基于单片机的甲醛检测器
余琼 黄诚 余文钏 周琪森
摘要：本文主要从单片机检测甲醛器软件模块与硬件模块的设计与分析入手，立足于我国当今社会发展条件下室内甲醛空气污染问题，以STC89C52单片机作为主控芯片，来实现高精度的甲醛检测，护航人民群众的身体健康。
关键词：甲醛空气污染; STC89C52C单片机; 检测甲醛浓度
一、相关技术的概述
（一）针对STC89C52单片机的介绍
STC89C52是一种超低功耗、高性能的CMOS8位微控制，并且拥有八K的最大容量的系统可编程Flash存储器。在单晶芯片上，它拥有更灵活的八个CPU以及在系统可编程Flash，所以，STC89C52单片机可以给众多的嵌入式控制应用系统带来具有灵活性和高效性的解决方案。
（二）STC89C52单片机的结构
其部分引脚功能介绍如下：
引脚P0（P0.0～P0.7）：形成八位漏极开路输出，当作为总线扩展用时，不用加上拉电阻;作为I/O用时，需加上拉电阻。
引脚P1（P1.0～P1.7）：形成一个漏极开路的八位准双向口或弱上拉电阻，每只引脚可接收八个TTL门电流。
引脚P2（P2.0～P2.7）：形成漏极开路的八位准双向口或弱上拉电阻，其中，P2串口为缓冲可以接收、輸出四个TTL门电流。
引脚P3（P3.0～P3.7）：形成了一个八位内部的准双向口或弱上拉电阻，其中，P3可以看作是输入端口。
引脚XTAL（L2与L1）：可以外接晶振的引脚，作为内部振荡电路和时钟工作电路的输入端。
二、基于STC89C52C单片机的甲醛检测器系统设计
（一）总体设计
基于单片机的便携式甲醛检测系统是由硬件系统加软件系统组成，实现空气中甲醛浓度检测功能，其硬件系统主要为STC89C52C、LCD12864、MQ138气体传感器，软件系统主要包括各硬件驱动程序、判断程序、系统休眠程序。
（二）具体设计结构
1.硬件实现
硬件设计主要部分包含：单片机最小系统、传感器接口的电路设计、放大电路的设计、显示模块、按键报警模块，若需要AD转换则采用经典的ADC0809，CMOS单片型逐次逼近式AD转换器。
以STC89C52单片机为核心，接收到传感器经过接口电路、信号放大电路后的信号，然后在单片机内部集成的AD转换对数据进行采样电路，编写程序对数据进行处理，然后将甲醛的浓度输出在显示屏上，当甲醛的含量超标时，则会进行报警响应。
便携式甲醛检测仪的硬件外围模块主要包括液晶显示模块，按键报警模块，电化学传感检测模块等。以STC89C52作为主控芯片，其外接设备有LCD12864液晶显示模块，用于显示经过单片机处理过的数据。
由于测量甲醛时，干扰性因素（温度、浓度、交叉气体）过多，所以还需增设按键报警模块和电化学传感检测模块，用于输入和操作，做到一按键进行多次检测，使检测方向具有多样化，避免检测数值一次过高或过低所带来的不确定影响。
2.软件实现
软件使用keil mdk5软件进行编写，设计系统的软件流程。编写初始化程序，初始化显示器，按键、传感器等设备。编写未使用系统判断程序，若超过五分钟未使用该产品，则该系统将自动进入休眠模式，以此来降低电源的消耗。显示处理程序在程序开始时，识别时显示相应数据。编写按键处理程序、报警程序从而实现系统所需要的功能。
三、设计系统的实现与应用
产品主要由甲醛传感器、复位电路、液晶显示屏、晶振电路、蜂鸣器和指示灯构成。使用甲醛传感器可以使系统做到实时检测空气中的甲醛浓度，然后通过液晶显示屏显示出甲醛浓度值。除此之外，用户还可以根据自身情况设置甲醛浓度值，当实际甲醛含量超出设定值时，蜂鸣器与指示灯会发出声光报警，从而完成甲醛浓度的检测。
四、结语
目前，公共场所和民用建筑室内以及一些建筑材料，都存在着高浓度的甲醛气体，而甲醛含量一旦超标，将对人体健康造成很大的影响，所以，便携式甲醛检测器的研制受到了人们的高度重视。本文在STC89C52单片机的基础上，研制出具有民用价值的便携式甲醛检测器，系统设计遵循体积小、质量轻、性价比高的原则。该产品设计不需要复杂的前期准备工作以及较长时间的采样分析，便可以测得甲醛的具体含量，从而对有毒气体进行快速的定性和定量分析，与传统的甲醛检测器相比，不但提高了检测的准确性和灵敏度，还大大减少了原有的一些试剂检测所带来的时间损失。
参考文献：
[1]胡林林，付龙，吴伟.基于AT89C52单片机的智能家居环境监测系统设计[J].信息技术与信息化，2021（12）：75-78.
[2]李娟娟.基于单片机的甲醛浓度检测仪的设计[J].信息通信，2016（11）：56-57.
[3]刘伊.家用智能型甲醛测试仪的设计[J].山西电子技术，2022（01）：10-12.
项目基金：“泉州信息工程学院大学生创新创业训练计划项目资助”。
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