ＥＬＥＣＴＲ０ＮＩＣＳ ＷＯＲＬＤ・ 素与 察 室内有害气体智能检测系统研发 泰山学院物理与电子工程学院【摘要】衣文设计研究一套可以捡测室内存在的有害气体，将检测的气体浓度展现给居民并且溶度超标时给出报警的系统装置 赵一元 【关键词】有害气体；单片机；气体传感器；气体检测 扯房屈装修完成后ｍ十各种原 难免会有有害气体钱留，如甲 醛、苯系物等，平时Ｃｔ！ｔＬ活中也可能会产 各种有害气体，如泄露的 煤气等。这 冉害气体 重影响身体健康甚至会危及生命。找们旨在 研发坤 夺内气体监洲报警系统，随时 测室内有害 ｅ体浓度，将捡 测结 ＾ 求出来，并｝ｊ． 仃 气体浓ｆ！＝！＝过高时会给出报斡。 一、方案选择 小设 采用单 机作为控制核心，ｒ￡接利用气敞他感器采集 室内气体的溶度经过处豫 后直接传到 ．片机挖制系统。 ．片机分析 后，将竹弓送到显示 并凡当溶度超过设置值时蜂呜器将发生 报警。 改计【ｆ１，包括删件部分和软件部分，硬件部分他括数 收集 部分、 制部分、显ｌ，Ｊｊ 分以及报警 置：软什部分 要为用到单 片机的 序编写。 二 硬件部分设计 １．，ｆＪ场渊研 改汁训期，先埘设 Ｌ１ｊ川到的传感器、 片机、 爪器进行 市场渊研，选择适 ｎ勺器件 号。最终选择传感器型 为ＭＱ１３８甲 醛传感器及ＭＱ２气敏传感器，其实物 １、图２所 ： 图１ ＭＱ１３８甲醛 图２ＭＱ２模块 ２． 案 殳汁 为了实 室内仃害气体的愉测并且进行姓小，该系统运川传感 器进行数据收集，采集到的信息进行放人，保持之后，送到 片机 。｝ｌ，生成可 ，Ｊ÷的数据信息．许运川液晶显 部分实现气体浓度的 爬 ÷，运用报警部分实现气体浓发超标时给ｍ警 的功能。 该检测系统足以单片机为卡袭心的，整个系统包括控制模块、数 据采集模块、显示和报警模块等。控制模块足 以 片机为 １蔓的控 制部分。单”机作为控制器，主要仍责将收集到的数据进行祭合、 处理，并且通过软件编程将数据编写成能够发送剑 示模块的格 式。数据采集模块的主要任务足迎过传感器采集 内有害气体的浓 度，将结果送至控制器。显爪报警模块，顾 义，就是将，（体浓 度等信息发送剑强示辟，实现气体浓度实施 控。 （１）控制模块 控制模块也括ＡＤ转换器嗣Ｉ 片机系统。…ｒ传感器输…的为 模拟信号，需经过模数转换为数 信号 能被 片机识圳。系统采 Ｊ￣］ＡＤＣ０８３２模数转换器。ＡＤＣ０８３２模数转换器其有８位分辨率、双 通道Ａ／Ｄ转换、工作频率为２５０ｋＨｚ、转换时 为３２ ｕ Ｓ、 一般功耗 仪为１ ５ｍｗ等优点，适合于本系统。 系统采ｆ｛】ＳＴＣ８９Ｃ５２作为一 控核心，设计的 片机最小系统如 ：，其巾也括芯片、品振【ｕ路和复位电路构成。其中品振ｌｌｉ路是 单片机的ＸＴＡＬｌ千¨ｘＴＡＬ２ｊ『ｊ伯之间接石英晶体，使其构成㈠激振 荡作为单片机的叫钟：复位电路采用按键复位，山按键，电 干『】电 阻组成，按卜歼天系统自动 位。 （２）数据采集模块 ＭＱ１３８传感器是一种专川ｊ 检测甲醛浓度的 导体传感器，其 仃价格低廉、响应速度快、灵敏度商，性能稳定及外闱驱动电路简 等优点。 应用于家庭、环境的有害气体探测，适宜于酣类、 类、芳族化合物等有机溶剂的探测。ＭＱ１３８掣气敏器件对 旧的 剃 类、不同的浓发的气体有不同的电阻值。 ＭＱ一２气体传感器所使刚的气敏材料是在消沽空气中电导率较 低的二氧化锡（ＳｎＯ２）。当传感器所处环境中存往可燃气体时，传感 器的电导率随 气中¨丁燃气体浓嗖的增加而增大。使用简甲的电 路艮¨可将电 宰ｉ的变化转换为 ｊ该气体浓度桐对戍的输出化号。 ＭＱ一２气体传感器对对天然气千¨其它可燃蒸汽的检测也，艮 想。 这种传感器” 榆测多种可燃 ｅ体，是一款辽合多种应用的低成 本传感器。 佳本系统Ｉ１】甲醛传感器、ＭＱ２传感器模块所舱测的电流 号经 电化器转换为电 信号，再 Ａ Ｄ转换为单片机识别的数字信 。 （３）显求报警模块 显示报警模块主要由液 爪屏和蜂鸣报警器组成。液 示 部分采用蓝 ＬＣＤ１２８６４显示屏。此显示屏具仃汉中图形点阵液品 显示模块，ｌ，Ｊ‘显示汉字及图形，内置８１９２个中文汉 、ｌ２８个宁符 及６４ｘ２５６点阵显 ＲＡＭ，内置升瓜电路，可以采取串口活并【Ｊ传 输数据，具仃光标届示、画面移位以及其他自定义功能，能较好的 实验所需功能。 