打造多參數居室氣體檢測儀，助力智能家庭

3.1.3 CO和CO₂檢測模塊

首先CO₂的檢測使用二氧化碳傳感器TGS4161，該傳感器是一個(gè)新型的固體二氧化碳傳感器，它具有小型化和低功耗等特性，二氧化碳濃度為350~10000ppm時(shí)，均可用TGS4161進(jìn)行檢測，從而使其適合室內空氣的控制設備。二氧化碳的敏感原件由兩個(gè)固體電解質(zhì)組成，結合一個(gè)印制在基板上的RuO2加熱器。通過(guò)檢測兩個(gè)電極之間電動(dòng)勢的變化來(lái)測試二氧化碳氣體的濃度。傳感器電容的頂部含有沸石目的是防止其它氣體的干擾。

其次，對于CO的檢測，采用的是7E/F三電極電化學(xué)傳感器，該型傳感器輸出線(xiàn)性范圍寬，線(xiàn)性穩定，額定輸出為0.1uA/ppm, 最小分辨率為0.5ppm,測量的最小范圍和最大范圍分別為0～20ppm和0～1000ppm。

CO的測量范圍是：0～150mg/m³

CO的最大測量范圍轉換為ppm是：Ymax=150/1.25=120（ppm）

轉換為傳感器輸出的最大電流為：Imax=0.1×120=12（uA）

輸出的電流分辨率為：Ii=0.1×0.5=0.05（uA）

由此可得出其檢測精度為：ε= 0.5ppm/120ppm×100%=0.42%

3.1.4 室內光照度檢測

此模塊為新增加模塊，一方面考慮到室內光照對人體健康的影響，設計了光照度檢測模塊；另一方面在智能化家庭居室中該模塊可以和室內智能照明系統連接，當室內光照度降到某一極限值時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟照明系統，而當光線(xiàn)較強時(shí)自動(dòng)關(guān)閉室內照明系統，更環(huán)保、更節能。同時(shí)愛(ài)特梅爾（Atmel）公司提供的開(kāi)發(fā)平臺EVK1100是一個(gè)基于A(yíng)VR32 AT32UC3A單片機控制器的評估套件和開(kāi)發(fā)系統。EVK1100本身配備一系列豐富的外設、內存，其中開(kāi)發(fā)板上及配有光照、溫度等傳感器，本模塊的設計即采用該開(kāi)發(fā)板上配有的光照傳感器。開(kāi)發(fā)板上該部分采用光敏二極管實(shí)現，光敏二極管較硅光電池有許多優(yōu)點(diǎn),有很高的帶寬,價(jià)格便宜,特別是光電流與光照度之間呈較好的線(xiàn)性關(guān)系,因此它在光耦合隔離器、光學(xué)數據傳輸裝置和測試技術(shù)中得到廣泛的應用。除此之外，也能使EVK1100開(kāi)發(fā)板上已有資源得到充分利用！

3.1.5 電源模塊

由于該設計中所用芯片驅動(dòng)電壓大小不同，所以設計了電源模塊，完成各部分所需電壓的轉換，保證芯片的正常工作。系統各個(gè)模塊需要使用5V、3.3V、1.8V等，特別是主芯片AT32UC3A所需要的電壓。因此該系統設計采用一個(gè)電源轉換模塊將電源板輸出的穩定12V電源轉換為所需要的電壓。其中采用MAXl659將+12V轉換為+5V和+5V_P，并通過(guò)程序控制該芯片的工作．從而控制了后續所需的+5V_P電壓的任何電路；用MAXl658芯片將+5V轉換為+3.3V_P，并控制該芯片的工作，控制后面需要+3.3V_P電壓的任何電路；采用MIC-5207芯片將+5V轉換為+3.3、+1.8V，供后面電路提供電源。每一個(gè)轉換后的電壓都用了一個(gè)發(fā)光二極管的亮滅來(lái)檢查這些芯片是否正常工作，亮表示工作正常，反之則表示此轉換器有問(wèn)題(損壞)。

3.1.6 鍵盤(pán)控制單元

系統的鍵盤(pán)控制單元有5個(gè)按鍵組成，分別為：系統設置鍵、選擇確定鍵、氣體種類(lèi)設置鍵、氣體濃度上限加10鍵、氣體濃度上限減10鍵，這幾個(gè)按鍵用于選擇待檢測氣體和設置目標氣體的報警上限值。其中“系統設置鍵”用于告訴系統進(jìn)入中斷，設置氣體濃度超限值；“氣體種類(lèi)設置鍵”用于選擇設置上下限氣體的種類(lèi)；“氣體濃度上限加10鍵”用于設定目標氣體的上限濃度加10ppm；“氣體濃度上限減10鍵”用于設定目標氣體的濃度上限減10ppm；“確定鍵”用于確定系統設置完成。

3.1.7 聲光報警單元

聲光報警單元由蜂鳴器與發(fā)光二極管組成。當所測量氣體濃度達到報警上限時(shí)，相應的紅色發(fā)光二極管點(diǎn)亮，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出急促不連續響聲，實(shí)現聲光報警，提醒用戶(hù)及時(shí)采取相應措施。

3.1.8 LCD液晶顯示模塊

EVK1100開(kāi)發(fā)板上配有4×20的字符型液晶顯示模塊DIP204-4e (PWM可調節背光) 。主要有LCD顯示器、控制器、驅動(dòng)器等電路組成。液晶模塊主要用于顯示待測氣體實(shí)際濃度值和檢測的具體時(shí)間顯示。

3.1.9 時(shí)鐘模塊

此系統需要記錄測量發(fā)生的時(shí)間，所以需要時(shí)鐘芯片來(lái)記錄在不同時(shí)間的監測數據，因此我們在系統中加入了時(shí)鐘芯片。對時(shí)鐘芯片的要求首先是低功耗，其次是編程簡(jiǎn)單，縮短程序開(kāi)發(fā)時(shí)間，實(shí)際上也就縮短了系統用于實(shí)際生產(chǎn)所用的開(kāi)發(fā)周期以及成本，在本設計中，我們選擇了DS1302時(shí)鐘芯片。時(shí)鐘芯片 DS1302內含一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節靜態(tài)RAM，可以通過(guò)串行接口與單片機通信。而通信時(shí)，僅需要3個(gè)口線(xiàn)：（1）RES（復位），（2）I/O數據線(xiàn)，（3）SCLK（串行時(shí)鐘）。時(shí)鐘/RAM的讀/寫(xiě)數據以一字節或多達31字節的字符組方式通信。其工作時(shí)功耗很低，廣泛應用于電話(huà)，傳真，便攜式儀器等產(chǎn)品領(lǐng)域。DS1302主要性能有：實(shí)時(shí)時(shí)鐘能計算2100年之前的秒、分、時(shí)、日、日期、星期、月、年的能力，還有閏年的調整能力；讀/寫(xiě)時(shí)鐘或RAM數據時(shí)，有單字節和多字節傳送兩種方式；與DS1202/TTL兼容。DS1302引腳概述：X1,X2：振蕩源，外接32.768KHZ晶振；SCLK：串行時(shí)鐘輸入端。