专利名称：基于单片机自动控制的有害气体采样电路装置的制作方法
技术领域：
基于单片机自动控制的有害气体采样电路装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种气体采样器，具体是一种基于单片机自动控制的有害气体 采样电路装置。本实用新型的基于单片机自动控制的有害气体采样电路装置既可以外界 传感器采用闭环自动控制；同时考虑到传感器的成本也可采用开环自动控制，通过出厂 前校准的方法同样达到较高的准确度。
背景技术：
[0002]有毒有害气体采样器，也叫大气采样器，空气采样器，主要用于采集大气中的 污染物质，大气中有害物质的存在状态，大致可分为气态和气溶胶两大类。[0003]气态，指某些污染物质，因其化学性质不稳定、沸点低等因素的影响，在常温 常压下以气体形式分散在大气中。常见的气态污染物有CO、S02、NOx、C12和苯寸。[0004]气溶胶，有害物质的固体微粒或液体微粒逸散于空气中以多种状态同时存在的 分散系称气溶胶。有雾、烟和尘三类气溶胶。雾为液态，由气体蒸发至空气后遇冷凝聚 而成；烟和尘均为固态，前者由固态物质受热蒸发至空气中遇冷凝聚而成；后者是固态 物质因机械粉碎或爆破时产生的微粒，能长期悬浮于空气中。[0005]国内所有的，疾病控制中心，卫生监督所，环境监测站，必须要对室内外的空 气进行采样和检测，保障我们生活和生存的环境。[0006]现在国内外都是通过，动力气体流量采样方法，也就是说，采样过程中，气体 流量的精度，气流的稳定性，对样品最后的检测精度，有重大的影响。[0007]从以上我们可以看出，无论是国内还是国外，检测大气污染的手段，最廉价最 精确的，还是采用仪器采样法，再将样品在实验室中检测。[0008]国际上采样器的水平国际上以美国T^[公司等生产的，气体采样器，价格 在20000元人民币，主要是通过高精度传感器进行流量的自动测量和反馈，或者通过 高准确度计量器具校准后通过计算机软件拟合和存储，可实现高的准确度，避免因传统 玻璃流量计的加工工艺对准确度的影响。[0009]国内生产采样器的厂家，主要是通过玻璃转子流量计，对采样器的流量进行控 制和手工调整，读数，误差非常大，在5%,,仪器价格从1000元至1万元左右，，玻璃 转子流量计是以浮子在垂直锥形管中随着流量变化而升降，改变它们之间的流通面积来 进行测量的体积流量仪表。又称转子流量计。浮子流量计适用于小管径和低流速。常 用仪表口径40-50mm以下，最小口径做到1.5-4·。玻璃转子流量计对直管段要求不 高，并有较宽的流量范围度。目前，被广泛地应用在电力、石化、冶金等流程工业和污 水处理等公用事业。主要用作直观流动指示或测量精度要求不高的现场指示仪表。玻璃 转子流量计，外观设计不美观，容易碰撞损坏。[0010]因此，国内外，就使用的采样器流量控制方法和精度上，传统的玻璃转子流量 计，流量随着电源的波动，会出现偏差，要通过肉眼的观察和手工调整。
发明内容[0011]本实用新型目的是为了克服上述缺陷，提供一种基于单片机自动控制的有害气 体采样电路装置，解决了基于单片机自动控制采样的技术问题。[0012]本实用新型的技术方案是[0013]一种基于单片机自动控制的有害气体采样电路装置，包括单片机，所述单片机 的模数转换输入端连接有并行AD转换器和串行AD转换器，单片机的电源输入端连接稳 压电源驱动模块，单片机的键盘驱动端连接中断键盘模块，单片机的通用异步收发端口 连接串口通信模块，单片机的显示输出端口连接数码管段位复用模块，数码管段位复用 模块通过液晶显示驱动模块连接数码管液晶显示模块。[0014]所述中断键盘模块为4X4扫描键盘。[0015]所述单片机的计数器的信号输出端输出的是PWM脉宽调制信号，其占空比为0 至1范围。[0016]所述数码管液晶显示模块为6位7段的数码管。[0017]所述单片机为包括8K的Flash和512个字节的RAM数据存储器，并有8个中断源。[0018]本实用新型的有益效果是[0019]本实用新型的基于单片机自动控制的有害气体采样电路装置利用自动化控制技 术，通过高精度传感器进行流量的自动测量和反馈，再通过高准确度计量器具校准后通 过计算机软件拟合和存储，可实现高准确度的流量恒定和自动控制。[0020]本实用新型的基于单片机自动控制的有害气体采样电路装置既可以采用闭环 自动控制；也可采用开环自动控制，通过出厂前校准的方法同样达到较高的准确度，配 置灵活、适用性强。[0021]本实用新型具有广泛的应用前景，目前在中国，有5000个县以上的疾病控制中 心，有5000个县以上的卫生监督所，有5000个县以上的环境监测站，再加上几千个大型 企业，几千个大专院校和科研机构，常规的县级使用单位，如金坛市环境监测站，最 少都要使用20台以上气体采样器。[0022]中国在奥运会时，在北京成立40个监测小分队，应付恐怖分子破坏使用毒气检 测和采样，其中使用的全是国外厂家生产的设备。[0023]随着生产和市场的推广，必将可以产生非常大的经济效益。[0024]本实用新型同时还可以做成如下标准仪器供相关部门使用[0025]有毒有害双路气体采样器、粉尘采样器、呼吸性粉尘采样器、六级空气微生物 采样器。
[0026]图1是本实用新型的电路装置的原理框图。[0027]图2是本实用新型的电路装置的电原理图。
具体实施方式
[0028]
