一种甲醛检测仪

韩明轩　李耀

摘要：该文介绍了一款甲醛检测仪，采用甲醛传感模组ZE08-CH2O，单片机接收处理、LCD显示结果，当甲醛超标时报警。文中给出了该甲醛检测仪的硬件系统设计、软件系统设计，测试图。

关键词：甲醛；单片机；ZE08-CH20；LCD12864

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）13-0215-02

Abstract： This paper introduces a formaldehyde detector， using formaldehyde sensor module ZE08-CH2O. The mcureceives and process， LCD display results， alarm while the formaldehyde exceed the standard. This paper gives the design of hardware system design，the software system for the detection of formaldehyde， and the test chart.

Key words： formaldehyde； MCU； ZE08-CH20； LCD12864

甲醛是一种常见的毒性气体[1]，目前常用甲醛检测仪器[2]价格昂贵。本文介绍了基于新一代的甲醛传感器ZE08-CH2O的制作的一种甲醛检测仪。该甲醛检测仪成本低廉，能够实时的检测出空气中的甲醛含量，并将变化曲线显示出来。

1 硬件系统设计

1.1甲醛传感器

图1是本设计采用的ZE08-CH2O型电化学甲醛模组实物图，它是2015年推出的，目前市场价低于200元。它利用电化学原理对空气中存在的CH2O进行探测，具有良好的选择性，稳定性。内置温度传感器，可进行温度补偿；同时具有数字电压（串行输出）与模拟输出。图2是ZE08-CH2O甲醛模组的结构图，该模组的一些详细参数如下[3]：

工作电压 3.7V～9V（带电压反接保护）；预热时间 ≤3 分钟；响应时间 ≤60 秒；恢复时间 ≤60 秒；量程 0～5 ppm；分辨率 ≤0.01ppm；工作温度 0～50℃；工作湿度 15%RH-90%RH（无凝结）。

ZE08-CH2O甲醛模组串行通信标准：波特率 9600；数据位 8 位；停止位 1 位；校验位 无。默认的输出方式，能够通过串口发送数字信号，每间隔1S发送一次浓度值，命令行格式如下：

1.2硬件原理图

硬件部分一共主要由4个部分组成，分别是甲醛传感模组，单片机，LCD显示屏，蜂鸣器。

甲醛传感模组ZE08-CH2O的第3个引脚接地，第4个引脚接5V电源，第5个引脚接单片机的RxD（图1中为P30），图1中的单片机通过RxD接收模组的数字信号。

单片机是IAP15W4K58S4单片机，这款单片机是由STC研发的单时钟/机器周期（1T）的单片机，具有宽电压/高速/高可靠/低功耗/超强抗干扰等功能的新一代8051单片机，其指令代码完全兼容传统8051，但是速度更快，内部包含中央处理器、数据存储器（SRAM）、定时/计数器、ADC模数转换器、串口、I/O接口、看门狗等模块，同时它不需要外部晶振和外部复位[4]。

12864ZW是一种图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器/列驱动器及128X64全点阵液晶显示器组成，可完成图形显示，也可以显示8X4个（16X16点阵汉字）。

2 软件设计

使用了Keil C进行源代码编辑。实现了数据显示以及报警等工作。主程序在开始运行时，会对整个系统的各个模块进行初始化。随后，单片机会等待甲醛传感模组所采集的数据传入，数据传入后，单片机会将数据进行一些处理，存储在RAM里面，传送给LCD12864显示，同时单片机根据标准指标进行对比分析，根据数据会进行状态分级，分为正常，超标，危险，LCD上显示对应状态。图4介绍了主程序的运行流程。

2.1 流程图

2.2 串口读取，甲醛含量转换子函数

数据通过甲醛传感模组发出，单片机接收数据后是不能直接使用的，需要进行一些数据处理。

ZE08-CH2O甲醛模组默认输出的单位是ppm，需要转换成mg/m3，这里使用的公式是：

质量浓度mg/m3 = M气体分子量/22.4*ppm数值*[273/（273+T气体温度）]*（Ba压力/101325）

经过简化后得出为（模组检测数据*1.25） mg/m3。

具体的查询和数据处理子程序如下：

/************查询接收数据函数***********/

void receive（） //接收

{int i；

unsigned int a；

for（i=0；i<9；i++）

{while（！RI）；

RI=0；

dat[i]=SBUF；}

a = dat[4]*256+dat[5]；

addnewValues（（int）（（double）a*1.25））；

//添加数据至单片机RAM

}

/**********添加数据到RAM子程序*********/

void addnewValues（unsigned int v）{

int i；

if（v>max）max=v；

for（i=59；i>0；i--）{

values[i]=values[i-1]；

}//存储数据，便于显示曲线

if（v<6250）//测量仪最高测量6.250mg/m3

values[0] = v；

else values[0]=6250；

change_state（v）； }//状态变更子程序

3 测试

文中介绍的基于ZE08-CH2O甲醛检测模组制作的甲醛检测仪，已在实验室调试成功。图5是该检测仪正常工作的情况，图中左下部分显示甲醛变化曲线（60秒），图中右下部分数字0.035mg/m3 为甲醛含量实时值，normal表示属于正常范围内。

参考文献：

[1] 张秀芝，辛雨家，何鑫巍，等.甲醛的危害及检测[J]. 山西建筑，2013（7）.

[2] 吴亚娟.分析甲醛检测的常用方法及其影响因素[J]. 价值工程，2011（6）.

[3] 郑州炜盛电子科技有限公司. ZE08-CH2O甲醛模组说明书1.0[S]. 2015.

[4] 宏晶科技. STC15全系列中文资料[S]. 2015.