室内有害气体超标检测设计

2022-09-11

室内空气质量的好坏直接反映人们生活质量, 随着社会的发展, 人们对健康问题也日益重视, 由于人的一生有三分之二的时间都是在居室内度过的, 所以对室内有害气体监测也越来越多。设计一种针对甲醛、苯、煤气 (主要成分一氧化碳) 等有毒有害气体进行实时监测的仪器, 这样可以为居民提供一个健康、安全、放心的家居环境。使用者可以自主选择通道监控对应的有毒气体。若发出超标信号, 设备立即进行报警提醒, 这样, 就可以做到监测报警, 防患于未然。

一、硬件设计

本设计硬件是利用51单片机的工作原理, 有效发挥每个传感器的特质, 实现设计的可操作性。具体来说, 传感器的变量通过单片机的采集再结合时钟芯片在数码管上实时显示的各种状态进行分析预报, 最终通过选通开关分别进行不同类别有害气体的检测, 通过数码管显示测量状态。当浓度超标时, 检测仪将进行声光传达和报警提醒。

系统功能框图如图1所示:

二、系统软件设计

系统流程图如图2所示:

首先需要对按键端口、传感器端口、数码管端口以及声光报警端口进行定义;接下来对整体的设计程序进行初始化操作, 而后选择相应的函数模块进行调用, 最后使用循环语句 (switch) 对检测结果进行判断[1]。

当FLAG1=0时, 这时调用显示函数, 数码管显示为1.CHO;这时HCHO通道被选定, 检测甲醛通道开始工作。然后进入判断语句, 当甲醛传感器模块输出低电平时, CHOI等于0;表示甲醛传感器检测到甲醛气体超标, 这时就会调用显示函数, 数码管显示OFF;声光同时报警。当甲醛传感器模块输出高电平时, CHOI不等于0;表示甲醛气体未超标, 这时数码管显示Good;程序返回选择工作模式。

当FLAG1=1时, 这时调用显示函数, 数码管显示为2.CO;这时CO通道被选定, 检测一氧化碳通道开始工作。然后进入判断语句, 当一氧化碳传感器模块输出低电平时, COI等于0;表示一氧化碳传感器检测到一氧化碳气体超标, 这时就会调用显示函数, 数码管显示OFF;声光同时报警。当一氧化碳传感器模块输出高电平时, COI不等于0;表示一氧化碳气体未超标, 这时数码管显示Good;程序返回选择工作模式。

当FLAG1=2时, 这时调用显示函数, 数码管显示为3.GAS;这时GAS通道被选定, 检测烟雾通道开始工作。然后进入判断语句, 当烟雾传感器模块输出低电平时, GAS等于0;表示烟雾传感器检测到烟雾气体超标, 这时就会调用显示函数, 数码管显示OFF;声光同时报警。当烟雾传感器模块输出高电平时, GAS不等于0;表示烟雾气体未超标, 这时数码管显示Good;程序返回选择工作模式[2]。

打开keil5软件, 打开程序, 检查无错误后单击编译按键, 编译结果如图3所示:

三、结论

本设计的主要任务是实时监测室内的有毒害气体、烟雾浓度, 及时进行声光报警。这次设计使用了AT89C51单片机作为整体的控制核心, 总体电路设计运行速度快, 工作稳定, 结构化比较简单, 有效的实用模块化进行设计, 这样一来不仅有利于系统硬件电路图的设计和调试, 而且对系统进一步的更改和升级更加方便。

摘要：以单片机作为主控芯片, 实现了对居家环境中的甲醛、苯、一氧化碳 (CO) 以及烟雾的监测, 同时在数码管上显示监测数据状态, 系统功能正确。

关键词：气体监测,51单片机,室内环保