基于单片机的室内甲醛检测仪的设计
基于单片机的甲醛检测仪设计
目录第１章绪论 (1)1.1 引言 (1)第２章概述 (1)2.1系统总概述 (1)2.2总体方案设计 (2)2.3硬件设计 (2)2.4软件设计 (2)2.5 硬件结构框图2.1 (2)2.6 软件结构框图2.2 (3)第3章硬件设计 (3)3.1 硬件设计主电路图见附录9.1 (3)3.2 硬件选择 (3)3.2.1 MCU的选择与简介 (3)3.2.2 单片机最小系统的实现 (8)3.2.3 数据采集系统 (12)3.2.4 模数转换的选择与简介 (13)3.2.5 按键选择与简介 (15)3.2.6 外围扩充存储器 (16)3.2.7 时钟芯片选择与简介 (17)3.2.8 上拉电阻 (19)3.2.9 液晶显示器简介。
(19)3.2.10 报警电路 (22)3.2.11 硬件仿真环境介绍 (23)第4章软件设计 (25)4.1编写语言的选择 (25)4.2 编译软件介绍 (25)4.3主程序模块 (31)4.4模数转换 (31)4.5按键模块 (32)4.6时钟模块 (32)4.7液晶显示模块 (33)第5章系统仿真 (34)第6章结束语 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录 (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。
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响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。
基于单片机的室内甲醛检测仪的设计
基于单片机的甲醛浓度检测仪的设计目录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)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。
[1]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]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。
基于STC89C52单片机的甲醛浓度监测报警系统的设计
基于STC89C52单片机的甲醛浓度监测报警系统的设计一、引言近年来，随着人们对室内空气质量的关注度不断提高，甲醛作为一种常见的室内空气污染物，引起了广泛的关注和担忧。
高浓度的甲醛会对人体健康造成严重的危害，如眼睛刺激、呼吸道疾病、免疫系统异常等。
因此，开发一种能够实时监测甲醛浓度并及时报警的系统对于保障人们健康和提升室内空气质量具有重要意义。
二、系统设计为了实现对甲醛浓度进行监测和报警功能，本文设计了基于STC89C52单片机的甲醛浓度监测报警系统。
该系统主要由传感器模块、单片机模块、显示模块和报警模块组成。
2.1 传感器模块传感器是该系统中最关键的部分之一。
本文采用了高灵敏度的甲醛传感器作为主要检测元件。
该传感器能够快速响应并准确检测环境中的甲醛含量。
传感器模块通过模拟信号输出将检测到的甲醛浓度传输给单片机模块。
2.2 单片机模块单片机模块是整个系统的核心部分。
本文选用了STC89C52单片机作为主控芯片。
单片机通过AD转换器将传感器模块输出的模拟信号转换为数字信号，并进行数据处理和判断。
根据事先设定的甲醛浓度阈值，单片机判断当前甲醛浓度是否超过安全范围，并根据判断结果控制显示和报警功能。
2.3 显示模块显示模块用于展示当前环境中的甲醛浓度值。
本文选用了液晶显示屏作为显示设备，通过串行通信接口与单片机进行数据交互。
当系统检测到超过设定阈值的甲醛浓度时，显示屏会实时显示警告信息。
2.4 报警模块报警功能是该系统中非常重要的一部分，能够及时提醒用户环境中存在高浓度甲醛并采取相应措施。
本文采用了蜂鸣器作为报警装置，当系统检测到超过设定阈值的甲醛浓度时，蜂鸣器会发出尖锐的声音，提醒用户采取相应的防护措施。
三、系统工作原理甲醛浓度监测报警系统的工作原理如下：首先，传感器模块感知环境中的甲醛浓度，并将模拟信号传输给单片机模块。
单片机通过AD转换器将模拟信号转换为数字信号，并进行数据处理。
