基于單片機的甲醛檢測器

余瓊 黃誠 余文釧 周琪森

摘要：本文主要從單片機檢測甲醛器軟件模塊與硬件模塊的設計與分析入手，立足于我國當今社會發展條件下室內甲醛空氣污染問題，以STC89C52單片機作為主控芯片，來實現高精度的甲醛檢測，護航人民群眾的身體健康。

關鍵詞：甲醛空氣污染; STC89C52C單片機; 檢測甲醛濃度

一、相關技術的概述

（一）針對STC89C52單片機的介紹

STC89C52是一種超低功耗、高性能的CMOS8位微控制，并且擁有八K的最大容量的系統可編程Flash存儲器。在單晶芯片上，它擁有更靈活的八個CPU以及在系統可編程Flash，所以，STC89C52單片機可以給眾多的嵌入式控制應用系統帶來具有靈活性和高效性的解決方案。

（二）STC89C52單片機的結構

其部分引腳功能介紹如下：

引腳P0（P0.0～P0.7）：形成八位漏極開路輸出，當作為總線擴展用時，不用加上拉電阻;作為I/O用時，需加上拉電阻。

引腳P1（P1.0～P1.7）：形成一個漏極開路的八位準雙向口或弱上拉電阻，每只引腳可接收八個TTL門電流。

引腳P2（P2.0～P2.7）：形成漏極開路的八位準雙向口或弱上拉電阻，其中，P2串口為緩沖可以接收、輸出四個TTL門電流。

引腳P3（P3.0～P3.7）：形成了一個八位內部的準雙向口或弱上拉電阻，其中，P3可以看作是輸入端口。

引腳XTAL（L2與L1）：可以外接晶振的引腳，作為內部振蕩電路和時鐘工作電路的輸入端。

二、基于STC89C52C單片機的甲醛檢測器系統設計

（一）總體設計

基于單片機的便攜式甲醛檢測系統是由硬件系統加軟件系統組成，實現空氣中甲醛濃度檢測功能，其硬件系統主要為STC89C52C、LCD12864、MQ138氣體傳感器，軟件系統主要包括各硬件驅動程序、判斷程序、系統休眠程序。

（二）具體設計結構

1.硬件實現

硬件設計主要部分包含：單片機最小系統、傳感器接口的電路設計、放大電路的設計、顯示模塊、按鍵報警模塊，若需要AD轉換則采用經典的ADC0809，CMOS單片型逐次逼近式AD轉換器。

以STC89C52單片機為核心，接收到傳感器經過接口電路、信號放大電路后的信號，然后在單片機內部集成的AD轉換對數據進行采樣電路，編寫程序對數據進行處理，然后將甲醛的濃度輸出在顯示屏上，當甲醛的含量超標時，則會進行報警響應。

便攜式甲醛檢測儀的硬件外圍模塊主要包括液晶顯示模塊，按鍵報警模塊，電化學傳感檢測模塊等。以STC89C52作為主控芯片，其外接設備有LCD12864液晶顯示模塊，用于顯示經過單片機處理過的數據。

由于測量甲醛時，干擾性因素（溫度、濃度、交叉氣體）過多，所以還需增設按鍵報警模塊和電化學傳感檢測模塊，用于輸入和操作，做到一按鍵進行多次檢測，使檢測方向具有多樣化，避免檢測數值一次過高或過低所帶來的不確定影響。

2.軟件實現

軟件使用keil mdk5軟件進行編寫，設計系統的軟件流程。編寫初始化程序，初始化顯示器，按鍵、傳感器等設備。編寫未使用系統判斷程序，若超過五分鐘未使用該產品，則該系統將自動進入休眠模式，以此來降低電源的消耗。顯示處理程序在程序開始時，識別時顯示相應數據。編寫按鍵處理程序、報警程序從而實現系統所需要的功能。

三、設計系統的實現與應用

產品主要由甲醛傳感器、復位電路、液晶顯示屏、晶振電路、蜂鳴器和指示燈構成。使用甲醛傳感器可以使系統做到實時檢測空氣中的甲醛濃度，然后通過液晶顯示屏顯示出甲醛濃度值。除此之外，用戶還可以根據自身情況設置甲醛濃度值，當實際甲醛含量超出設定值時，蜂鳴器與指示燈會發出聲光報警，從而完成甲醛濃度的檢測。

四、結語

目前，公共場所和民用建筑室內以及一些建筑材料，都存在著高濃度的甲醛氣體，而甲醛含量一旦超標，將對人體健康造成很大的影響，所以，便攜式甲醛檢測器的研制受到了人們的高度重視。本文在STC89C52單片機的基礎上，研制出具有民用價值的便攜式甲醛檢測器，系統設計遵循體積小、質量輕、性價比高的原則。該產品設計不需要復雜的前期準備工作以及較長時間的采樣分析，便可以測得甲醛的具體含量，從而對有毒氣體進行快速的定性和定量分析，與傳統的甲醛檢測器相比，不但提高了檢測的準確性和靈敏度，還大大減少了原有的一些試劑檢測所帶來的時間損失。

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項目基金：“泉州信息工程學院大學生創新創業訓練計劃項目資助”。