本實用新型涉及一種氣體檢測儀，具體地說，涉及一種多功能低功耗氣體檢測儀，屬于電子技術領域。

背景技術：

氣體檢測是環(huán)境檢測的重要組成部分，隨著科技的發(fā)展，在工業(yè)燃燒尤其是化石燃料的燃燒過程中，伴隨著大量的有毒有害氣體排入大氣，從而造成大氣污染、氣候變暖、海平面抬升等一系列問題。為了提高燃燒效率、節(jié)約能源、減少大氣污染以及控制燃燒過程的燃料空氣比，必須對煙氣中各成份的含量進行有效的檢測。氣體檢測儀要在便攜式的基礎上更加袖珍化、微型化，具有操作簡便、便于攜帶、低功耗、超強的數(shù)據(jù)處理能力和直觀的液晶顯示功能，用于工業(yè)煙氣分析，還可應用于生物、醫(yī)療、食品分析等場合，但是目前，市面上絕大多數(shù)氣體檢測儀采用單氣體檢測模式，即每測量一種氣體需要攜帶一種測量儀表，功能單一，局限性強，使用起來不方便。因此，研發(fā)一種新型的手持式氣體檢測儀器，具有廣泛的應用前景和實踐意義。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的不足，本實用新型提供一種使用方便且使用成本較小的多功能低功耗氣體檢測儀。

本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種多功能低功耗氣體檢測儀，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、O₂氣體傳感器、CO氣體傳感器、SO₂氣體傳感器、NO氣體傳感器、CH₄氣體傳感器、CO₂氣體傳感器、氣體壓力傳感器、氣體溫度傳感器、鍵盤輸入模塊、LCD顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、時鐘模塊、復位模塊和PC機；所述O₂氣體傳感器、CO氣體傳感器、SO₂氣體傳感器、NO氣體傳感器、CH₄氣體傳感器、CO₂氣體傳感器分別與數(shù)據(jù)采集模塊連接，所述氣體壓力傳感器、氣體溫度傳感器、鍵盤輸入模塊、LCD顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、時鐘模塊、復位模塊以及PC機分別與數(shù)據(jù)處理模塊連接。

在多功能低功耗氣體檢測儀組成結構上，硬件電路采用模塊化設計，由主數(shù)據(jù)處理模塊和采集模塊構成。數(shù)據(jù)處理模塊采用32位ARM微處理器作為主控制器，180MHz的主頻，16KB SRAM，128KB ROM，它內(nèi)部集成了4個標準異步通信口UART、1個USB HOST、1個USB Device接口等。數(shù)據(jù)采集模塊采用超低功耗的MSP430，該芯片16KB的RAM，256Flash，4個標準異步通信口UART等。MSP430把采集到的數(shù)據(jù)直接通過USB發(fā)送給ARM，不影響原有傳感器的運行。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集模塊為MSP430單片機。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊為ARM單片機。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理模塊之間通過USB接口連接。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊與PC機之間通過RS232接口傳輸。

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型多功能低功耗氣體檢測儀，實現(xiàn)了氣體檢測多功能化，解決市面上絕大多數(shù)氣體檢測儀采用單氣體檢測模式的局限性，不再每測量一種氣體需要攜帶一種測量儀表，本產(chǎn)品功能多樣，適用范圍廣，且攜帶方便，便于廣泛推廣使用；

2、本實用新型多功能低功耗氣體檢測儀，將數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理分開進行，利用超低功耗的MSP430進行采集，ARM進行數(shù)據(jù)處理，降低了功耗，延長了蓄電池的使用壽命，降低使用成本；

3、本實用新型多功能低功耗氣體檢測儀，通過按鍵操作可對氣體檢測的各個參數(shù)以及時間、日期進行設置和切換，同時氣體檢測結果會實時顯示到液晶顯示器上，包括氣體壓力、溫度、流速和流量，以及檢測時間和日期；

4、本實用新型多功能低功耗氣體檢測儀的。

5、本實用新型多功能低功耗氣體檢測儀，預留串口通信接口以便將氣體檢測儀檢測的數(shù)據(jù)上傳至機，利用計算機強大的數(shù)據(jù)處理能力完成數(shù)據(jù)的處理和存儲，在上位機上，也可根據(jù)實際需要可對各組分參數(shù)值數(shù)據(jù)進行打印存檔。

附圖說明

圖1是本實用新型的硬件結構框圖；

圖2是圖1中數(shù)據(jù)采集模塊的USART轉USB的PL2303外圍器件連接圖。

具體實施方式

如圖1所示的本實用新型多功能低功耗氣體檢測儀包括：數(shù)據(jù)采集模塊MSP430、數(shù)據(jù)處理模塊ARM、O₂氣體傳感器、CO氣體傳感器、SO₂氣體傳感器、NO氣體傳感器、CH₄氣體傳感器、CO₂氣體傳感器、氣體壓力傳感器、氣體溫度傳感器、鍵盤輸入模塊、LCD顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、時鐘模塊、復位模塊、PC機；所述數(shù)據(jù)采集模塊MSP430與數(shù)據(jù)處理模塊ARM連接，所述O₂氣體傳感器、CO氣體傳感器、SO₂氣體傳感器、NO氣體傳感器、CH₄氣體傳感器、CO₂氣體傳感器分別與數(shù)據(jù)采集模塊MSP430連接，所述氣體壓力傳感器、氣體溫度傳感器、鍵盤輸入模塊、LCD顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、時鐘模塊、復位模塊、PC機分別與數(shù)據(jù)處理模塊ARM連接。