然后，单片机根据设定的甲醛浓度阈值进行判断，如果检测到超过安全范围的甲醛浓度，则控制显示模块显示警告信息，并通过报警模块发出声音警示用户。
基于单片机的室内甲醛浓度检测系统_田秀荣
第3 期
田秀荣：基于单片机的室内甲醛浓度检测系统
23
报警模块采用语音和蜂鸣器双重报警。当甲醛的浓度 超过正常的甲 醛 浓 度 时，语 音 报 警 并 且 蜂 鸣 器 也 会 响 铃 报 警，这两种报警方式都是属于听觉报警。而且蜂鸣器的响铃 报警设置了三个响铃频率。系统会根据不同浓度值选择不 同频率的响铃。浓度越高，响铃频率越高。
2 基于 STC89C52ＲC 单片机的检测系统设计与实现
以 STC89C52ＲC 为核心的检测系统的硬件组成图如图 2 所示。
图 1 STC89C52ＲC 单片机引脚图
图 2 硬件结构框图
本系统主要 分 为： 主 控 制 模 块、数 据 采 集 模 块、显 示 模 块、报警模块和人机交互模块。
主控制模块选用的是 STC89C52ＲC 单片机。封装形式 是双列直插式的。主控制模块其实就是单片机最小系统，包 括电源电路，晶振电路，复位电路和 P0 口的上拉电阻。其中 本系统的电源采用两种供电方式，直流电池供电和 USB 电源 线供电。当选用直流电池供电时，采用 7805 芯片进行稳压。
数据采集模块选用的是化学传感器 MQ138 型传感器， 并结合模数转换器 ADC0809 进行模数转换。
显示模块采用的是液晶 LCD12864，本设计选用的是带 字库的上下分屏液晶。这种液晶显示汉字简单，方便，主要 用来显示甲醛的浓度。
收稿日期：2014 － 03 － 22 作者简介：田秀荣（1974- ） ，女，山西大同人，讲师，主要研究方向为图像及信号处理。
图 4 系统测试实例
参考文献
［1］ 崔九思． 室内空气污染监督方法［M］． 北京：北京化学
工业出版社，2Leabharlann 02．［2］ 李跃红． 甲醛检测方法的研究进展［J］． 职业与健康，
基于STC单片机的室内甲醛检测仪的设计
目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 甲醛检测仪的种类 (1)2 整体设计方案 (3)2.1 系统设计的基本要求 (3)2.2 系统设计的思想 (3)2.3 系统设计方案的对比选择 (3)3 设计开发工具介绍 (5)3.1 单片机的概念和特点 (5)3.2 单片机的发展和趋势 (6)3.3 STC12C5A60S2单片机 (6)3.4 LTC1049CN8运算放大器 (7)3.5 LCD1602液晶显示屏 (8)3.6 甲醛传感器 (9)4 系统硬件设计 (11)4.1 系统整体电路的原理 (11)4.2 系统晶振电路的设计 (12)4.3 系统复位电路的设计 (12)4.4 系统放大电路的设计 (14)4.5 系统单片机及显示电路的设计 (14)4.6 系统报警电路设计 (15)5 系统软件设计 (17)5.1 程序编写语言介绍 (17)5.2 编译软件介绍 (17)5.3 主程序模块 (22)5.4 模数转换 (22)5.5 按键模块 (24)5.6 液晶显示模块 (26)6 设计总结 (30)6.1 全文总结 (30)6.2 心得体会 (30)参考文献 (32)致 (33)附录 (34)基于单片机的室甲醛检测仪的设计摘要众所周知，甲醛对人体的危害很大, 在当今的社会中甲醛通过各种途径侵入人们的生活，特别是在房屋装修的过程中，装修材料中残留大量的甲醛，所以应如何快速高效的检测室甲醛的含量是否超标就显得尤为重要。
传统的检测方法操作麻烦，而且精度不够高，于此本研究设计了一种在室具有检测和超限报警功能的智能甲醛检测仪。
该设计方案基于STC12C5A60S2单片机，选择英国达特公司生产的甲醛传感器。
该系统将传感器输出的电流信号放大后，通过A / D转换电路调整,再通过单片机进行数据处理,最后由LCD 显示甲醛浓度值。
本设计具有显示报警功能，并且具有功耗低、精度高、便于携带等特点。
基于单片机的室内甲醛检测仪的设计毕业设计
基于单片机的室内甲醛检测仪的设计毕业设计一、引言随着人们生活水平的提高，对室内空气质量的关注度也日益增加。
甲醛作为室内空气中常见的污染物之一，对人体健康有着严重的危害。
因此，设计一款准确、便捷、实用的室内甲醛检测仪具有重要的现实意义。
二、总体设计方案本设计以单片机为核心，结合传感器技术、数据处理技术和显示技术，实现对室内甲醛浓度的实时检测和显示。
