多參數室內環(huán)境智能監測系統設計
作者：楊建華 鄧豆豆 聶光濤
時(shí)間：2014-08-26
來(lái)源：電子產(chǎn)品世界
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編者按： 摘要：針對室內環(huán)境質(zhì)量與人們的健康和工作效率密切相關(guān)的情況，設計了一種多參數多采集點(diǎn)室內環(huán)境監測系統。系統硬件主要包括單片機系統、FPGA數據采集電路、傳感器信號調理電路等。軟件包括單片機硬件驅動(dòng)程序、FPGA數字邏輯設計和基于VB的上位機應用程序。實(shí)驗結果表明：系統工作穩定，誤差在設計允許范圍內。
引言
隨著(zhù)經(jīng)濟持續快速發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，對各種室內環(huán)境的要求也越來(lái)越高。傳統的室內環(huán)境監測設備實(shí)時(shí)性差、精度低、體積大、功耗大，難以適應現代經(jīng)濟發(fā)展的要求?；谝陨媳尘?，本文設計了
而EP1C12Q240C8穩定工作需要3.3V和1.5V的電壓，需進(jìn)行電壓轉換。本設計中采用低功耗的電壓轉換芯片LM1117，它可以提供多個(gè)穩定電壓輸出，外圍電路簡(jiǎn)單，精度高，提供電流限制和熱保護等功能。轉換電路如圖4所示。
2.4 采集信號調理電路設計
由于一氧化碳和甲醛傳感器輸出信號較弱，所以在處理之前應先進(jìn)行放大。本設計中，一氧化碳傳感器采用TGS2442，輸出電流信號范圍為0.45~15µA。甲醛傳感器采用ME3M-CH20，輸出電流范圍為0~20µA，在調理電路中，需將這兩個(gè)電流信號經(jīng)過(guò)采樣電阻為1kΩ的精密電阻器轉變?yōu)殡妷盒盘?，再對此電壓信號進(jìn)行調理。本設計采用AD620對信號進(jìn)行放大，AD620具有高精度、低失調電壓和低失調漂移等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應用于工程設計中。信號調理電路設計如圖5所示。
3 系統軟件設計
3.1 軟件總體設計
根據系統總體方案的設計要求，系統軟件程序主要實(shí)現以下功能：6項被測數據的檢測、處理和顯示。軟件結構框圖如圖6所示。
系統選用C語(yǔ)言編寫(xiě)程序，程序設計首先對傳感器、FPGA、單片機、按鍵、液晶顯示和上位機顯示等進(jìn)行初始化。FPGA控制啟動(dòng)數據采集，AD轉換，轉換完成后進(jìn)行處理并存儲在FPGA內部設計的RAM中，單片機讀取RAM中的信號并顯示，當某一項數據超出設定指標后啟動(dòng)報警程序并發(fā)出警報聲，用戶(hù)對警報做出應對措施后，恢復正常。具體流程如圖7所示。
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