控制，费力费时，过程复杂，大多数过程是人工操作，成本高，自动化程度低。随着传感器和计算机技术的不断发展，现已有了基于电化学的便携式甲醛测试仪，并且测试测试范围、分辨率、精度、稳定性已接近标准要求，因此该设计可选用基于电化学原理的甲醛传感器，其原理是空气中的甲醛在电极下发生氧化反应，产生的扩散电极电流与空气中的甲醛浓度成正比。通过检测放大电路和放大倍数的调整，经A/D转换后送单片机。由单片机现场自动控制检测并显示甲醛浓度。实际制作时，考虑到甲醛测试成本高，可将甲醛测试做成一个单独模块，仪器端安装外接插头，需要时外接即可。

5 软件设计

　　软件运用模块化设计，采用汇编语言与C语言混合编写，包括主程序和中断程序，有初始化模块、数据采集与处理模块、显示模块、中断模块、系统测试与报警模块。初始化是对外部接口、定时器等部件初始化;数据采集和数据处理模块是完成温湿度和甲醛的测量对其分析处理;显示模块将循环显示温湿度和甲醛含量;中断控制模块完成CO和甲烷的超标报警;系统测试模块是检查系统各模块、温湿度模块等是否正常，出现异常报警的自诊断功能。流程图如下：

图3

6 结论

　　该仪器是适合家庭用的环境测量与安全报警的便携式仪表。随着甲醛传感器价格降低、家居全装修增多，人们对生活质量要求的提高，这种多功能测试仪将会有更广泛的应用前景。本文的创新点在于集室内环境与安全报警为一体，并考虑到甲醛的成本较高，将甲醛的测试做成一个独立的模块，仪器设有外接头，需要时外接，或选用市场上的便携式甲醛测试仪配套使用。