系统主要由传感器模块、单片机控制模块、显示模块、报警模块和电源模块组成。
传感器模块选用对甲醛具有高灵敏度和选择性的电化学传感器，能够将甲醛浓度转化为电信号。
单片机控制模块采用常见的 STM32 系列单片机，负责对传感器采集到的信号进行处理和分析，并控制显示模块和报警模块的工作。
显示模块采用液晶显示屏，实时显示甲醛浓度值。
报警模块在甲醛浓度超过设定阈值时发出声光报警，提醒用户采取相应措施。
电源模块为整个系统提供稳定的工作电压。
三、硬件设计（一）传感器电路设计传感器的输出信号通常较弱，需要经过放大和滤波处理后才能被单片机采集。
设计中采用运算放大器构建放大电路，提高信号的幅度。
同时，使用低通滤波器去除信号中的高频噪声，提高信号的质量。
（二）单片机最小系统设计单片机最小系统包括单片机芯片、晶振电路和复位电路。
晶振电路为单片机提供时钟信号，复位电路用于系统初始化和异常情况下的复位操作。
（三）显示电路设计液晶显示屏通过 SPI 接口与单片机连接，单片机通过发送指令和数据来控制显示屏的显示内容。
（四）报警电路设计报警电路由发光二极管和蜂鸣器组成，当甲醛浓度超过阈值时，单片机输出高电平驱动发光二极管点亮和蜂鸣器发声。
（五）电源电路设计电源模块采用线性稳压器将输入的直流电压转换为适合各个模块工作的电压，确保系统稳定可靠运行。
四、软件设计（一）主程序流程系统上电后，首先进行初始化操作，包括单片机内部资源初始化、传感器初始化和显示模块初始化等。
然后，单片机不断采集传感器输出的信号，并进行数据处理和分析，计算出甲醛浓度值。
基于单片机的甲醛浓度检测仪的设计
基于单片机的甲醛浓度检测仪的设计李娟娟（吕梁学院物理系，山西吕梁033000）摘要：甲醛的刺激味道和致癌作用严重威胁着人类的健康，文献[1,2]中提到当甲醛浓度超过0.08mg/m3时，人就有不适感。
针对甲醛浓度问题设计了一款通用的室内甲醛气体浓度检测仪器，能够实时检测室内甲醛浓度并提示人们做出防范措施。
系统选用STC89C52单片机、ZE08-CH2O甲醛模组、LCD1602显示屏等器件。
当气体通过甲醛传感器后，经过气体采集、甲醛检测、单片机处理后显示出甲醛浓度，当浓度超过0.08mg/m3时蜂鸣报警。
该系统具有实时检测、操作简便、准确度高、价格便宜等特点。
关键词：甲醛传感器；STC89C52单片机；LCD1602显示屏；蜂鸣器中图分类号：TP216文献标识码：A文章编号：1673-1131（2016）11-0056-02Formaldehyde concentration tester design based on MCULI Juanjuan(Dept.of Physics of Lvliang college,Shanxi Lvliang,033000)Abstract：The stimulation taste and carcinogenicity make formaldehyde be a threat to human health,and there is discomfort on people when the concentration of formaldehyde is more than0.08mg/m3.Designed a universal formaldehyde gas concentration detecting instrument to detect formaldehyde concentration indoors,and prompt people to make preventive measures.Designa-tion chooses STC89C52single chip,ZE08-CH2O formaldehyde module,LCD1602display device.when gas indoors through sensors,the gas would be collected,formaldehyde would be detected,data would be processed by STC89C52and display device shows formaldehyde concentration.The tester would buzzer when the