專利名稱：基于單片機自動控制的有害氣體采樣電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
基于單片機自動控制的有害氣體采樣電路裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種氣體采樣器，具體是一種基于單片機自動控制的有害氣體 采樣電路裝置。本實用新型的基于單片機自動控制的有害氣體采樣電路裝置既可以外界 傳感器采用閉環(huán)自動控制；同時考慮到傳感器的成本也可采用開環(huán)自動控制，通過出廠 前校準的方法同樣達到較高的準確度。
背景技術(shù)：
[0002]有毒有害氣體采樣器，也叫大氣采樣器，空氣采樣器，主要用于采集大氣中的 污染物質(zhì)，大氣中有害物質(zhì)的存在狀態(tài)，大致可分為氣態(tài)和氣溶膠兩大類。[0003]氣態(tài)，指某些污染物質(zhì)，因其化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定、沸點低等因素的影響，在常溫 常壓下以氣體形式分散在大氣中。常見的氣態(tài)污染物有CO、S02、NOx、C12和苯寸。[0004]氣溶膠，有害物質(zhì)的固體微?；蛞后w微粒逸散于空氣中以多種狀態(tài)同時存在的 分散系稱氣溶膠。有霧、煙和塵三類氣溶膠。霧為液態(tài)，由氣體蒸發(fā)至空氣后遇冷凝聚 而成；煙和塵均為固態(tài)，前者由固態(tài)物質(zhì)受熱蒸發(fā)至空氣中遇冷凝聚而成；后者是固態(tài) 物質(zhì)因機械粉碎或爆破時產(chǎn)生的微粒，能長期懸浮于空氣中。[0005]國內(nèi)所有的，疾病控制中心，衛(wèi)生監(jiān)督所，環(huán)境監(jiān)測站，必須要對室內(nèi)外的空 氣進行采樣和檢測，保障我們生活和生存的環(huán)境。[0006]現(xiàn)在國內(nèi)外都是通過，動力氣體流量采樣方法，也就是說，采樣過程中，氣體 流量的精度，氣流的穩(wěn)定性，對樣品最后的檢測精度，有重大的影響。[0007]從以上我們可以看出，無論是國內(nèi)還是國外，檢測大氣污染的手段，最廉價最 精確的，還是采用儀器采樣法，再將樣品在實驗室中檢測。[0008]國際上采樣器的水平國際上以美國T^[公司等生產(chǎn)的，氣體采樣器，價格 在20000元人民幣，主要是通過高精度傳感器進行流量的自動測量和反饋，或者通過 高準確度計量器具校準后通過計算機軟件擬合和存儲，可實現(xiàn)高的準確度，避免因傳統(tǒng) 玻璃流量計的加工工藝對準確度的影響。[0009]國內(nèi)生產(chǎn)采樣器的廠家，主要是通過玻璃轉(zhuǎn)子流量計，對采樣器的流量進行控 制和手工調(diào)整，讀數(shù)，誤差非常大，在5%,,儀器價格從1000元至1萬元左右，，玻璃 轉(zhuǎn)子流量計是以浮子在垂直錐形管中隨著流量變化而升降，改變它們之間的流通面積來 進行測量的體積流量儀表。又稱轉(zhuǎn)子流量計。浮子流量計適用于小管徑和低流速。常 用儀表口徑40-50mm以下，最小口徑做到1.5-4·。玻璃轉(zhuǎn)子流量計對直管段要求不 高，并有較寬的流量范圍度。目前，被廣泛地應(yīng)用在電力、石化、冶金等流程工業(yè)和污 水處理等公用事業(yè)。主要用作直觀流動指示或測量精度要求不高的現(xiàn)場指示儀表。玻璃 轉(zhuǎn)子流量計，外觀設(shè)計不美觀，容易碰撞損壞。[0010]因此，國內(nèi)外，就使用的采樣器流量控制方法和精度上，傳統(tǒng)的玻璃轉(zhuǎn)子流量 計，流量隨著電源的波動，會出現(xiàn)偏差，要通過肉眼的觀察和手工調(diào)整。
發(fā)明內(nèi)容[0011]本實用新型目的是為了克服上述缺陷，提供一種基于單片機自動控制的有害氣 體采樣電路裝置，解決了基于單片機自動控制采樣的技術(shù)問題。[0012]本實用新型的技術(shù)方案是[0013]一種基于單片機自動控制的有害氣體采樣電路裝置，包括單片機，所述單片機 的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端連接有并行AD轉(zhuǎn)換器和串行AD轉(zhuǎn)換器，單片機的電源輸入端連接穩(wěn) 壓電源驅(qū)動模塊，單片機的鍵盤驅(qū)動端連接中斷鍵盤模塊，單片機的通用異步收發(fā)端口 連接串口通信模塊，單片機的顯示輸出端口連接數(shù)碼管段位復(fù)用模塊，數(shù)碼管段位復(fù)用 模塊通過液晶顯示驅(qū)動模塊連接數(shù)碼管液晶顯示模塊。[0014]所述中斷鍵盤模塊為4X4掃描鍵盤。