电早世界 ・５１・ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＷＯＲＬＤ・攘勇 与豫察 蜂鸣器采用Ｉｃ贴片工艺组合而成的有源电磁式蜂鸣器，其性能 稳定，耐高温，寿命长。在发声时声发音节奏长短可随设计要求， 任意开发，其电压范围宽广，采取ＤＣ供电并且音量大小可随意控 制，频率可任意选定。 度，当浓度超限时进行报警。设计中使用了低电压、小体积、高性 能的微处理器ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机作为控制核心，整个系统具有结构 简单、运行速度快、能实现常态化检测的特点。除此之外，在系统 设计过程中采取模块化的设计方式，使系统硬件的设计、调试变得 简易，同时也方便了系统的升级。 三．软件部分设计 参考文献 软件设计是结合硬件部分完成系统设计、实现系统功能的重要 组成部分。本系统的软件部分即单片机处理数据并将相应数据发送 到显示部分的编程设计。软件部分的设计与硬件部分应密切联系， 根据硬件要求对软件部分程序的编写进行设计。充分运用编程所能 带来的功效降低对硬件的要求，简化电路。在此系统中，要实现小 …沈晋明，等．室内空气品质的新定义与新风直接入室的实验测 试 １９９５（６）：１６—１８． 【２】石金宝，魏复盛．定电位电解传感器的特点和应用Ｕ】．中国环境 监测．１９９８（２）：１７—２０． ［３】王化祥．传感器原理与应用ｆＭ１．天津：天津大学出版社，１９９８：１８—２７． 【４】马学童．室内空气品质监控系统的开发与研制『Ｄ】．西北工业大 学硕士论文，２００２．２０—３４． 体积、大功能的特点，软件部分承担着重要责任。因此采取具有比 较大灵活性的可编程微控制器，实现所需功能。进行软件设计的步 骤如下： （１）对硬件的结构和可编程器件进行了解，以便选择最为恰 当的编程方式。 （２）根据系统的功能要求进行软件设计的整体构思，选择编 程所用语言。 （３）进行代码的编写，并且烧录到单片机中进行调试。 作者简介： 赵一元（１９９５一），男，大学本科，现就读于泰山学院物理与 电子工程学院２Ｏ１３级物理学专业，研究方向：物理学。 四、结语 本次设计实现了实时探测室内有害气体以及易燃易爆气体的浓 （上接第５Ｏ页） 效率ｎ２＝０．５８，放电深度Ｓ＝０．８。 《 》 ≯ ｊ 强，当环境温度选取为仁２５度时，光伏电池的ＰＶ－ＢＥＳＳ在阳光的强度 变化下，它的动态响应力越来越强。ＢＥＳＳ它具有快速的功率吞吐能 鼬巍 ：｜ 力，能够补偿光伏模式设计所产生的功率输出波动。保证系统功率的 出力。Ｐｖ系统与ＰＶ－ＢＥＳＳ是系统在没有ＢＥＳＳ的阳光变化时，就会造 垂 誊瓣 肇 瓣 成并网电流输出异常。而ＰＶ－ＢＥＳＳ系统因为响应速度快，并网电流输 出时就稳定，就能提高它的系统安全和可靠性（见图２）。 ｔ 游 ， 棼 蛳 ３结语 １ｌⅥ ｛ 峨 瓣 ≤潦童 图１ ＰＶ—ＢＥＳＳ简化图 在蓄电池的能量储备管理与使用方面，光伏系统的模型设计能极 大的提高电能的可再生发电性能和稳定性。本文就对光伏储能系统功 率控制仿真性进行分析，利用一组电力输出功率可控的混合光伏能量 储备模型，发现他的控制策略，满足系统恒功率的出力，减外界因素 对电力网络所产生的阻碍。仿真的结果表明：在光照强度大幅度变化 棼 的情况下Ｐｖ＿ＢＥｓｓ能够果断反应，并保持恒定出力 因为，电流网络 的波动小，就能够降低外界波动对电力网络所产生的冲击。所以，这 曩 礤 种混合的系统，它不紧结构简单，容易控制，还能是光伏能源在储备 时保持稳定＝，有一定的作用性，能够保持它的稳定输出。 参考文献 图２仿真光强信号 【１】王建华，张方华，龚春英＿滞环电流控制逆变器建模及分析Ｕ】’．电 工技术学报，２０１０（０６）． ［２】张国驹，唐西胜，齐智平．平抑间歇式电源功率波动的混合储能 系统设计Ⅱ］．电力系统自动化，２０１１（２０）． ２．２ ＰＶ—ＢＥＳＳ恒功率出力 因为光伏系统电能稳定性主要受阳光强度的影响。所以，在仿 真的过程中，用光照的强度来突出它的动态变化。随着光照的强度越 ・５２・电子心鼻