concentration is greater than0.08mg/m3.The system has many advantages,such as real-time detection,easy operation,high accuracy,as well as the low price.Key words：Formaldehyde sensor;STC89C52single-chip microcomputer;1602display;Buzzer0引言甲醛是无色、刺激性气味的气体，装修新房时会使用大量含甲醛的胶黏剂，甲醛的释放期长达15年，成为室内空气中的主要污染物。
基于单片机的室内甲醛检测系统设计方案
随着现代社会的发展，科技的进步，高科技电子产品给人们的生活带了翻天覆地的变化。房屋装修的残留气体甲醛一直危害着人们的健康，比较市面上常见的甲醛检测方法，大多比较麻烦且价格较高。本文所述的基于单片机的室甲醛检测系统，是运用电化学传感器法，利用单片机的高性能控制甲醛传感器来达到检测甲醛含量的目的。本设计适用性广，操作简单，只要操作几个按键就能检测甲醛的含量，甲醛含量直观的显示在LCD显示屏上，适用于各种人士。本系统集成度高，体积小，携带方便，具有很高的灵活性。
LED-
LED接地端
LCD12864液晶显示模块与计算机的接口电路有两种方式。它与单片机的接口方法分为直接访问方式和间接控制方式。
直接访问方式是把液晶模块作为存或I/O设备直接接在单片机的总线上，单片机以访问存或I/O设备的方式操作液晶显示模块的工作。间接控制方式则不使用单片机的数据系统，而是利用它的I/O口来实现与显示模块的联系。即将液晶显示模块的数据线与单片机的P0口连接作为数据总线，另外三根时序控制信号线通常利用单片机的P2口中未被使用的I/O口来控制。这种访问方式不占用存空间，它的接口电路与时序无关，其时序完全靠软件编程实现。本系统采用间接控制方式。
EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存，EA端必须保持低电平。
XTAL1：振荡器反相放大器及部时钟发生器的输入端。
XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
P3.0/RXD：串行接口
P3.1/TXD：串行接口
P3.2/INT0：外部中断输入
P3.3/INT1：外部中断输入
P3.4/T0：定时/计数器输入
3.2 系统主要模块介绍
3.2.1 数据采集模块
在数据采集系统中，由甲醛传感器出来的电流信号必须经过放大，转换才能被单片机识别和处理。在本系统中甲醛传感器所检测的电流信号经电位器放大为电压信号，再经AD转换为单片机识别的信号。
基于单片机的甲醛检测仪设计
基于单片机的甲醛检测仪设计甲醛是一种无色、有刺激性气味的有害物质，在许多家居装修中常常会产生。
高浓度的甲醛对人体健康会产生很大的危害，包括呼吸系统、消化系统、神经系统和免疫系统等方面。
因此，设计一种基于单片机的甲醛检测仪具有重要的意义。
甲醛检测仪可以用于室内空气质量检测和甲醛浓度监测。
其主要构成部分包括传感器、单片机、显示器和报警装置。
下面我将详细介绍甲醛检测仪的设计原理和实现方法。
其次，单片机模块用于接收传感器模块的信号，并进行处理和控制。
我选择了常用的Arduino Uno作为实现单片机的核心，它具有较好的性能和易于编程的特点。
单片机接收传感器模块采集到的甲醛浓度数据，并根据预设的阈值进行判断。
如果甲醛浓度超过阈值，单片机将触发报警装置，并通过显示器显示警报信息。
最后，显示器模块用于显示甲醛浓度和警报信息。
常见的显示器有液晶显示器(LCD)和数码管等。
在设计过程中，我选择了LCD作为显示器。
通过单片机控制，LCD可以显示当前的甲醛浓度和警报信息，使用户能够清楚地了解空气中的甲醛情况。
此外，为了增加甲醛检测仪的实用性，可以添加其他功能模块。
例如，可以添加Wi-Fi模块，将检测到的甲醛浓度数据发送到手机App或云端，实现远程监测和控制。
还可以添加存储和传输模块，将检测数据保存和传输到电脑上进行分析和处理。
总结来说，基于单片机的甲醛检测仪设计包括传感器模块、单片机模块、显示器模块和报警装置。
通过传感器检测甲醛浓度，单片机进行处理和控制，显示器显示甲醛浓度和报警信息。
通过添加其他功能模块，可以增加甲醛检测仪的实用性和便利性。
