基于单片机的室内甲醛检测仪的设计

泉 州 师 范 学 院

毕业论文（设计）

题 目 基于单片机的室内甲醛检测仪的设计

物理与信息工程 学院电子信息科学与技术 专业 08 级 2 班

学生姓名 刘伟斌 学 号 080303092 指导教师 朱成全 职 称 讲师 完成日期 2012年4月

教务处 制

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基于单片机的室内甲醛检测仪的设计

物理与信息工程学院 08级电子信息科学与技术 080303092 刘伟斌

指导老师 朱成全 讲师

【摘 要】：甲醛对人体危害极大，对此研究并设计了一种用于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STC12C5A60S2单片机，选择英国达特公司的甲醛传感器。系统将传感器输出的电流经放大后信号通过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。

【关键词】：甲醛；STC12C5A60S2；传感器；A/D；LCD；

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目录

1引言…………………………………………………………………………………………………………3 1.1甲醛的特性及危害………………………………………………………………………………………3 1.2甲醛的来源………………………………………………………………………………………………3 2总体设计方案………………………………………………………………………………………………3 2.1系统设计方案基本要求…………………………………………………………………………………3 2.2系统设计思路……………………………………………………………………………………………3 3系统设计方案论证…………………………………………………………………………………………4 3.1方案一:基于普通51单片机和国产MQ138传感器的设计方案………………………………………4 3.2方案二基于增强型单片机和进口传感器的设计方案…………………………………………………4 4单片机甲醛检测技术………………………………………………………………………………………4 4.1STC12C5A60S2单片机……………………………………………………………………………………4 4.2LTC1049CN8运算放大器…………………………………………………………………………………5 4.3LCD1602液晶屏 …………………………………………………………………………………………6 4.4甲醛传感器………………………………………………………………………………………………6 5系统硬件部分设计…………………………………………………………………………………………7 5.1系统整体电路原理………………………………………………………………………………………8 5.1.1系统放大电路设计……………………………………………………………………………………8 5.1.2系统单片机及显示电路设计…………………………………………………………………………8 5.1.3系统报警电路设计……………………………………………………………………………………9 6系统软件部分设计…………………………………………………………………………………………10 7系统硬件仿真测试…………………………………………………………………………………………11 8误差分析及改进方法………………………………………………………………………………………12 9设计总结……………………………………………………………………………………………………13 致谢……………………………………………………………………………………………………………13 参考文献………………………………………………………………………………………………………13

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1.引言

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。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。在我国有毒化学品优先控制名单中甲醛列居第二位。甲醛已被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。甲醛能与蛋白质结合，吸入高浓度甲醛后会出现呼吸道的严重刺激和水肿、眼刺痛、头痛，也可发生支气管哮喘皮肤直接接触甲醛，可引起皮炎、色斑、坏死。经常吸入少量甲醛，能引起慢性中毒，出现粘膜充血、皮肤刺激症、过敏性皮炎、指甲角化和脆弱等。全身症状有头痛、乏力、心悸、失眠、体重减轻以及植物神经紊乱等。[2]

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1.2甲醛的来源

1.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。 2.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。

2.总体设计方案

2.1系统设计基本要求

本次设计的主要内容是设计一种基于单片机的室内甲醛检测仪，主要利用单片机和放大电路对甲醛传感器的输出信号进行采集处理。 设计基本要求：

1.快速检测功能：当将仪器至于封闭环境时能快速测出甲醛浓度并显示。 2.超标报警功能：当甲醛浓度超出国标时给予报警提示。

2.2系统设计思路

随着现代电子技术的迅速发展，传感技术已形成一个独立的新兴的高科技领域。传感器的高度自动化、微型化与集成化，减少了对使用者环境和技术的要求，其便携式的特点尤其适合于野外、现场分析的需要。本设计拟采用英国达特公司生产的CH20甲醛传感器，传感器的贵金属电极与挥发的甲醛气体发生反应，产生与挥发的甲醛浓度成正比的电信号。由于甲醛传感器产生的电信号十分微弱，不能直接与控制电路相连接使用，我们将其首先经过一个放大电路，将信号放大，再经过模／数转换器将模拟信号

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转换成数字信号，在单片机电路的作用下，通过LCD将空气中甲醛含量的浓度用数字显示出来。

创新点：

1.使化学检测转化为电信号检测。

2.应用单片机来显示最后结果，成本低。 3.设备便于携带，操作简单。 4.实现单片机控制的智能化。

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