以下结合附图对本实用新型作进一步描述[0029]如图1、图2，.一种基于单片机自动控制的有害气体采样电路装置，包括单片 机，单片机的模数转换输入端连接有并行AD转换器和串行AD转换器，单片机的电源输 入端连接稳压电源驱动模块，单片机的键盘驱动端连接中断键盘模块，单片机的通用异 步收发端口连接串口通信模块，单片机的显示输出端口连接数码管段位复用模块，数码 管段位复用模块通过液晶显示驱动模块连接数码管液晶显示模块。[0030]中断键盘模块为4X4扫描键盘。单片机的计数器的信号输出端输出的是PWM 脉宽调制信号，其占空比为0至1范围。[0031]数码管液晶显示模块为6位7段的数码管。[0032]单片机为包括8K的Flash和512个字节的RAM数据存储器，并有8个中断源。[0033]一种基于单片机开环自动控制的有害气体采样器，采用本实用新姓的基于单片机 自动控制的有害气体采样电路装置，包括单片机，单片机的计数器的信号输出端连接隔 离驱动模块，隔离驱动模块的驱动信号输出端连接气体提取采集装置的驱动控制端，气 体提取采集装置连接气体采集管。[0034]本实用新型还可以作为基于单片机闭环自动控制的有害气体采样器的电路装 置[0035]一种基于单片机闭环自动控制的有害气体采样器，包括单片机，单片机的计数 器的信号输出端连接隔离驱动模块，隔离驱动模块的驱动信号输出端连接气体提取采集 装置的驱动控制端，气体提取采集装置连接气体采集管；所述气体提取采集装置连接气 体采集管的一端，气体采集管的另一端内设有热流量传感器，热流量传感器的信号输出 端通过信号调理模块连接模数转换模块的模拟信号输入端，模数转换模块的数字信号输 出端连接单片机的反馈信号输入端。[0036]本实用新型在设计时兼顾考虑了上述两种思路，可以较灵活的扩展实现。[0037]本实用新型考虑到常用4*4扫描键盘占用太多时间资源，采用外部中断的方 式，并通过型号为CD4532的优先编码器对中断键盘模块的16个按键进行编码以节约输 入输出I/O 口，同时通过型号为74HC04的非门起到信号整形的作用。16个按键中包括 0到9和小数点11个数字键，一个流量设置键，一个时间设置键，一个设置确认键和一个 启动计时键。[0038]本系统的显示部分采用6位7段的数码管，其中三位用来显示0到999SLPM的 流量，另外三位用来显示0到999分钟的时间设定值，并且时间呈现按分钟递减的显示， 当递减到0时，采样器停止抽气。为了节约单片机IO 口，通过控制74HC573来实现数 码管的位选通和段选通的复用。[0039]稳压电源驱动模块提供芯片工作的5V电压，以及直流电机中所用的可调电压。 考虑直流电机的启动电流很大，需要在常用的集成稳压芯片上进行扩流。[0040]按键中断采用外部中断下降沿有效的方式，在按下设置键后，可实现流量键和 时间键的分别设定，通过设置确认键刷新设置值。[0041]上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实 用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保 护范围，本实用新型请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。
权利要求1.一种基于单片机自动控制的有害气体采样电路装置，包括单片机，其特征是所述 单片机的模数转换输入端连接有并行AD转换器和串行AD转换器，单片机的电源输入端 连接稳压电源驱动模块，单片机的键盘驱动端连接中断键盘模块，单片机的通用异步收 发端口连接串口通信模块，单片机的显示输出端口连接数码管段位复用模块，数码管段 位复用模块通过液晶显示驱动模块连接数码管液晶显示模块。
2.根据权利要求1所述的基于单片机自动控制的有害气体采样电路装置，其特征在于 所述中断键盘模块为4X4扫描键盘。
3.根据权利要求1所述的基于单片机自动控制的有害气体采样电路装置，其特征在 于所述单片机的计数器的信号输出端输出的是PWM脉宽调制信号，其占空比为0至1范 围。
4.根据权利要求1所述的基于单片机自动控制的有害气体采样电路装置，其特征在于 所述数码管液晶显示模块为6位7段的数码管。
5.根据权利要求1所述的基于单片机自动控制的有害气体采样电路装置，其特征在于 所述单片机为包括8K的Flash和512个字节的RAM数据存储器，并有8个中断源。
专利摘要一种基于单片机自动控制的有害气体采样电路装置，包括单片机，其特征是所述单片机的模数转换输入端连接有并行AD转换器和串行AD转换器，单片机的电源输入端连接稳压电源驱动模块，单片机的键盘驱动端连接中断键盘模块，单片机的通用异步收发端口连接串口通信模块，单片机的显示输出端口连接数码管段位复用模块，数码管段位复用模块通过液晶显示驱动模块连接数码管液晶显示模块。本实用新型的基于单片机自动控制的有害气体采样电路装置利用自动化控制技术，通过高精度传感器进行流量的自动测量和反馈，再通过高准确度计量器具校准后通过计算机软件拟合和存储，可实现高准确度的流量恒定和自动控制。
文档编号G01N1/22GK201811872SQ201020561360
公开日2011年4月27日 申请日期2010年10月14日 优先权日2010年10月14日
发明者兰江, 陈荣海 申请人:金坛市亿通电子有限公司