这种甲醛检测仪可以在家庭、办公室和工厂等场所使用，帮助人们及时了解和控制甲醛的危害。
基于单片机的甲醛检测仪设计毕业设计
基于单片机的甲醛检测仪设计毕业设计设计毕业项目：基于单片机的甲醛检测仪摘要：本篇设计毕业项目旨在设计并实现一个基于单片机的甲醛检测仪。
甲醛是一种常见的有害气体，对人体健康有一定的损害。
因此，为了保护人们的健康，开发一个能够快速准确测量甲醛浓度的仪器非常重要。
关键词：单片机，甲醛检测仪，有害气体，浓度测量，快速准确1.引言甲醛是一种无色、有刺激性气体，广泛存在于室内和室外环境中。
它是一种有害气体，长期暴露在高浓度的甲醛环境中会对人体健康造成慢性损害，甚至引发癌症。
因此，准确测量甲醛浓度对于建立健康的生活和工作环境至关重要。
2.设计目标本设计的目标是设计并实现一个基于单片机的甲醛检测仪，具有以下特点：1）能够实现对室内空气中甲醛浓度的快速准确测量；2）结构简单、便携，方便携带和使用；3）具备报警功能，当甲醛浓度超过安全范围时可以及时发出警报。
3.设计方案本项目的设计方案包括硬件和软件两个部分。
3.1硬件设计硬件设计主要包括以下几个模块：1）甲醛传感器模块：使用专业的甲醛传感器来检测甲醛浓度，并将检测结果传输给单片机进行处理；2）单片机模块：选择一款性能良好的单片机作为主要的控制处理单元，负责接收甲醛传感器模块传输的数据，并对数据进行处理和判断；3）显示屏模块：使用液晶显示屏来显示甲醛浓度的实时数值；4）蜂鸣器模块：当甲醛浓度超过安全范围时，蜂鸣器会发出警报。
3.2软件设计软件设计主要包括以下几个方面：1）数据处理算法：单片机接收到甲醛传感器模块传输的数据后，需要进行数据处理和判断，得出甲醛浓度的结果；2）界面设计：使用单片机控制显示屏来显示甲醛浓度的实时数值，界面设计应简洁直观；3）报警功能：当甲醛浓度超过安全范围时，单片机控制蜂鸣器发出警报。
4.实验结果与分析实验结果表明，设计的甲醛检测仪可以准确快速地测量室内空气中的甲醛浓度。
在甲醛浓度超过安全范围时，蜂鸣器会发出警报，及时提醒使用者注意甲醛浓度过高的问题。
基于51单片机的室内甲醛测试系统
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基于stm32f103单片机的甲醛检测报警仪设计
设计与分析♦Sheji yu Fenxi基于STM32F103单片机的甲醛检测报警仪设计李瑞琦刘璐李宇翔刘鑫(中国矿业大学，北京100091)摘要:设计了一种基于STM32F103单片机的甲醛检测报警仪，釆用ESP8266Wi-Fi模块实现通信连接与数据传递，釆用M-01传感器实时釆集室内环境的甲醛浓度，通过LCD12864液晶模块显示甲醛浓度，并在甲醛浓度超标时进行声光报警。
该甲醛检测报警仪成本低，精度高,可以满足室内环境甲醛浓度监测的需要。
关键词：STM32F103单片机；甲醛检测;报警系统0引言甲醛作为一种中在的，要的室内。
研究表明，室内空中的甲醛对人的危害浓度高。
甲醛为0.1mg/m3时，人会感到不适；当甲醛含量为0.2mg/m3时,会使人患上咽喉炎、;室内空中甲醛为0.5mg/m3时，会人的；室内空气中甲醛于0.6mg/m3时，便胁人们的。
国内的气体检测为光光度光光度AHMT光光度学检测。
要检测人标采集空本，并用业仪器的学实检测本的甲醛浓度。
本设计的甲醛检测报警仪采用学检测法，学传感器的为浓度，通过液晶显示以通信的，浓度信用，并在浓度高于浓度时实现报警m1硬件设计1.1硬件系统总体设计甲醛检测报警仪系统主要分为：甲醛传感器检测模块、STM32F103单片机控制模块、LCD液晶显示模块、Wi-Fi连接模块报警模块。
要为实时检测室内空气中的甲醛并显示在液晶模块中，在甲醛超标时进行声光报警。
本设计采用基于ARM32位的ContexTM-M3CPU为内核的miniSTM32F103ZE-T6微器。
甲醛检测仪外扩的键、LCD显示器和报警装置通过通用的I/O接口与微器连接；传模块通过UART接口与微器连接并实现通信；传感器采集的信息以压的形式传递到A/D采集端口从与微器连接，硬件系统如图1所示。
1.2模块介绍LCD12864是一种具有多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中字库的点阵图形液晶显示模块，其内置8192个16X16点汉字和128个16X8点ASCI I字符集,显示分辨率为128X64dpi。
