基于52单片机的甲醛检测仪课程设计论文.doc

PAGE 1 摘要 本文研究设计了一种用于公共场所及室内具有检测及超限报警功能的甲醛智能测试仪。其设计方案基于89C51单片机，选择瑞士蒙巴波公司的CH20/S-10甲醛传感器。系统将传感器输出的4~20mA的标准信号通过以AD0832为核心的A/D转换电路调理后，经由单片机进行数据处理，最后由LCD显示甲醛浓度值。 文中详细介绍了数据采集子系统、数据处理过程以及数据显示子系统和报警电路的设计方法和过程。系统对于采样地点超出规定的甲醛容许浓度时采用三极管驱动的单音频报警电路提醒监测人员。同时，操作人员对于具体报警点的上限值可以通过单片机编程进行设置。 另外，该系统对浓度信号进行了信号补偿等处理，减少了测量误差，因此，具有较高的测量精度，而且结构简单，性能优良。本系统的量程为0-10ppm,精度为0.039ppm。 关键词: 甲醛检测，数据采集处理系统，硬件电路，软件设计，A/D转换器，AT89C52单片机 3 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 第１章 绪论 3 1.1 引言 3 第２章 概述 4 2.1系统总概述 4 2.2总体方案设计 4 2.3硬件设计 5 2.4软件设计 5 2.5 硬件结构框图2.1 5 2.6 软件结构框图2.2 5 第3章 硬件设计 6 3.1.1 硬件选择 6 3.1.2 MCU的选择与简介 6 3.1.3 单片机最小系统的实现 8 3.2.1 数据采集系统 h 14 3.2.2 模数转换的选择与简介 h 15 3.2.3 按键选择与简介 h 17 3.2.4 外围扩充存储器 h 18 3.2.5 时钟芯片选择与简介 h 19 3.2.6 上拉电阻 h 21 3.2.7 液晶显示器简介。 h 21 3.2.8 报警电路 h 24 3.2.9 硬件仿真环境介绍 h 25 第4章 软件设计 h 27 4.1编写语言的选择 h 27 4.2 编译软件介绍 h 27 4.3主程序模块 h 31 4.4模数转换 h 32 4.5按键模块 h 32 4.6时钟模块 h 33 4.7液晶显示模块 h 33 第5章 系统仿真 h 35 第6章 结束语 h 36 致 谢 h 37 参考文献 h 38 附录 h 39 第１章 绪论 1.1 引言 1.1.1甲醛的特性及危害 甲醛是一种无色，有强烈刺激性气味的气体。化学式（HCHO ）易溶于水、醇和醚。甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式出现。其37%的水溶液称为福尔马林，医学和科研部门常用于标本的防腐保存。此溶液沸点为19.5℃故在室温时极易挥发，随着温度的上升甲醛的挥发速度加快。在我国有毒化学品优先控制名单中甲醛列居第二位。 1.1.2甲醛的来源 室内装修所用的合成板材，如胶合板、细木工板、高密度板、刨花板。这些板材中甲醛起胶合剂、防腐剂的作用，主要用于加强板材的硬度、防虫、防腐。板材中残留的和未参与反应的甲醛逐渐向周围环境释放，是室内空气中甲醛的主要来源。 用合成板材制造的家具，厂家为了追求利润使用不合格的板材，再粘贴面材料时使用不合格的胶水，造成家具中甲醛含量超标。 3.含有甲醛成分并有可能向外界散发的各类装饰材料，如壁纸、地毯、油漆。 第２章 概述 2.1系统总概述 本论文主要完成甲醛检测仪软件设计，设计内容包括：A/D转换器程序、控制程序、超标报警、键盘检测、数据显示等。 本系统采用单片机为控制核心，以实现便携式甲醛检测仪的基本控制功能。系统主要功能内容包括：数据处理、时间设置、开始测量、超标报警、键盘检测、自动休眠：仪器若不进行称量操作，5分钟后自动进入休眠模式，以降低电源消耗。 本系统设计采用功能模块化的设计思想，系统主要分为总体方案设计、硬件和软件的设计三大部分。 2.2总体方案设计 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。但这些方法费力费时、成本高、自动化程度低过程复杂、大多数过程是人工操作很难做到现场实时控制随着传感器和计算机技术的不断发展，现已有了基于单片机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。因此本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。由于甲醛含量超量的话，将对人体健