基于气体检测的智能换气控制系统.docVIP

目录 目录 1 基于气体检测的智能换气系统 2 一．设计背景 2 二．系统组成 2 2.1设计思路 2 2.2系统性能指标 3 2.3系统主要功能 3 三．电路组成及原理 3 3.1二氧化碳浓度传感器模块 4 3.2温湿度传感器模块 5 3.3粉尘浓度传感器模块 8 3.4STC12C5628AD单片机 10 3.5晶振电路 13 3.6复位电路 13 3.7电源电路 14 3.7.1LM7805稳压电路 14 3.7.2LM2941稳压电路 14 3.8控制电路 15 3.8.1继电器控制电路 15 3.8.2报警电路 15 3.9整体电路图 16 四．程序设计 17 4.1软件流程图 17 五．心得体会 18 附录：程序代码 19 基于气体检测的智能换气控制系统 设计背景 空气是人们赖以生存的基本物质，与人民的生活息息相关。在高速发展的今天，工业和各种新能源企业的发展，导致大气污染严重，人们生活也日益危险。因此，研究新型的智能换气系统和装置是具有重要意义的。为了改善公共场所换气系统不间断恒功率工作的浪费现象，达到了节能减排的目的；通过对有毒气体粉尘检测，对公共场所安全有了一定的保护；通过检测湿度来控制除湿装置的工作，减少了空气中微生物的数量。这些都改善了人们的生活环境，也提高了人们的生活质量。该系统可广泛的利用在人民的日常生活中。 系统组成 智能换气控制系统主要有二氧化碳浓度传感器、SHTXX数字温湿度传感器、DSM501粉尘检测传感器、除湿器电路、排风扇电路、报警电路及单片机控制电路。系统原理框图如下： 图1 智能换气系统原理框图 设计思路 智能换气系统的设计思路：在外界信息采集上分为三个部分，首先是利用二氧化碳传感器采集环境中的模拟信号，通过单片机STC12C5628AD自带AD模块转换成数字信号，在程序控制下通过函数得出现在的二氧化碳浓度，如果超过设定的阈值。将开启排气扇改善当下环境。其次，利用温湿度传感器，采集当前的湿度值，通过IIC通信读取当前的湿度值，当其超过阈值，通过继电器电路开启除湿器。最后利用粉尘传感器，时刻监测环境中的其他有害气体的浓度，一旦粉尘浓度超标，将开启报警系统。 系统的性能指标 1．实时检测空气中的二氧化碳浓度（1%以内），依据浓度的大小改变风扇的功率大小 2．湿度传感器监控空气的湿度（40%~50%），决定是否开启除湿器 3．监控烟尘的浓度，当浓度达到一定范围（大于1mg/立方米），报警器开启 系统主要功能 1．实时监测二氧化碳的浓度，在二氧化碳超过指标时，依据二氧化碳的浓度大小来自动的调节排气扇的功率，直至二氧化碳的浓度恢复到正常水平。 2．温湿度传感器在采集到当前的温湿度时，通过对温度的分析，决定当前湿度下是否采用除湿器。使当前的湿度更适于人的主观感觉。 3．粉尘浓度传感器主要是针对该环境下的烟尘和煤气浓度的检测，防止发生爆炸和窒息，一旦空气的粉尘达到阈值将开启报警器，同时开启排气扇将最大限度的加强空气的交换流量。 三．电路组成及原理 智能换气系统原理如图2所示： 图2：系统原理图 主要模块： 二氧化碳浓度传感器模块 该模块是由LM393、MG811二氧化碳气体感应探头集成的，模块上有温度补偿电阻，信号放大微调旋钮，TTL信号输出灵敏度调节旋钮。另外在的输出信号上可以选择TTL电平输出和模拟信号输出。其主要的特点有： （1）具有TTL电平信号输出指示，工作电压信号灯指示； （2）双路信号输出（模拟量信号和TTL电平信号）； （3）TTL电平输出有效信号为低电平。（当检测气体浓度超过设定值时，输出低电平时信号红色指示灯亮，改口可直接接单片机IO）； （4）模拟量输出电压0~2V，浓度越低输出电压越高； （5）对二氧化碳具有很高的灵明度和良好的选择性； （6）具有长期的使用寿命和可靠的稳定性； （7）快速的响应回复特性； （8）陶瓷探头可以插拔设计，方便更换，隔热散热更好； （9）带温度补偿输出，标称温度环境下Tcm输出为VCC/2电压，当环境温度变化时，输出电压信号变化，温度变化量转换为对应电压输出变化量，从而通过程序补该温度变化量，控制探头更有效的检测。 MG811型工作原理： 本传感器采用固体电解质电池原理，由下列固体电池构成： 空气，Au|NASICON||碳酸盐|Au,空气，CO2 当传感器置于CO2 气氛中时，将发生以下电极反应： 负极：2Li + + CO2 + 1/2O2 + 2e - = Li2CO3 正极：2Na+ + 1/2O2 + 2e- = Na2O 总电极反应：Li2CO3 + 2Na + = Na2O + 2Li + + CO2 传感器敏感电极与参考电极间的电势差（E