基于单片机室内甲醛检测仪设计
..鉴于单片机的室甲醛检测仪的设计鉴于单片机的室甲醛检测仪的设计纲要：室空气质量的利害直接影响到人体的健康，此中甲醛的危害更是亟待解决的问题。
所以，测定室甲醛含量也成为一个具存心义的研究。
本设计主要针对居民住楼的甲醛含量可能超标设计的。
设计采纳电化学甲醛传感器作为数据的感知部分，电化学甲醛传感器器较其余的甲醛含量检测方法操作简单，成真相对较低，适适用于实验的研究和室甲醛含量的检测。
该甲醛含量收集系统能够达到的精度，而且将结果用液晶屏显示出来，当甲醛含量超出设定标准是发出警示。
重点词： MSP430电化学传感器甲醛含量一方案设计实验以 MSP430F149 单片机作为系统的核心，经过按键控制液晶显示和驱动放大电路。
1.1 单片机的选择论证方案一：采纳 MC68HC05/08 系列单片机对系统进行控制。
其乘法和除法指令给编程带来了便利。
可是其指令系统共有89 条指令，不利于 CPU 的履行速度。
方案二：采纳 MCS-51 系列单片机对系统进行控制。
MCS-51 系列单片机采用哈佛系统构造，其程序储存器和数据储存器独立编址。
7 中寻址方式， 111 条系统指令，操作简单合适于简单系统。
方案三： MSP430F149 单片机部资源比51 单片机丰富，而且拥有能够调理的晶振频次，是编程更为灵巧。
综上所述因为设计的系统简单，所以选择方案三。
综上所述选择方案一。
1.2 传感器的选择论证检测室甲醛含量的方法有很多种，以下表格给出一些典型的方法和其特色。
方法长处弊端电化学传感器法操作简单迅速便携方便易受其余气体扰乱，可调激光汲取光谱法敏捷度高仪器要求工艺高，价钱过高差分光学汲取光谱法敏捷度高需要很长光程方可达到要求的敏捷度窄带汲取法敏捷度高需要很长光程方可达到要求的敏捷度，不合适现场检测衰荡腔光谱法敏捷度高光路复杂，成本高甲醛电化学传感器的主要技术指标以下：丈量围： 0—10ppm响应时间 :小于50秒最大负荷：50ppm输出信号： 1200±300Na/ ppm分辨率： 0.05 ppm依据以上表格和电化学传感器的主要技术指标，选择电化学法进行实验。
基于单片机的室内甲醛检测仪的设计毕业设计
基于单片机的室内甲醛检测仪的设计毕业设计一、引言随着人们生活水平的提高，对室内环境质量的关注度也日益增加。
甲醛作为室内空气污染的主要污染物之一，对人体健康有着严重的危害。
因此，设计一款能够准确、快速检测室内甲醛浓度的仪器具有重要的现实意义。
本毕业设计旨在基于单片机技术，设计一款室内甲醛检测仪，以满足人们对室内空气质量监测的需求。
二、系统总体设计方案（一）设计目标本设计的目标是开发一款基于单片机的室内甲醛检测仪，能够实现对室内甲醛浓度的实时检测，并将检测结果以直观的方式显示出来。
同时，该检测仪还应具备数据存储、报警等功能，以提高其使用的便利性和安全性。
（二）系统组成该检测仪主要由传感器模块、单片机控制模块、显示模块、报警模块和电源模块等部分组成。
1、传感器模块：选用灵敏度高、稳定性好的甲醛传感器，用于检测室内甲醛浓度，并将浓度信号转换为电信号输出。
2、单片机控制模块：采用高性能的单片机作为核心控制器，负责对传感器采集到的数据进行处理、分析和计算，并控制其他模块的工作。
3、显示模块：选用液晶显示屏（LCD）或数码管，用于实时显示室内甲醛浓度值。
4、报警模块：当室内甲醛浓度超过设定的阈值时，通过声光报警的方式提醒用户采取相应的措施。
5、电源模块：为整个系统提供稳定的电源供应。
（三）工作原理传感器模块实时检测室内甲醛浓度，并将浓度信号转换为电信号传输给单片机控制模块。
单片机控制模块对电信号进行处理和计算，得到准确的甲醛浓度值，并将其发送给显示模块进行显示。
同时，单片机控制模块将检测到的甲醛浓度值与设定的阈值进行比较，当浓度超过阈值时，启动报警模块进行报警。
三、硬件设计（一）传感器选择经过综合考虑，选择了_____型号的甲醛传感器。
该传感器具有响应速度快、测量精度高、稳定性好等优点，能够满足本设计的要求。
（二）单片机选型选用了_____型号的单片机作为核心控制器。
该单片机具有丰富的资源、强大的处理能力和低功耗等特点，能够有效地处理传感器采集到的数据，并控制整个系统的运行。
基于单片机的甲醛检测仪设计讲解