[0015]所述單片機的計數(shù)器的信號輸出端輸出的是PWM脈寬調(diào)制信號，其占空比為0 至1范圍。[0016]所述數(shù)碼管液晶顯示模塊為6位7段的數(shù)碼管。[0017]所述單片機為包括8K的Flash和512個字節(jié)的RAM數(shù)據(jù)存儲器，并有8個中斷源。[0018]本實用新型的有益效果是[0019]本實用新型的基于單片機自動控制的有害氣體采樣電路裝置利用自動化控制技 術(shù)，通過高精度傳感器進行流量的自動測量和反饋，再通過高準確度計量器具校準后通 過計算機軟件擬合和存儲，可實現(xiàn)高準確度的流量恒定和自動控制。[0020]本實用新型的基于單片機自動控制的有害氣體采樣電路裝置既可以采用閉環(huán) 自動控制；也可采用開環(huán)自動控制，通過出廠前校準的方法同樣達到較高的準確度，配 置靈活、適用性強。[0021]本實用新型具有廣泛的應(yīng)用前景，目前在中國，有5000個縣以上的疾病控制中 心，有5000個縣以上的衛(wèi)生監(jiān)督所，有5000個縣以上的環(huán)境監(jiān)測站，再加上幾千個大型 企業(yè)，幾千個大專院校和科研機構(gòu)，常規(guī)的縣級使用單位，如金壇市環(huán)境監(jiān)測站，最 少都要使用20臺以上氣體采樣器。[0022]中國在奧運會時，在北京成立40個監(jiān)測小分隊，應(yīng)付恐怖分子破壞使用毒氣檢 測和采樣，其中使用的全是國外廠家生產(chǎn)的設(shè)備。[0023]隨著生產(chǎn)和市場的推廣，必將可以產(chǎn)生非常大的經(jīng)濟效益。[0024]本實用新型同時還可以做成如下標準儀器供相關(guān)部門使用[0025]有毒有害雙路氣體采樣器、粉塵采樣器、呼吸性粉塵采樣器、六級空氣微生物 采樣器。


[0026]圖1是本實用新型的電路裝置的原理框圖。[0027]圖2是本實用新型的電路裝置的電原理圖。
具體實施方式
[0028]
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述[0029]如圖1、圖2，.一種基于單片機自動控制的有害氣體采樣電路裝置，包括單片 機，單片機的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端連接有并行AD轉(zhuǎn)換器和串行AD轉(zhuǎn)換器，單片機的電源輸 入端連接穩(wěn)壓電源驅(qū)動模塊，單片機的鍵盤驅(qū)動端連接中斷鍵盤模塊，單片機的通用異 步收發(fā)端口連接串口通信模塊，單片機的顯示輸出端口連接數(shù)碼管段位復(fù)用模塊，數(shù)碼 管段位復(fù)用模塊通過液晶顯示驅(qū)動模塊連接數(shù)碼管液晶顯示模塊。[0030]中斷鍵盤模塊為4X4掃描鍵盤。單片機的計數(shù)器的信號輸出端輸出的是PWM 脈寬調(diào)制信號，其占空比為0至1范圍。[0031]數(shù)碼管液晶顯示模塊為6位7段的數(shù)碼管。[0032]單片機為包括8K的Flash和512個字節(jié)的RAM數(shù)據(jù)存儲器，并有8個中斷源。[0033]一種基于單片機開環(huán)自動控制的有害氣體采樣器，采用本實用新姓的基于單片機 自動控制的有害氣體采樣電路裝置，包括單片機，單片機的計數(shù)器的信號輸出端連接隔 離驅(qū)動模塊，隔離驅(qū)動模塊的驅(qū)動信號輸出端連接氣體提取采集裝置的驅(qū)動控制端，氣 體提取采集裝置連接氣體采集管。[0034]本實用新型還可以作為基于單片機閉環(huán)自動控制的有害氣體采樣器的電路裝 置[0035]一種基于單片機閉環(huán)自動控制的有害氣體采樣器，包括單片機，單片機的計數(shù) 器的信號輸出端連接隔離驅(qū)動模塊，隔離驅(qū)動模塊的驅(qū)動信號輸出端連接氣體提取采集 裝置的驅(qū)動控制端，氣體提取采集裝置連接氣體采集管；所述氣體提取采集裝置連接氣 體采集管的一端，氣體采集管的另一端內(nèi)設(shè)有熱流量傳感器，熱流量傳感器的信號輸出 端通過信號調(diào)理模塊連接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的模擬信號輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的數(shù)字信號輸 出端連接單片機的反饋信號輸入端。[0036]本實用新型在設(shè)計時兼顧考慮了上述兩種思路，可以較靈活的擴展實現(xiàn)。[0037]本實用新型考慮到常用4*4掃描鍵盤占用太多時間資源，采用外部中斷的方 式，并通過型號為CD4532的優(yōu)先編碼器對中斷鍵盤模塊的16個按鍵進行編碼以節(jié)約輸 入輸出I/O 口，同時通過型號為74HC04的非門起到信號整形的作用。