甲醛监测器设计与仿真
摘要
生活中，甲醛在生活环境中无处不在，当人体若吸入过量的甲醛，浓度超出正常规定的标准，将对我们的身体造成严重的伤害。现在大多甲醛监测采用的是化学监测的方法，采用的是现场取样后，到实验室监测的方法，步骤较为繁琐，并且大多的监测器存在着操作难、成本高、携带不便等缺点。
本论文甲醛监测器设计中，电路中主要以AT89C51单片机为中心支撑点，并结合其他信号电路而成。设计中通过甲醛传感器所输入的电流信号将模拟信号转换成电信号，在经过电路放大信号再由A/D转换电路将信号反映到接收电路，经由电路的信号处理，最后显示甲醛浓度，并且根据浓度的大小与设定的浓度比较，超过预设值后会报警。模拟电路中，甲醛传感器的模拟放入电路中较有难度，甲醛传感器将会由滑动变阻器结合ADC0808单片机结合来代替，通过变动滑动变阻器电阻值，从而改变输入电流值，再通过电路转换显示数值。
本论文中设计的甲醛监测器的结构简单、操作性强并且便于携带，较适合日常生活中的监测使用，该产品的广泛生产将会有良好的经济效益。
关键词：甲醛监测器、单片机、转换电路、甲醛传感器
The Design and Simulation of
formaldehyde monitor
ABSTRACT
If the human inhalation of formaldehyde, will cau rious harm to the body. Now most formaldehyde monitoring methods are adopted inchemical monitoring, is ud in the field sampling, laboratory monitoringmethods, procedures are more complicated, and most of the monitor hasdifficult operation, high cost, inconvenient carrying.
This paper takes AT89C51 microcontroller as the core design of formaldehyde detector. The current signal input circuit afterformaldehyde nsor signal amplification by A/D conversion circuit,through the signal processing circuit, and finally display the concentration of formaldehyde, and according to the concentration of size compared with the t concentration exceeds the pret value, the alarm will beafter. Analog circuit simulation, formaldehyde nsor is more difficult, the formaldehyde nsor will be replaced by a sliding rheostat, the sliding rheostat change resistor, change the input current value, then displayvalue by circuit switching.
The structure of formaldehyde monitor design in this paper is simple,practical and easy to carry, suitable for monitoring in daily life, theproduction of a wide range of products will have good economic benefits.
梵净山自驾游攻略Key Words: Formaldehyde monitor 、SCM、Conversion circuit、Sensor
目录
第一章绪论 (1)
1.1 甲醛特性及危害 (1)
1.2 甲醛来源 (1)
1.3主要监测方法 (1)
第二章概述 (2)
2.1单片机概况 (2)
2.2甲醛监测器简述 (2)
显示器调色
2.3设计方法 (2)
第三章设计方案论证 (3)
3.1单片机芯片的选择 (3)
3.2显示模块选择 (3)
3.3输入模块的选择 (3)
第四章元器件特性 (4)
4.1 AT89C51 (5)
4.2 ADC0808 (5)
4.3四位8段数码管 (7)
4.4 传感器 (8)
第五章硬件设计 (9)
5.1电路设计框图 (9)
5.2时钟电路 (10)
5.3复位电路 (11)
5.4控制电路 (11)
社区工作者考试试题
5.5显示模块电路 (12)
5.6主电路设计 (12)
第六章软件设计 (13)
6.1设计规划 (13)
6.2 主模块 (15)
第七章仿真与测试 (16)
第八章总结 (16)
附录 (17)
致谢 (19)
第一章绪论
1.1甲醛特性及危害
甲醛，属于醛类中的无色物质，状态是固液气三态中的气态，当人体的眼鼻耳等感官器官接触时有刺激作用。甲醛有易溶于水，醇类和醚类化学物质等特性。因为该溶液的沸点为19.5℃，导致其在常温下极其不稳定的性质，所以当温度的升高后，甲醛的挥发速度也会提高。其在我国有毒化学品中排名仅次与排名第一的强致癌物二恶英。
吸收甲醛后人体中皮肤的不适现象主要由于其的刺激作用，当室内的甲醛达到一定浓度时，人会产生不适应不舒服的感觉。空气中的甲醛浓度过高会引起突发性中毒。我喜爱的植物
