...9C52的室内甲醛浓度检测系统

姜旭东　吴书贤　孙耀明

[摘 要]本系统以STC89C52RC为控制核心，搭建气体环境中甲醛浓度含量检测系统。该系统将传感器采集到的数据送入模数转换模块后，再将转换后的数据送入单片机。单片机经过一系列的处理后将数据分别显示在本地LCD1602屏幕上和通过wifi将数据传送到服务器，从而可以实现数据的远程监控。在远程PC上只要运行客户端就可直观看到探头放置处，气体环境中甲醛浓度的含量。且该系统运行稳定，数据准确，具有很强的实用价值。

[关键词]STC89C52 甲醛浓度检测 物联网

中图分类号：TG456 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）17-0082-01

0.引言

甲醛（HCHO）是一种无色易溶的刺激性气体，世界卫生组织（WHO）和美国环境保护局（EPA）已将甲醛列为潜在危险致癌物与重要的环境污染物。长期生活在甲醛环境下，会对人体的呼吸系统、消化系统、甚至中枢神经系统产生不良影响，引起慢性呼吸道疾病、过敏性皮炎、哮喘等疾病，甚至引起碧眼癌、结肠癌、脑癌、新生儿染色体异常、白血病等一系列疾病。

目前国内市面上有多种甲醛浓度检测装置，但由于检测数值与检测环境的温度、湿度、气压等都有很大关系，所以，往往检测出来数值会与预想的有所偏差。

出于对健康的重视和保护目的，有一种有效、精确、稳定的检测系统就显得尤为重要，本系统便应运而生。

1.系统结构

本系统分为四大部分：数据采集、数据转换、数据处理以及数据显示。其中显示部分又分为本地显示和远程显示。系统的运行过程如下：

先将传感器置于某一需检测甲醛浓度数值的气体环境中，系统启动后，传感器开始采集当前气体环境中甲醛的含量，传感器传出基于电流的模拟信号，该信号传入8位逐次逼近式模数转换器。模拟信号经转换后会形成数字信号，随后将这種数字信号传递给单片机，单片机对这种数字信号进行处理。处理的内容包括：提升数据稳定性，数据精度控制等。原始的数据经处理后就可变为具体环境中的甲醛浓度值。接下来，单片机运行LCD驱动，将甲醛浓度值显示在LCD1602上。单片机运行WiFi驱动，将甲醛浓度的数值发送到云端服务器。此时，在任意一台PC上运行边编写好的软件，进行基本配置后登录，便可接收到经WiFi发送到服务器的甲醛浓度数值。从而实现了借助互联网实现远程监控的目的。

2.不同功能单元之间的接口设计及电路设计

主控制部分：主要集成了晶振，复位电路等。89C51为该部分的主控芯片。电源由外部提供+5V电压。为保证制版的可靠性和可扩展性，还会将主控器的所有引脚都通过排针引出来。

传感器检测及模数转换部分：主要采用ADC0809模块将传感器采集到的模拟量转为数字量输出。

显示部分：

1）本地显示部分：本地显示主要由LCD1602液晶完成。该芯片将单片机处理后的数据显示在屏幕上。

2）PC显示部分：该部分是由java所编写的客户端。该客户端联网后便读取服务器中的数据，并显示出来，如图（d）所示。为方便日后拓展功能，在编写程序时留下备用接口。

3.软件设计

编程时我们通过主程序调用多种中断子程序来实现功能的，其中中断包括定时器中断、外部中断等。

为了保证数据的稳定性和可靠性，本程序采用多次抽样取平均值的方法来降低外界干扰对数据准确性的影响。在本程序中，单片机连续读取十次传感器的信号后，取这十次数值的平均值作为一次甲醛信号的浓度值。具体代码如图2所示。

1）为保证单片机执行程序时不会出现跑飞现象，特引入看门狗功能。从而保证了系统的可靠性。即：当系统出现宕机状态时芯片会自动复位。

2）为了减少不必要的系统资源浪费，在程序中特意设计了取样时间间隔为5秒。即每隔5秒更新一次甲醛浓度的数值。

4.总结

在整个程序设计过程中，始终关注着系统的性能指标和运行的稳定性以及对成本的控制。由于构造良好，系统运行极为稳定；由于算法的规避，有效减小了外界干扰对数据造成的影响；由于器件搭配合理，有效地控制了成本。