基于mc9rs08le4的低功耗室内甲醛监测仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明具体地涉及一种基于MC9RS08LE4的低功耗室内甲醛监测仪。
【背景技术】
[0002]甲醛是一种具有刺激气味的无色气体，也是一种潜在的致癌物质，对人体健康有较大的危害，许多疾病的诱发都与甲醛有关，如哮喘病等。国家标准GB/T16127-1995《居室空气中甲醛的卫生标准》规定:居室空气中甲醛的最高允许浓度为0.08mg/m3而公共场所甲醛的最高允许浓度为0.10mg/m3。
[0003]甲醛的检测方法有很多，常用的有分光光度法、色谱法、定电位电解法3大类。分光光度法是基于甲醛与某化学物质反应生成显色物质，再利用分光光度计比色测定甲醛浓度，根据选用化学试剂不同来进行分类。这类方法缺点是检测精度不高，反应时间普遍较长，操作不方便。色谱法是一种直接的高效液相色谱法(HPLC法)，是以含有DNPH的酸性水溶液为吸收剂，甲醛与DNPH反应生成腙，产物经二氯甲烷提取、浓缩、干燥、甲醇溶解，ODS-C18柱分离后，常用紫外检测器于254nm处检测，一般保留时间t=13.07±0.05min，检测限为8X10-3mg/L。色谱法不仅用于室内空气检测，是发展很好的检测方法。但由于依赖的检测仪器色谱仪价格非常昂贵，并且操作繁琐，没有被大范围采用。
【发明内容】
[0004]本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提出一种基于MC9RS08LE4的低功耗室内甲醛监测仪。本发明具有体积小、检测方便及操作简单的特点，可以广泛的应用到室内空气中甲醛含量的监测。
[0005]为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。
[0006]本发明一种基于MC9RS08LE4的低功耗室内甲醛监测仪，包括MCU主控电路、信号处理电路、甲醛传感器、液晶显示模块；其结构要点是:所述甲醛传感器连接信号处理电路，信号处理电路的输出连接MCU主控电路；所述MCU主控电路的输出再连接液晶显示模块。
[0007]作为本发明的一种优选方案，所述MCU主控电路采用8位单片机MC9RS08LE4，所述MC9RS08LE4片内设置两个16位的TPM模块、串行通信接口、一个8通道10位模拟数字转换器(ADC)、8引脚键盘中断模块、以及液晶段式驱动模块。
[0008]作为本发明的另一种优选方案，所述甲醛传感器采用电化学式甲醛气体传感器。
[0009]作为本发明的另一种优选方案，所述信号处理电路采用零漂移运算放大器LTC1049，所述LTC1049内部采用斩波稳零放大电路。
[0010]本发明的有益效果是。
[0011]为实现对室内甲醛气体的监测，本发明提出了一种由单片机控制的低功耗甲醛监测仪。系统采用飞思卡尔针对低成本应用领域开发的8位单片机MC9RS08LE4对微电流放大器采集的甲醛信号进行处理。为了提高测量精度，利用分段线性插值的方法对数据进行校正。该监测仪器体积小、检测方便及操作简单的特点，可以广泛的应用到室内空气中甲醛含量的监测。
[0012]本发明对采用单片机实现低功耗手持室内甲醛浓度测量进行了比较全面的描述和分析，该测量系统操作方便、性价比高、运行可靠、测量精度高，还可以根据具体的需要对系统进行适当的修改。该系统作为室内空气甲醛气体采集方案工作稳定，能以较高的精度动态地检测甲醛传感器的信号，并且由于采用了电池供电的低功耗设计，使得对室内甲醛的测量更加便捷。
【附图说明】
[0013]图1是本发明一种基于MC9RS08LE4的低功耗室内甲醛监测仪的结构框图。
[0014]图2是本发明一种基于MC9RS08LE4的低功耗室内甲醛监测仪的程序流程图。
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，为本发明一种基于MC9RS08LE4的低功耗室内甲醛监测仪的结构框图。其中，包括MCU主控电路、信号处理电路、甲醛传感器、液晶显示模块；其结构要点是所述甲醛传感器连接信号处理电路，信号处理电路的输出连接MCU主控电路；所述MCU主控电路的输出再连接液晶显示模块。