当人体吸入甲醛浓度高于60mg/m3且低于120mg/m3的量，会导致身体的严重损害，如引起肺部疾病如肺部发炎等病状；
当人体吸入甲醛浓度高于12mg/m3且低于24mg/m3的量，会引发呼吸道内的病症，如鼻腔损伤、咽黏膜严重灼伤、咳嗽等症状；
当人经口10～20mL，会致死。
新装修的房间空气中甲醛含量较高，是导致许多病病发的主要原因。
1.2甲醛的来源
1.来自于空气中：油漆、壁纸等含有甲醛成分并有可能向外界散发的装饰材料，室内装修所用合成板材，板材间所含胶合剂含大量甲醛，装修后材料中残留的甲醛会向空气释放。
2.来自于衣物中：有许多类型的衣物中也含有甲醛，比如牛仔裤，和免烫防皱的衣物中会使用一种含有甲醛成分的化学物质乙二醛树脂定型。此类化学物质的添加会刺激皮肤，会引起皮肤敏感等症状。
3.来自于食物中：为了加长食物的防腐时间，一些食物中会添加甲醛，或者为食物的漂白、蛋白质的凝固，也会加入一些甲醛。
1.3甲醛的主要监测方法
判断是否存在甲醛，有以下监测方法：
（1）AHMT 分光光度法
（2）酚试剂分光光度法
（3）气相色谱法
（4）乙酰丙酮分光光度法
（5）电化学传感器法
（6）甲醛自测盒监测法
其中第6种方法，操作简单并且成本低，可以用于家庭监测甲醛，可以快速、简便、监测室内等特定空间内的空气中甲醛浓度。
第二章概述
2.1 单片机概况
单片机的全称为单片微型计算机，也称为微控制器，英文缩写为MCU，它是把组成微型计算机的各部件：中央处理器、输入输出接口电路、存储器、定时器、计数器等，设计制作在一块集成电路芯片中，构成了一个完整的微型计算机。单片机主要分为4位单片机和8位单片机，设计使用中8位单片机使用的范围比较广，本设计中选用的是8位单片机。
单片机的功能不仅仅只是完成单一的逻辑功能，相反的，单片机以芯片的形式集成了一个计算机系统。单片机的结构设计是按照工业控制要求而成。单片机的结构中主要是由控制器控制，此外还有具有存储功能的储存器还有运算系统的运算器、具有传输功能的输入输出设备。由于单片机具备超小型化，高性能，大容量，可靠性高，价格低廉等特点，所以单片机广泛应用于工业，此外，生活中常用到的家用电器、打印机、手机、平板电脑等电子器件都含有单片机。
2.2甲醛监测器简述
甲醛监测器的主要功能即是监测甲醛浓度大小。主要用于室内空气中的甲醛监测。所以具备了结构简洁、体积小、方便携带等特点。在甲醛监测中，大多是采用一些化学方法，存在着费时高成本等弊端，无法采用携带式方法到现场及时监测。
本设计中的甲醛监测器，采用常用的单片机AT89S52结合甲醛传感器以及其他转换电路设计。实物中的甲醛传感器通过甲醛氧化性质，将甲醛在电极氧化后，根据电极电流与甲醛浓度正比的关系，通过放大电路转换后传送至单片机中，来判定现场环境下空气中的甲醛浓度。
在模拟电路中，为了简化甲醛传感器部分，设计中浓度的变化是通过滑动变阻器的滑动过程中电阻的变化体现。电路中滑动变阻器的滑动引起的电阻大小变化，引起电路中变化，和显示数字变化以及警报，是模拟甲醛传感器传输的甲醛浓度变化。
2.3.设计要求
1.可以实现在室内监测甲醛，可以实时进行室内甲醛浓度测量并加以显示；
2.电路中甲醛浓度的变化可以通过电路显示出；
3.将接收的甲醛从模拟信号转换为电路信号，及时反馈到系统中。
4.可以实现超限报警的功能，当超出了设定的安全浓度后，监测器将会自动报警；
第三章设计方案论证
3.1 单片机芯片的选择
爱星满天>滑轮组公式设计中以单片机为核心，AT89C51是学习单片机中较为常用的COMS8位微处理器，容易操作，是一种灵活性高、价廉的单片机芯片。AT89C51单片机内含4k 字节FLASH存储器，可以储存4K字节的程序，并且可以多次反复擦除。
AT89S52与AT89C51相比，本质上没有区别，区别点就在于，两个单片机的RAM和ROM不一样，AT89C51单片机的RAM有128Byte,ROM4KB,AT89S52的RAM
有256Byte,ROM8KB, 单片机执行的指令也是完全一样的。实际上来说，AT89S52的性能优势更加明显一些，但是从设计上简单原则来说，AT89C51代替 AT89S52进行模拟电路更有实际操作性。甲醛监测器实物中单片机芯片大多采用的是欢迎你的到来英语
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AT89S52，模拟电路中单片机芯片由AT89C52代替。
3.2显示模块选择
显示模块方面，本设计选用的是四位八段数码管。八段数码管区别于七段数码管在于八段数码管比七段多一个小数点位。选用四位八段数码管，当测量的甲醛浓度较小时，可以准确地显示小数点后2-3位的值，当测量的甲醛浓度较大时候，可以显示1-4位数值，四位八段数码管价格实惠，使用操作简单。
此外，在本设计中甲醛监测器的模拟中，甲醛浓度的变化的模拟体现是通过滑动变阻器电阻的变化而引起电路的变化，四位八段数码管是发亮的原理是不同管脚输入相对的电流而引起发亮，因此四位八段数码管作为显示模块，会更加明显清晰，数值的变化将体现更加明显。
3.3输入模块的选择
输入模块中，模拟实物中的甲醛传感器电路中将用ADC0808与滑动变阻器进行体现。实物中的甲醛传感器由甲醛探头和CH20传感器组成，进行整个工作中的甲醛输入工作。当空气中的甲醛输入后，会
产生与甲醛浓度成正比的电压信号，将模拟信号转化成电信号，会通过ADC0808单片机在显示模块中显示。
模拟电路中，电信号是通过滑动变阻器的滑动，产生的电流信号显现。当滑动变阻器滑动到一个点，产生的电流信号通过ADC0808单片机，反应到显示模块中，显示出对应的值。
