摘 要：該設(shè)計(jì)對室內(nèi)溫濕度實(shí)現(xiàn)了檢測與顯示，而對CO和甲烷完成超標(biāo)報(bào)警。選用數(shù)字化溫濕度傳感器LTM-8901對室內(nèi)溫濕度測量，半導(dǎo)體氣體傳感器SB-500對CO和甲烷測量，通過設(shè)定單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器參數(shù)和編程以及合理的驅(qū)動(dòng)電路完成SB-500供電需求。用單片機(jī)控制模擬開關(guān)達(dá)到對CO和甲烷的交替測量與報(bào)警。論文還闡述了甲醛測量方法。 關(guān)鍵詞：室內(nèi)環(huán)境 溫濕度 數(shù)字顯示 安全 報(bào)警 Abstract: This design has realized indoor examination and demonstration, and will give alarm if the content of CO and CH4 has exceeded the allowed figure. The design chooses digital temperature and humidity sensor LTM-8901 to measure the indoor temperature and humidity, and chooses semiconductor gas sensor SB-500 to measure the content of CO and CH4, and completes power supply to SB-500 by setting the inner parameter of Monolithic Processor, programming and proper driving electric circuit. The design uses Monolithic Processor to Control analog switch to measure CO and CH4 alternately and give alarm. This thesis also states the method to measure formaldehyde. Key words: indoor temperature, temperature and humidity, digital demonstration, safety, give alarm 0 引言： 　　隨著人們生活水平的提高，全裝修住宅的日益擴(kuò)展，其室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量控制越來越引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。同時(shí)人們也需要安全、舒適的家居�，F(xiàn)市場也有對室內(nèi)環(huán)境的檢測儀器，但存在有體積大、價(jià)格貴、功能少等原因，根據(jù)市場調(diào)查非常需要家居用室內(nèi)安全、溫濕度和室內(nèi)甲醛的檢測。本文設(shè)計(jì)的是家用集環(huán)境污染（甲醛）、安全、溫度和濕度為一體的多功能便攜式測試儀。 　　城市居民的氣體燃料主要是液化石油、煤氣和天然氣。液化石油氣的主要成分是丙烷、煤氣的主要成分是CO和H2，天燃?xì)庵饕煞质羌淄椤? 　　該設(shè)計(jì)主要包含兩大部分功能，第一，空氣質(zhì)量包括溫度、濕度、甲醛的檢測。第二，室內(nèi)安全測量包括CO、甲烷。 1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 　　總體結(jié)構(gòu)圖如圖1： [align=center] 圖1[/align] 　　該儀器以單片機(jī)為核心，單片機(jī)選用價(jià)格便宜的8031，具有對CO濃度、甲烷濃度測量與報(bào)警功能;對溫濕度和甲醛的含量的測量及顯示功能;設(shè)有人工自動(dòng)復(fù)位和自動(dòng)上電復(fù)位以及硬件看門狗電路。單片機(jī)外接8255A并行接口芯片，8255A接鍵盤、顯示、甲醛測量電路。通過鍵盤可設(shè)定室內(nèi)甲烷、CO的報(bào)警值。溫濕度測量采用數(shù)字化溫濕度傳感器LTM-8901，用4位半液晶顯示溫濕度和甲醛值。CO和甲烷測量電路輸出分別接單片機(jī)接外中斷INT0和外中斷INT1，利用中斷實(shí)現(xiàn)對CO和甲烷的實(shí)時(shí)監(jiān)控。另外擴(kuò)展了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和紫外線可擦除的EPROM存儲(chǔ)器。 2 溫濕度模塊設(shè)計(jì) 　　溫濕度傳感器采用LTM-8901，該傳感器是全新的數(shù)字化溫濕度傳感器，適合室內(nèi)環(huán)境的溫濕度測量范圍，無需A/D轉(zhuǎn)換，可直接接單片機(jī)，使系統(tǒng)故障率低，便于維護(hù)。濕度測量時(shí)是傳統(tǒng)濕敏元件與濕度變送器的融合體，本身具有很強(qiáng)的抗靜電、抗干擾、抗反接等保護(hù)能力，而且具有很強(qiáng)的結(jié)露恢復(fù)能力，并對腐蝕氣體有一定的低御能力。LTM-8901內(nèi)置濾波、保護(hù)電路、極低的功耗，溫度補(bǔ)償已在生產(chǎn)檢驗(yàn)時(shí)校準(zhǔn)完成。這種智能化修正方式，實(shí)現(xiàn)溫濕度全量程的精確測量。