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    嵌入式有害气体检测仪的研制

    发布时间:2017-10-25 10:35    来源:http://www.szwandi.cn/    作者:万安迪

      本文设计了一种以美国德州仪器(TI)公司推出的16位超低功耗、高性能的微控制器单片机Msp430F2012为核心的有害气体检测仪,具有体积小,功耗低、应用灵活、可靠性高、时实性强的特点,是有害气体检测的较好解决方案。
    一、问题的提出

    早期大多数仪器的检测电路采用的是功耗较大的8031单片机,而且片内没有A/D转换功能,需要外围电路搭建A/D转换电路,这样使得外围电路复杂,故障率较高,而美国TI公司的Msp430f2012单片机具有内部10位的A/D转换并且功耗只有220微安2.2伏,克服了传统仪器的缺点,根据以上原因,提出了本方案。
    二、方案的实现
    采用以美国德州仪器(TI)公司推出的16位超低功耗、高性能的单片机Msp430F2012为核心,利用片内的10位A/D采集传感器电压差信号识别有害气体。由于低功耗,可以采用干电池供电,通过片内ADC12定时检测电池电压情况,一端口控制LED进行电压状态指示,MSP430单片机的低功耗可使得整机静态功耗小于3微安,最大限度的延长了电池使用寿命,利用可燃性有害气体与气体检测传感器发生内部非实质性燃烧产生的惠斯通电桥电压差,经过外部运放进行信号放大,经由内部A/D采集电压差值,从而判断房间内是否存在可燃性有害气体漏泄,可检测的可燃气体包括甲烷、异丁烷、丙烷、戊烷、烯类、氢气等,当MCU检测到可燃性气体后控制喇叭报警提醒相关人员采取措施,并通过CC1100无线模块将报警信息传输给主机系统,有主机系统通过GPS、电话等方式告知主人目前存在的危险情况,避免不必要的人员伤亡和损失。
    三、芯片的特性
    Msp430f2012特性;超低功耗:活动模式:200uA,1MHZ,2.2V待机模式:0.5 uA,掉电模式(RAM保护模式):0.1 uA,从待机模式唤醒不超过1 uA,16位RISC精简指令体系,62.5ns指令周期,两个带捕获/比较寄存器的16位定时Timer-A,通用串行接口USI支持SP1、I2C接口,10-BIT、200Ksps。AD转换器。。AS1360特性;低静态电流:1。5uA,宽电压输入:最高到20V,低压差:250mV@100mA、400mV@200mA,精确的输出电压:1.8,2.5,3.0,3.3,5.0V, 高输出电流:250mA,高精度输出低压:±;1.5%。集成短路及过流保护。系统软件:系统软件由C语言编制。
    四、结论
    以上设计方案由于采用了Msp430芯片,使得电路集成度较高,系统提高了可靠性、和性价比,整个系统精度为千分之一,完全能满足有害气体的告警功能。

      

    (来源:万安迪)


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