16個按鍵中包括 0到9和小數(shù)點11個數(shù)字鍵，一個流量設(shè)置鍵，一個時間設(shè)置鍵，一個設(shè)置確認鍵和一個 啟動計時鍵。[0038]本系統(tǒng)的顯示部分采用6位7段的數(shù)碼管，其中三位用來顯示0到999SLPM的 流量，另外三位用來顯示0到999分鐘的時間設(shè)定值，并且時間呈現(xiàn)按分鐘遞減的顯示， 當遞減到0時，采樣器停止抽氣。為了節(jié)約單片機IO 口，通過控制74HC573來實現(xiàn)數(shù) 碼管的位選通和段選通的復(fù)用。[0039]穩(wěn)壓電源驅(qū)動模塊提供芯片工作的5V電壓，以及直流電機中所用的可調(diào)電壓。 考慮直流電機的啟動電流很大，需要在常用的集成穩(wěn)壓芯片上進行擴流。[0040]按鍵中斷采用外部中斷下降沿有效的方式，在按下設(shè)置鍵后，可實現(xiàn)流量鍵和 時間鍵的分別設(shè)定，通過設(shè)置確認鍵刷新設(shè)置值。[0041]上面所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實 用新型的構(gòu)思和范圍進行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計構(gòu)思前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變型和改進，均應(yīng)落入本實用新型的保 護范圍，本實用新型請求保護的技術(shù)內(nèi)容已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求1.一種基于單片機自動控制的有害氣體采樣電路裝置，包括單片機，其特征是所述 單片機的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端連接有并行AD轉(zhuǎn)換器和串行AD轉(zhuǎn)換器，單片機的電源輸入端 連接穩(wěn)壓電源驅(qū)動模塊，單片機的鍵盤驅(qū)動端連接中斷鍵盤模塊，單片機的通用異步收 發(fā)端口連接串口通信模塊，單片機的顯示輸出端口連接數(shù)碼管段位復(fù)用模塊，數(shù)碼管段 位復(fù)用模塊通過液晶顯示驅(qū)動模塊連接數(shù)碼管液晶顯示模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機自動控制的有害氣體采樣電路裝置，其特征在于 所述中斷鍵盤模塊為4X4掃描鍵盤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機自動控制的有害氣體采樣電路裝置，其特征在 于所述單片機的計數(shù)器的信號輸出端輸出的是PWM脈寬調(diào)制信號，其占空比為0至1范 圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機自動控制的有害氣體采樣電路裝置，其特征在于 所述數(shù)碼管液晶顯示模塊為6位7段的數(shù)碼管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單片機自動控制的有害氣體采樣電路裝置，其特征在于 所述單片機為包括8K的Flash和512個字節(jié)的RAM數(shù)據(jù)存儲器，并有8個中斷源。
專利摘要一種基于單片機自動控制的有害氣體采樣電路裝置，包括單片機，其特征是所述單片機的模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入端連接有并行AD轉(zhuǎn)換器和串行AD轉(zhuǎn)換器，單片機的電源輸入端連接穩(wěn)壓電源驅(qū)動模塊，單片機的鍵盤驅(qū)動端連接中斷鍵盤模塊，單片機的通用異步收發(fā)端口連接串口通信模塊，單片機的顯示輸出端口連接數(shù)碼管段位復(fù)用模塊，數(shù)碼管段位復(fù)用模塊通過液晶顯示驅(qū)動模塊連接數(shù)碼管液晶顯示模塊。本實用新型的基于單片機自動控制的有害氣體采樣電路裝置利用自動化控制技術(shù)，通過高精度傳感器進行流量的自動測量和反饋，再通過高準確度計量器具校準后通過計算機軟件擬合和存儲，可實現(xiàn)高準確度的流量恒定和自動控制。
文檔編號G01N1/22GK201811872SQ201020561360
公開日2011年4月27日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
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