如圖1中，數(shù)字傳感器LTM8901通過光耦器件4N35和驅(qū)動(dòng)電路接單片機(jī)的并行I/O端，實(shí)現(xiàn)輸入輸出隔離，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力，光耦器件4N35對于LTM8901其速度基本上滿足要求，若選用DS18BO2應(yīng)使用更快速度的光耦。 3 CO和甲烷測量模塊 　　采用半導(dǎo)體氣體傳感器SB-500測量CO和甲烷，SB-500在高低溫周期變化過程中工作時(shí)，傳感器輸出信號受溫度影響，高溫時(shí)感應(yīng)甲烷氣體，低溫時(shí)感應(yīng)CO氣體，高溫0.9V＊5秒，低溫0.2V＊15秒，因此工作電壓為高電平為0.9V，低電平為0.2V的方波，占空比為1：3，周期20S。該方波通過設(shè)置單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器T0的參數(shù)，由單片機(jī)的并行端口輸出，再經(jīng)12V供電的放大電路放大。半導(dǎo)體氣體傳感器SB-500的輸出接單片機(jī)的外中斷，當(dāng)CO濃度超標(biāo)時(shí)，被高、低電平加熱的SB-500的電阻會(huì)降低，經(jīng)過分壓和調(diào)整分壓電阻達(dá)到外中斷請求電平向單片機(jī)請求中斷，通過中斷處理程序?qū)崿F(xiàn)超標(biāo)報(bào)警。由于高、低電平加熱SB-500時(shí)呈現(xiàn)的電阻不同，采用不同的分壓電阻分壓以實(shí)現(xiàn)中斷請求電平，因此需通過單片機(jī)控制電子開關(guān)自動(dòng)切換CO和甲烷的測試和報(bào)警。如圖2： [align=center] 圖2[/align] 4.甲醛測量模塊設(shè)計(jì) 　　室內(nèi)甲醛污染對人身體健康影響較大，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法絕大多數(shù)是化學(xué)分析法，使用的手段是實(shí)驗(yàn)室分析儀器，主要有比色計(jì)、分光光度計(jì)，化學(xué)滴定、氣相和液相色譜。但這些方法難做到現(xiàn)場實(shí)時(shí)控制，費(fèi)力費(fèi)時(shí)，過程復(fù)雜，大多數(shù)過程是人工操作，成本高，自動(dòng)化程度低。隨著傳感器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)已有了基于電化學(xué)的便攜式甲醛測試儀，并且測試測試范圍、分辨率、精度、穩(wěn)定性已接近標(biāo)準(zhǔn)要求，因此該設(shè)計(jì)可選用基于電化學(xué)原理的甲醛傳感器，其原理是空氣中的甲醛在電極下發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的擴(kuò)散電極電流與空氣中的甲醛濃度成正比。通過檢測放大電路和放大倍數(shù)的調(diào)整，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送單片機(jī)。由單片機(jī)現(xiàn)場自動(dòng)控制檢測并顯示甲醛濃度。實(shí)際制作時(shí)，考慮到甲醛測試成本高，可將甲醛測試做成一個(gè)單獨(dú)模塊，儀器端安裝外接插頭，需要時(shí)外接即可。 5 軟件設(shè)計(jì) 　　軟件運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)，采用匯編語言與C語言混合編寫，包括主程序和中斷程序，有初始化模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊、顯示模塊、中斷模塊、系統(tǒng)測試與報(bào)警模塊。初始化是對外部接口、定時(shí)器等部件初始化;數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理模塊是完成溫濕度和甲醛的測量對其分析處理;顯示模塊將循環(huán)顯示溫濕度和甲醛含量;中斷控制模塊完成CO和甲烷的超標(biāo)報(bào)警;系統(tǒng)測試模塊是檢查系統(tǒng)各模塊、溫濕度模塊等是否正常，出現(xiàn)異常報(bào)警的自診斷功能。流程圖如下： [align=center] 圖3[/align] 6 結(jié)論 　　該儀器是適合家庭用的環(huán)境測量與安全報(bào)警的便攜式儀表。隨著甲醛傳感器價(jià)格降低、家居全裝修增多，人們對生活質(zhì)量要求的提高，這種多功能測試儀將會(huì)有更廣泛的應(yīng)用前景。本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于集室內(nèi)環(huán)境與安全報(bào)警為一體，并考慮到甲醛的成本較高，將甲醛的測試做成一個(gè)獨(dú)立的模塊，儀器設(shè)有外接頭，需要時(shí)外接，或選用市場上的便攜式甲醛測試儀配套使用。 參考資料： 　　張正勇等 半導(dǎo)體氧化物氣體傳感器測試新原理與方法 傳感器技術(shù)學(xué)2005.02 106-110 　　馬天 甲醛分析儀器現(xiàn)場檢測技術(shù) 中國測試技術(shù) 2005.9 131～132 　　劉亮 先進(jìn)傳感器及應(yīng)用 化學(xué)工業(yè)出版社 北京 2005.6 48～52 　　孫登峰等 甲醛快速測定儀測試性能研究 中國測試技術(shù) 2006.11 26～28 　　李虹 溫秀梅 高振天 基于MSP430單片機(jī)和DS18B20的小型測溫系統(tǒng) 微計(jì)算機(jī)信息2006 7-2 137～138