目录第１章绪论 (1)1.1 引言 (1)第２章概述 (1)2.1系统总概述 (1)2.2总体方案设计 (2)2.3硬件设计 (2)2.4软件设计 (2)2.5 硬件结构框图2.1 (2)2.6 软件结构框图2.2 (3)第3章硬件设计 (3)3.1 硬件设计主电路图见附录9.1 (3)3.2 硬件选择 (3)3.2.1 MCU的选择与简介 (3)3.2.2 单片机最小系统的实现 (8)3.2.3 数据采集系统 (12)3.2.4 模数转换的选择与简介 (13)3.2.5 按键选择与简介 (15)3.2.6 外围扩充存储器 (16)3.2.7 时钟芯片选择与简介 (17)3.2.8 上拉电阻 (19)3.2.9 液晶显示器简介。
(19)3.2.10 报警电路 (22)3.2.11 硬件仿真环境介绍 (23)第4章软件设计 (25)4.1编写语言的选择 (25)4.2 编译软件介绍 (25)4.3主程序模块 (31)4.4模数转换 (31)4.5按键模块 (32)4.6时钟模块 (32)4.7液晶显示模块 (33)第5章系统仿真 (34)第6章结束语 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录 (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。
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。
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基于单片机的室内甲醛检测仪的设计
基于单片机的室内甲醛检测仪的设计
摘要：室内空气质量的好坏直接影响到人体的健康，其中甲醛的危害更是亟待解决的问题。
因此，测定室内甲醛含量也成为一个具有意义的研究。
本设计主要针对居民住楼的甲醛含量可能超标设计的。
设计采用电化学甲醛传感器作为数据的感知部分，电化学甲醛传感器器较其他的甲醛含量检测方法操作简单，成本相对较低，适合用于实验的研究和室内甲醛含量的检测。
该甲醛含量采集系统能够达到0.01mg/m3的精度，并且将结果用液晶屏显示出来，当甲醛含量超过设定标准是发出警告。
关键词：MSP430 电化学传感器甲醛含量
一方案设计
实验以MSP430F149单片机作为系统的核心，通过按键控制液晶显示和驱动放大电路。
1.1单片机的选择论证
方案一：采用MC68HC05/08系列单片机对系统进行控制。
其乘法和除法指令给编程带来了便利。
但是其指令系统共有89条指令，不利于CPU的执行速度。
方案二：采用MCS-51系列单片机对系统进行控制。
MCS-51系列单片机采用哈佛体系结构，其程序存储器和数据存储器独立编址。
7中寻址方式，111条系统指令，操作简单适合于简单系统。
方案三：MSP430F149单片机内部资源比51单片机丰富，并且具有可以调节的晶振频率，是编程更为灵活。
综上所述由于设计的系统简单，所以选择方案三。
综上所述选择方案一。
1.2传感器的选择论证
检测室内甲醛含量的方法有许多种，以下表格给出一些典型的方法和其特点。
甲醛电化学传感器的主要技术指标如下：
测量范围：0—10ppm
响应时间: 小于50秒
最大负荷：50ppm
输出信号：1200±300Na/ ppm
分辨率：0.05 ppm
根据以上表格和电化学传感器的主要技术指标，选择电化学法进行实验。
CH2O/M-10型号的甲醛电化学传感器。
1.3人机模块的选择论证
方案一：采用独立按键和数码管作为人机接口。
编程简单可行，但是显示过于枯燥，独立按键不利于人机交互。
方案二：采用4*4键盘和LCD1602作为人机接口。
4*4具有16个按键，设置更为灵活，具有字库使显示更加明了，编程简单。
采用方案二。
二硬件电路设计
硬件设计部分：传感器接口电路设计，放大电路设计，外围模块的电路设计（电源模块，液晶显示模块，无线模块，键盘模块，串口通信模块等）
以单片机为核心，接收到传感器经过接口电路、信号放大电路后的的信号，在单片机内部集成的AD对数据进行采样，编写程序对数据进行处理，将数据结果即甲醛的浓度输出，并且，如果甲醛的含量超标则报警。
系统总流程框图
2.1 恒电位电路原理
由甲醛传感器的工作原理可知，甲醛气体扩散至传感器内部，在与传感器内部的溶液发生氧化还原反应，工作电极的表面电极被消耗，转移一定量的电子数目，从而产生电流信号，产生的电流为微安级。