本實用新型多功能低功耗氣體檢測儀的工作流程為：各傳感器對被檢測氣體中的氣體成分進行采集，每一分鐘采集完成后，數(shù)據(jù)采集模塊MSP430將采集得到的數(shù)據(jù)打包存入內(nèi)部FLASH中，然后繼續(xù)采集，采集接口采集到的數(shù)據(jù)根據(jù)16選1的多通道輸入選擇模擬開關對各傳感器所采集的模擬數(shù)據(jù)進行轉換；與此同時數(shù)據(jù)處理模塊ARM每分鐘就會與MSP430通過USB接口通訊一次，發(fā)送命令獲取MSP430存儲的分鐘數(shù)據(jù)，開始處理數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)質量的控制、存儲數(shù)據(jù)，整個任務完成后ARM再次進入休眠狀態(tài)，除非人為操作將其喚醒。氣體壓力傳感器和氣體溫度傳感器分別對被檢測氣體的壓力和溫度進行檢測，預留的氣體濃度檢測接口可用來拓展對氣體濃度信號進行采集，檢測到的壓力、溫度信號直接送入ARM中進行處理，預留的氣體濃度傳感器采集到的微弱的模擬信號通過信號的濾波、放大以及轉換處理后也送入各數(shù)值在中進行數(shù)據(jù)的進一步處理，再通過LCD顯示模塊顯示出被測氣體的各個參數(shù)值。還可以通過鍵盤輸入模塊來觸發(fā)外部中斷，控制對應的按鍵來完成對應的操作，這樣更有利于操作人員的操作和查看相應數(shù)據(jù)。儀器設計有片外存儲芯片來擴充數(shù)據(jù)存儲容量，還可與上位機通過串口通訊的方式連接，以此實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時存儲和監(jiān)控。

如圖2所示，本實用新型多功能低功耗氣體檢測儀的數(shù)據(jù)采集模塊MSP430與數(shù)據(jù)處理模塊ARM之間采用USB接口通訊，MSP430沒有內(nèi)置的USB模塊，只有USART模塊，因此需要實現(xiàn)USART轉USB。傳統(tǒng)上，USB接口的開發(fā)較為復雜，因此在設計USB設備的時候要根據(jù)不同的實際應用需求慎重的選擇USB Slave芯片。如果接口通訊數(shù)據(jù)量很小，就可以選用串口轉USB的芯片，比如PL2303、CP2101、FT232BM等，這樣可以避免繁瑣的USB協(xié)議和USB驅動，完全可以按照串口的設計方案來設計；如果通訊數(shù)量可以由USB1.1協(xié)議的12Mbps承載(滿負載大概按1Mbytes就算)，那樣就可以用PDIUSBD12這樣類似的USB接口芯片或者EZ-USB系列的單片機；如果通訊數(shù)據(jù)量必須要使用USB2.0協(xié)議才能達到，那就要使用帶USB2.0接口的嵌入式處理器芯片，否則CPU的處理速度難以勝任。經(jīng)分析，本實用新型多功能低功耗氣體檢測儀通訊數(shù)據(jù)量用USB1.1協(xié)議完全可以勝任，考慮到MSP430單片機接口非常方便，并且有兩個內(nèi)置的串口模塊，本實用新型采用串口UART轉USB橋接控制器PL2303，而在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一方全完是對串口RS232的操作，因此使用USB通信接口變得十分容易。

在Linux系統(tǒng)中，有一個叫做“USB核心”的子系統(tǒng)，它的作用是提供支持USB設備驅動程序的API(Application Interface，應用程序接口)和USB主控制器驅動程序。它提供了許多數(shù)據(jù)結構，宏定義和功能函數(shù)來對硬件或設備進行支持。開發(fā)板附帶的源代碼(包括內(nèi)核源代碼)都已經(jīng)內(nèi)置了控制驅動程序和USB芯片驅動程序了，因此本實用新型只需要注重于符合要求的設備驅動程序即可，在linux下編寫USB設備的驅動程序從嚴格意義上講就是使用這些USB設備核心的子系統(tǒng)定義的數(shù)據(jù)結構，宏和函數(shù)來編寫數(shù)據(jù)的處理功能。

綜上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用來限定本實用新型實施的范圍，凡依本實用新型權利要求范圍所述的形狀、構造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應包括于本實用新型的權利要求范圍內(nèi)。