[0016]所述MCU主控电路采用8位单片机MC9RS08LE4，所述MC9RS08LE4属于飞思卡尔专门为超低成本的应用而设计的RS08系列。该单片机主要包括一个高效的RS08的CPU内核、片上RAM、非易失性内存，两个16位的TPM模块、串行通信接口、一个8通道10位模拟数字转换器(ADC)、8引脚键盘中断模块、以及液晶段式驱动模块等。并且RS08待机时在低功耗模式下工作耗电流为280 μ AilMHz ；MC9RS08LE4工作在2.5-5.0V电压下，有正常工作模式、等待模式、停止模式三种运行方式。当单片机工作在停止模式时系统的待机功耗为μ A级。MC9RS08LE4内部集成了段式液晶驱动模块，通过软件可以灵活的配置液晶引脚为8X14或者4X18模式的段式驱动模块。测量结果通过外接的IXD显示，这里选用价格低廉、使用简单的段式液晶显示，LCD控制逻辑可以通过软件以内存位的操作形式来实现。报警器件采用蜂鸣器，当测量值超过报警值时，蜂鸣器开始报警。
[0017]本发明所述甲醛传感器采用电化学式甲醛气体传感器，能够连续监测的传感器，而不需要任何的气体采样或者采用气泵抽取。这种传感器是从已经成功应用的呼吸式酒精传感器基础上开发出来的。适合于绝大多数的环境(-20°C~+5(TC)监测使用。利用这款传感器有六大设计结构特点:(a)低成本设计构造简单以及很少的部件使得其成本得以降低，从而形成更有竞争力的价格；(b)长寿命它使用的是在世界范围内已经有30多年使用经验的呼吸酒精传感器的元件，而呼吸酒精传感器的精度，稳定性和长久性都是已经得到了验证的；(c)响应快速一条短小且低阻抗的扩散路径使其响应时间很少；(d)电源要求低燃料电池原理意味着它并不需要电源激励，仅仅在信号的处理和显示时需要电能，所以仅仅一个简单的小电池单元即可；(e)稳定性非常好的稳定性，允许在使用过程中非常长的校准周期。
[0018]所述信号处理电路采用零漂移运算放大器LTC1049，其具备输入失调电压小、高共模抑制比、低功耗的特点；其主要技术参数:最小供给电流:200 μ A ;最大失调电压:10μ V ;温漂:0.1μ V/°C;电源范围:4.75-16V ;最大失调电流=10pA ;共模抑制比:130dB。LTC1049其内部是采用了斩波稳零放大电路，可以起到很好的抑制噪声的同时，提高了输入阻抗，在电流型放大电路中普遍被采用。
[0019]如图2所示，为本发明一种基于MC9RS08LE4的低功耗室内甲醛监测仪的软件程序流程图。本发明全部软件程序由主程序、校正程序、数据采集子程序、报警程序组成。主程序是控制和管理的核心。系统上电后进行初始化和中断处理操作。初始化主要完成对报警值的设定和初次检查，同时断开各电器的电源。初始化完成后，系统开始正常运转。进行甲醛浓度检测和报警等操作。
【主权项】
1.基于MC9RS08LE4的低功耗室内甲醛监测仪，包括MCU主控电路、信号处理电路、甲醛传感器、液晶显示模块；其特征在于:所述甲醛传感器连接信号处理电路，信号处理电路的输出连接MCU主控电路；所述MCU主控电路的输出再连接液晶显示模块。2.根据权利要求1所述的基于MC9RS08LE4的低功耗室内甲醛监测仪，其特征在于:所述MCU主控电路采用8位单片机MC9RS08LE4，所述MC9RS08LE4片内设置两个16位的TPM模块、串行通信接口、一个8通道10位模拟数字转换器(ADC)、8引脚键盘中断模块、以及液晶段式驱动模块。3.根据权利要求1所述的基于MC9RS08LE4的低功耗室内甲醛监测仪，其特征在于:所述甲醛传感器采用电化学式甲醛气体传感器。4.根据权利要求1所述的基于MC9RS08LE4的低功耗室内甲醛监测仪，其特征在于:所述信号处理电路采用零漂移运算放大器LTC1049，所述LTC1049内部采用斩波稳零放大电路。
【专利摘要】基于MC9RS08LE4的低功耗室内甲醛监测仪。本发明具有体积小、检测方便及操作简单的特点，可以广泛的应用到室内空气中甲醛含量的监测。本发明包括MCU主控电路、信号处理电路、甲醛传感器、液晶显示模块；其结构要点是所述甲醛传感器连接信号处理电路，信号处理电路的输出连接MCU主控电路；所述MCU主控电路的输出再连接液晶显示模块。所述MCU主控电路采用8位单片机MC9RS08LE4，所述MC9RS08LE4片内设置两个16位的TPM模块、串行通信接口、一个8通道10位模拟数字转换器（ADC）、8引脚键盘中断模块、以及液晶段式驱动模块。所述甲醛传感器采用电化学式甲醛气体传感器；所述信号处理电路采用零漂移运算放大器LTC1049，所述LTC1049内部采用斩波稳零放大电路。
【IPC分类】G01N27/26
【公开号】CN105572190
【申请号】CN201410622463
【发明人】李福霞
【申请人】李福霞
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年11月7日