由于信号的产生，甲醛传感器本身的电位发生变化，导致工作电极与对电极表面的氧化还原反应变得不稳定，因此在传感器的测量电路里，应加入传感器的恒电位电路，以保证工作电极与参考电极之间的电压稳定。
在以下电路中U1B部分为恒电位电路，维持参考电压RET和工作电压WE之间的电压稳定，即使甲醛与内容溶液发生化学反应，WE电压依然稳定。
恒电位电路图
2.2放大电路原理
由于电压信号很微弱，需要进行信号的放大。
如下图所示，该信号放大电路为二级放大，第一级放大U1的放大倍数最高可达100倍，并且可以通过R1调节放大倍数。
第二级放大U2与第一级放大基本一致，由R2调节放大倍数，选择0—100的放大倍数。
经过两级放大，已经可以满足要求。
信号放大电路图
2.3测量电路
由于对电极CE和参考电极REF由恒电位电路控制，CE和REF之间的电压一直处于稳定状态。
输出的电流信号经过R3，转换成电压信号。
传感器的测量电路电路图
2.4外围模块设计
便携式甲醛检测仪的硬件外围模块主要包括液晶显示模块，键盘模块，电源模块等。
MSP430F149作为主控芯片，其外围设备有液晶显示模块，矩阵键盘模块，内置AD转换模块以及电源模块。
键盘模块用于输入和操作，显示模块用于显示经过单片机处理过的数据。
主控制器电路
2.4.1液晶模块设计
采用1602液晶显示以显示数据
液晶显示电路设计
2.4.2键盘界面设计
键盘模块是为了让用户输入数据，启动或暂停仪器的工作，实现人机互动。
设计采用4*4矩阵键盘。
MSP430
F149 显示模块
键盘模块 AD 模块 供电模块
4*4矩阵键盘电路设计
2.4.5 模数转换模块
MSP430F149自带模数转换模块，不需要另外设计，可以节省时间降低成本。
MSP430的ADC模块为12位，有12个模拟通道。
三软件设计
3.1软件总体设计
采用C语言进行编程，方便快捷。
通过按键启动仪器，如果需要可以设置甲醛上限报警，整个系统由主程序，中断服务程序模块、数据处理模块和显示子程序模块组成。
以下为系统流程图，供电后，按下启动按键即可进入主界面。
在主界面里可以选择需要控制的量。
系统流程图
3.2数据采集处理模块设计
由键盘控制是否进行采样并设定采样的间隔时间，键盘输入信号，经由单片机处理并反映，控制ADC进行数据的采集。
并将采集回来的数据进行处理。
数据采集处理模块流程图
3.3显示模块设计
仪器的显示模块采用LCD1602，可以显示数字和字符。
所用到的驱动函数包
括：液晶写数据函数、液晶写命令函数、液晶读数据函数液晶读状态函数、液晶初始化函数、液晶在指定位置显示一个字符函数以及液晶在指定位置显示一串字符函数。
显示模块的所有功能，对于本课题所用的LCD1602驱动函数，其中的液晶初始化函数已经包括了初始化和清屏两大功能，此外，在指定位置显示一串字符的函数也已经包括了设置显示位置和显示字符串的两大功能，因为在本课题的实际编程中对于液晶显示模块的设计相对来说比较简单。
显示模块流程图
五．结论
仪器到达的精度为0.01mg/m3主要的误差来源：
1.AD转换产生的误差
AD转换产生量化误差，量化误差和AD的分辨率是统一的，量化误差是由于有限数字对模拟数值进行量化而引起的误差。
因此，在理论上量化误差为一单位分辨率，即±1/2LSB。
提高AD的分辨率可以减小量化误差。
2.相对湿度引起的干扰
电化学传感器中含有能与被测物质起化学反应的电介质，甲醛必须与少量的水分子结合后才与电介质发生化学反应。
因此少量的水分子存在时必要的。
然而，过多的水分子的存在，会在电极上引起干扰，以因为水分子也会在电极上被分解而形成电流。
当外界甲醛的含量为0时，如果空气的相对湿度超过45%，则输出的电压不为零。
如果空气相对湿度低于45%，传感器中的水分向外散出，输出电压为负。
3.其他气体的影响
在空气中还含有其他可与电极发生氧化还原反应，比如二氧化硫等。
如果可以测出这些气体的含量，则可以在软件部分作出补偿或者修正。
仪器的优势是：在传感器的选取上，选择了精度更高的电化学甲醛传感器，分辨率达到0.01ppm，达到精度要求，也减小了量化误差。
在软件设计方面，将湿度和气体干扰产生误差进行补偿，提高测量的精度。
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