摘 要：該設計對室內(nèi)溫濕度實現(xiàn)了檢測與顯示，而對CO和甲烷完成超標報警。選用數(shù)字化溫濕度傳感器LTM-8901對室內(nèi)溫濕度測量，半導體氣體傳感器SB-500對CO和甲烷測量，通過設定單片機內(nèi)部定時器參數(shù)和編程以及合理的驅(qū)動電路完成SB-500供電需求。用單片機控制模擬開關(guān)達到對CO和甲烷的交替測量與報警。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展，其室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量控制越來越引起社會各界的廣泛關(guān)注。同時人們也需要安全、舒適的家居。現(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。本文設計的是家用集環(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，天燃氣主要成分是甲烷。 　　該設計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)設計 　　總體結(jié)構(gòu)圖如圖1： [align=center] 圖1[/align] 　　該儀器以單片機為核心，單片機選用價格便宜的8031，具有對CO濃度、甲烷濃度測量與報警功能;對溫濕度和甲醛的含量的測量及顯示功能;設有人工自動復位和自動上電復位以及硬件看門狗電路。單片機外接8255A并行接口芯片，8255A接鍵盤、顯示、甲醛測量電路。通過鍵盤可設定室內(nèi)甲烷、CO的報警值。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接外中斷INT0和外中斷INT1，利用中斷實現(xiàn)對CO和甲烷的實時監(jiān)控。另外擴展了數(shù)據(jù)存儲器和紫外線可擦除的EPROM存儲器。 2 溫濕度模塊設計 　　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，使系統(tǒng)故障率低，便于維護。濕度測量時是傳統(tǒng)濕敏元件與濕度變送器的融合體，本身具有很強的抗靜電、抗干擾、抗反接等保護能力，而且具有很強的結(jié)露恢復能力，并對腐蝕氣體有一定的低御能力。LTM-8901內(nèi)置濾波、保護電路、極低的功耗，溫度補償已在生產(chǎn)檢驗時校準完成。這種智能化修正方式，實現(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)動電路接單片機的并行I/O端，實現(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應使用更快速度的光耦。 3 CO和甲烷測量模塊 　　采用半導體氣體傳感器SB-500測量CO和甲烷，SB-500在高低溫周期變化過程中工作時，傳感器輸出信號受溫度影響，高溫時感應甲烷氣體，低溫時感應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。該方波通過設置單片機內(nèi)部定時器T0的參數(shù)，由單片機的并行端口輸出，再經(jīng)12V供電的放大電路放大。半導體氣體傳感器SB-500的輸出接單片機的外中斷，當CO濃度超標時，被高、低電平加熱的SB-500的電阻會降低，經(jīng)過分壓和調(diào)整分壓電阻達到外中斷請求電平向單片機請求中斷，通過中斷處理程序?qū)崿F(xiàn)超標報警。由于高、低電平加熱SB-500時呈現(xiàn)的電阻不同，采用不同的分壓電阻分壓以實現(xiàn)中斷請求電平，因此需通過單片機控制電子開關(guān)自動切換CO和甲烷的測試和報警。如圖2： [align=center] 圖2[/align] 4.甲醛測量模塊設計 　　室內(nèi)甲醛污染對人身體健康影響較大，標準規(guī)定的方法絕大多數(shù)是化學分析法，使用的手段是實驗室分析儀器，主要有比色計、分光光度計，化學滴定、氣相和液相色譜。但這些方法難做到現(xiàn)場實時控制，費力費時，過程復雜，大多數(shù)過程是人工操作，成本高，自動化程度低。隨著傳感器和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)已有了基于電化學的便攜式甲醛測試儀，并且測試測試范圍、分辨率、精度、穩(wěn)定性已接近標準要求，因此該設計可選用基于電化學原理的甲醛傳感器，其原理是空氣中的甲醛在電極下發(fā)生氧化反應，產(chǎn)生的擴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。由單片機現(xiàn)場自動控制檢測并顯示甲醛濃度。實際制作時，考慮到甲醛測試成本高，可將甲醛測試做成一個單獨模塊，儀器端安裝外接插頭，需要時外接即可。 5 軟件設計 　　軟件運用模塊化設計，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)測試與報警模塊。初始化是對外部接口、定時器等部件初始化;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和甲烷的超標報警;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)境測量與安全報警的便攜式儀表。隨著甲醛傳感器價格降低、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有更廣泛的應用前景。本文的創(chuàng)新點在于集室內(nèi)環(huán)境與安全報警為一體，并考慮到甲醛的成本較高，將甲醛的測試做成一個獨立的模塊，儀器設有外接頭，需要時外接，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 半導體氧化物氣體傳感器測試新原理與方法 傳感器技術(shù)學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 先進傳感器及應用 化學工業(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單片機和DS18B20的小型測溫系統(tǒng) 微計算機信息2006 7-2 137～138