发表时间：2010-06-21T11:35:05.263Z 来源：《计算机光盘软件与应用》2010年第5期供稿作者：梁华，许静
[导读] 本文提出了一个苯浓度的测试系统的设计方案，来检测环境中苯的浓度。
梁华，许静
（南昌理工学院电子与信息学院，南昌 330044）
摘要：本文提出了一个苯浓度的测试系统的设计方案，来检测环境中苯的浓度。该系统可在现场直接显示苯的浓度值。当其浓度值小 于规定的标准值时绿灯亮，可以入住，当超过标准值时红灯亮，开始报警提醒人们暂时不要入住。
关键词：苯传感器；单片机
中图分类号：TP311.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2010) 05-0000-01
Design of Benzene Test System
Liang Hua,Xu Jing
（Electronic&Information Institute of Nanchang Technology College,Nanchang 330044,China）Abstract:In this paper,the design of the benzene concentration test instrument can be directly at the scene showed Keywords:Benzene sensor;Single-chip
本系统功能由硬件和软件两大部分协调完成，硬件部分主要完成各种传感器信号的采集、转换、各种信息的显示等；软件主要完成信 机读答题卡
号的处理及控制功能等。其工作原理是 89C51单片机一次查询各传感器的输出信号，然后 89C51对输入信号进行相应处理后通过显示模
块 44780输出，同时还可输出各种报警信号。
一、系统总体设计
苯浓度检测子系统是用于自动监测监控室内空气中有害体苯的一个通用检测子系统。它可以实现室内苯浓度的检测与控制的一体化，
可对不达标的室内环境即可采取报警指示和相应的处理。本章提出了苯浓度测试子系统硬件总体设计方案。架构调整
基于单片机的室内苯浓度参数测试子系统由主控模块、数据采集模块、模数转换模块和显示模块组成。主控模块采用AT89C51来实现，
数据采集模块则主要由苯传感器及A/D转换芯片来完成，另外由44780显示芯片构成显示电路。其中单片机AT89C51主要完成外围硬件的控制
以及一些运算功能，传感器完成信号的采样功能，模/数转换模块完成模拟量转换为数字量。显示模块完成字符、数字的显示功能。系统结
构如图1所示。
微控制器是系统的核心，它主要完成信号的处理存储，状态信息的显示和报警等功能。主控模块主要由AT89C51单片机及相应的时钟振
荡电路和复位电路组成。电路如图3-1所示。该单片机的选用，大大简化了系统的设计。
考虑到89C51的存储器容量和控制能力，完全可以满足毕业设计的要求。在本检测仪中，我充分的利用了单片机的各个资源。
单片机的P1.0～P1.2用于键盘操作；P1.3～P1.5用于报警指示（发光指示+蜂鸣报警）。P1.6～P1.7用于LCD显示的读写控制；P0和P2电厂余热回收
则作为常用的数据和地址口用，其中P0口和74LS373配合使用，即作为数据口又提供地址。P2口则用来负责和LCD的数据传输P2口相应位用
来做控制信号。
二、传感器模块的设计
传感器模块主要由传感器和信号调理模块组成。
由于测试气体的主要成分是苯，所以气体传感器采用的是MQ-135，MQ135气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二
氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在污染气体时，传感器的电导率随空气中污染气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导
率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。
灵性锁
由于转换得到的模拟信号不能直接转换为数字数据，这是因为它们一般都是相当小的电压、电流信号，必须对其进行信号调理。调理
就是放大、缓冲、滤波或定标模拟信号，使其适合于后级模/数转换器（ADC）的输入。
调理电路可以两部分组成：由OP07构成的低通滤波器来实现对传感器出来的信号进行滤波；由AD620构成增益可调的放大电路来实现信
号的放大。
三、A/D 转换电路的设计
根据国家质检总局/环保总局/卫生部发布的室内空气质量标准中关于苯的规定：一个小时均值的国家标准值是0.llmg/m3。参考市场上
的各种气体检测仪器，我们将本系统的技术指标设定为：苯的测量范围:0～l0mg/m3，分辨率：0.005mg/ m3。
气体的分辨率为0.005/10 = 0.0005，对应的A/D位数n为如下值：
n≧log2(l+l/0.0005)=11.7032所以取n=12。
根据设计要求，选用AD574作为A/D转换芯片来实现，模拟信号到数字信号的转换。AD574转换速度快，12 位精度一次转换时间为
25s，转换速率为40MSPS。片内具有三态输出锁存缓冲器，全8位或16位微处理器接口，250s总线读取时间，与微处理器接口简单。
四、系统软件设计
为了方便程序调试和提高可靠性，软件采用模块化结构程序设计方法，主要包括数据采集子程序、数据处理子程序、显示子程序和报
警程序。
（一）数据采集子程序在气体浓度检测时被检测子程序调用，主要用于控制AD574完成将模拟量转换为数据量转换的功能。首先数据采
集子程序产生AD574片选信号，然后根据系统检测子程序提供的相应的补偿。由于前置放大电路接有低通滤波电路，所以不能刚选通测量信
号就进行模数转换，必须先选通测量信号，经过延时后再进行模数转换。先选通苯传感器把苯的浓度转换成电压信号，然后接入前置放大
电路，再经过放大电路进行适当的放大成为0～10V的电压，送入单片机，单片机调用延时子程序延时一秒，等信号转换稳定后，启动测量空心砌块
苯浓度的模数转换。
（二）数据处理子程序主要完成将模数转换结果的二进制数字量转换成要显示的十进制数据。
（三）显示子程序完成符号、数值的显示输出。
身份证保护套五、结束语
该苯浓度测试子系统硬件结构简单，软件设计灵活，充分发挥了单片机结构紧凑、功能强大的优点，并且具有自动报警功能、便捷的
人机接口的功能，是一种电路设计新颖、参数测量准确、操作方便的室内苯浓度测试系统。
参考文献：
[1]崔九思主编.室内空气污染监测方法 [M].第１版．北京：化学工业出版社,2002,03,05
[2]王延年.基于单片机的铂电阻高精度温度测控系统：电子测量技术[J].2006,08
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