本文關(guān)鍵詞：便攜式氣體檢測儀的設計與研究

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【摘要】：本文設計了一款便攜、節(jié)能的單氣體檢測儀。檢測儀通過氣體傳感器檢測環(huán)境中一氧化碳(CO)、硫化氫(H2S)或氧氣(O2)的濃度,將氣體濃度值實時顯示在LCD液晶屏上,同時與設定的報警點相比較,判斷是否需要進行聲、光、震三重報警。檢測儀采用16位超低功耗微控制器MSP430F435為主控芯片,該芯片具有多種低功耗模式,極大的節(jié)約了電能。儀器使用一節(jié)3V、1300mAh的鋰電池作為電源,保證儀器正常工作的同時縮小了儀器體積。儀器的顯示屏采用定制的高對比度LCD段碼液晶屏,液晶屏自帶背光燈,弱光下,根據(jù)按鍵操作或報警狀態(tài)將背光燈點亮,方便使用者查看;強光下,背光燈自動熄滅,節(jié)約了電能。儀器具有聲、光、震三重報警。發(fā)聲元件采用無源蜂鳴器,由定時器A產(chǎn)生的PWM波驅(qū)動,通過改變PWM波占空比,蜂鳴器能發(fā)出多種聲調(diào)的報警聲;發(fā)光元件采用貼片LED燈,有紅、綠兩種顏色,更容易引起使用者注意;震動器采用小型紐扣震動器,其震感強、體積小、耗電低。儀器按鍵采用簡單的單按鍵模式,僅一個按鍵即可實現(xiàn)開關(guān)機、消音、查閱和標定等所有功能,在方便操作的同時也縮小了儀器體積。儀器具備低限、高限、短時間接觸容許濃度(STEL)、時量平均濃度(TWA)、超量程和電池電量不足等多種報警模式。儀器能通過串口和計算機進行通訊,方便修改報警點等數(shù)據(jù)。儀器選用的器件多為防靜電器件,且設計有ESD防靜電元件,能抵抗靜電干擾。儀器外殼材料采用耐磨工程塑料,并涂有橡膠緩沖層,耐高低溫環(huán)境,可以承受2m高度自由落地摔落,經(jīng)得起惡劣環(huán)境的考驗。儀器使用同一塊PCB電路板,簡單的通過電阻、電容的焊接或空缺,分別構(gòu)成不同的氣體檢測電路,實現(xiàn)CO、H2S或O2的單氣體檢測。儀器主板為雙層PCB板,采用小封裝貼片元件雙面焊接,元件布局合理緊湊,減小了檢測儀體積,體現(xiàn)儀器便攜性。本文設計的檢測儀檢測精度高、響應速度快、體積小、功耗低,是一款可以連續(xù)檢測環(huán)境中毒性氣體或氧氣濃度的超低功耗檢測儀器,可以廣泛應用于城市建設和石油、化工、礦業(yè)、環(huán)保等行業(yè)中。
【關(guān)鍵詞】：便攜 節(jié)能 氣體 檢測儀 報警
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH83
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 1 緒論12-16
• 1.1 論文研究的背景意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3 論文研究的主要內(nèi)容14-16
• 2 便攜式氣體檢測儀技術(shù)要求和總體方案設計16-25
• 2.1 便攜式氣體檢測儀技術(shù)要求16-17
• 2.2 總體框架17-18
• 2.3 器件選型18-23
• 2.3.1 主控芯片選型18-19
• 2.3.2 氣體傳感器選型19-21
• 2.3.3 LCD液晶屏選型21-22
• 2.3.4 電池選型22
• 2.3.5 蜂鳴器和震動器選型22-23
• 2.3.6 電阻電容選型23
• 2.4 結(jié)構(gòu)設計23
• 2.5 本章小結(jié)23-25
• 3 便攜式氣體檢測儀硬件設計25-40
• 3.1 MSP430F435微控制器25-26
• 3.2 供電模塊26-28
• 3.2.1 電池供電電路26-27
• 3.2.2 傳感器、震動器、報警燈供電電路27
• 3.2.3 AD轉(zhuǎn)換器參考電平供電電路27-28
• 3.3 按鍵模塊28-29
• 3.4 傳感器信號采集放大模塊29-32
• 3.5 JTAG下載模塊32-33
• 3.6 LCD液晶驅(qū)動模塊33-34
• 3.7 背光檢測模塊34
• 3.8 震動器和報警燈控制模塊34-35
• 3.9 蜂鳴器驅(qū)動模塊35-36
• 3.10 串口模塊36-37
• 3.11 PCB電路板37-39
• 3.11.1 PCB電路板總體設計37
• 3.11.2 PCB電路板元器件布局37
• 3.11.3 PCB電路板繪制37-39
• 3.12 本章小結(jié)39-40
• 4 便攜式氣體檢測儀程序設計40-52
• 4.1 程序總體流程40-42
• 4.2 初始化程序42-45
• 4.2.1 I/O口初始化42
• 4.2.2 基本定時器BT初始化42
• 4.2.3 定時器A初始化42-43
• 4.2.4 定時器B初始化43
• 4.2.5 AD轉(zhuǎn)換器初始化43
• 4.2.6 Flash初始化43-44
• 4.2.7 串口初始化44-45
• 4.2.8 變量初始化45
• 4.3 串口程序45-47
• 4.4 基本定時器中斷程序47-48
• 4.5 定時器B中斷程序48
• 4.6 AD轉(zhuǎn)換中斷程序48-49
• 4.7 標定程序49-50
• 4.7.1 傳感器標定49
• 4.7.2 標定程序49-50
• 4.8 程序編譯下載50-51
• 4.9 本章小結(jié)51-52
• 5 便攜式氣體檢測儀性能測試52-58
• 5.1 檢測精度測試和響應速度測試52-53
• 5.2 高低溫性能測試53-54
• 5.3 抗靜電能力測試54-56
• 5.4 抗摔落能力測試56-57
• 5.5 報警聲強度測試57
• 5.6 本章小結(jié)57-58
• 6 總結(jié)與展望58-60
• 6.1 總結(jié)58-59
• 6.2 展望59-60
• 參考文獻60-63
• 致謝63-64
• 個人簡歷64

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本文編號：740089