一种便携式甲醛浓度检测仪的设计

刘宪管+鄢宇+汪福贵+时国平+许卫兵

摘 要：本设计采用STM32F103ZET6作為单片机主控，使用甲醛传感器来采集甲醛浓度，单片机主控将接收到的信号处理后，控制LCD液晶屏实时显示当前室内甲醛浓度，并通过语音播放模块播报当前甲醛浓度与警报。该便携式甲醛浓度检测仪与传统甲醛浓度检测仪相比，增加了语音播报功能，改善了传统检测仪只能检测的弊端，能够进一步预防因甲醛引起的一系列疾病。而且本设计便于携带、成本低廉，具有较强的实用性。

关键词：甲醛；语音播报；单片机

中图分类号：U260.5+4 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）30-0033-02

前言

随着人们对住宅办公舒适度、美观度标准的上升，家居装修，居家家具层出不穷。甲醛作为生产脉醛树脂、含醛油漆等的原料，在于它有强的粘合性、高的硬度、防虫防腐能力非常强大，市场上出现的粘合剂大多是都是含有甲醛的，因此甲醛广泛存在于大量的家具中。加上当今市场上装修材料、建筑材料和室内家具质量存在的不合格，使得家居环境更加的恶化，就算是质量合格装潢材料也会释放甲醛。

本文设计的一种便携式VOC甲醛浓度测试仪，目前主要应用于对室内建筑材料所挥发出甲醛浓度进行实时检测，提醒用户及时处理相关情况，保障用户健康，且测试仪体积小，使用起来方便简单。但是目前市面上这种测试仪只应用于检测，然后利用自然条件进行控制，如开窗通风、增加绿色植物吸收，放活性炭或者利用空气净化器，还不能实现对室内甲醛的浓度进行自动控制。该测试仪具有智能化，体积小和使用简单易操作特点，具有很大的市场应用前景。

1 系统组成

系统整体组成框图如图1所示，从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：甲醛传感探头电路、报警电路、STM32F103ZET6芯片、液晶显示电路、语音驱动电路及相关的控制管理软件组成。

当室内有甲醛气体时，甲醛传感器会采集甲醛气体，并将采集到的甲醛气体信号传送到STM32F103ZET6芯片，芯片处理器将信号发送给液晶显示电路，经过显示电路处理之后，当前室内的甲醛浓度会在2.4寸TFT显示屏上显示出来。同时信号会传送到语音驱动电路模块并通过音响播报当前甲醛的浓度值，当浓度超标时，即当前值≥设定值，除播报当前显示值还增加“浓度过高”警告语，从而提醒用户当前环境中甲醛浓度超标，需要采取相应的措施。同时设定值可能因环境的不同而不同，此时可以通过显示屏上的触摸按钮进行大小的调整。

2 主电路设计

主电路如图2所示。其中包括电源稳压电路、USB连接电路、启动选择电路、JTAG下载仿真电路、复位电路、晶振电路以及液晶显示电路。

电源稳压电路包括一个AMS1117降压稳压芯片和数个滤波电容组成，系统供电由5V电源提供，经过AMS1117降压稳压为3.3V给单片机供电；USB连接电路使用MiNiusb接口连接单片机UART1的RX与TX以方便串口通信；启动选择电路使用跳帽连接BOOT0和BOOT1来选择单片机启动方式；JTAG下载仿真电路预留插针连接单片机的NRST、TDI、TDO、TMS、TCK引脚方便使用仿真器进行下载调试；复位电路由一个10uF电容、一个10K电阻和一个按键组成，上电后电源对电容C11进行充电，此时有电流流过R7，RESET被拉高，单片机开始进行上电复位；晶振电路包括一个8M的高速晶振和一个32.768K的低速晶振构成，方便我们在程序中选择使用在不同的环境。

3 甲醛传感器介绍

测量所使用传感器为KB03甲醛测量模块，传感器采用片式厚膜半导体气敏原件，该原件对甲醛、一氧化碳、酒精、苯、氢气、香烟、氨气、香精等污染气体具有较高的灵敏度。另外，传感器具有工作电流小、预热时间短、响应时间短、工作温度范围大、体积小和使用寿命长等优点。该传感器通过串口与单片机连接，数据输出格式为FF FF 01 27 XX XX 02 05 2F，使用方便、测量精确。

4 系统软件设计

系统软件部分采用模块化设计，分为主控模块、数据处理模块、语音模块、显示模块。系统开机后进入初始化程序，初始化串口、液晶显示、语音等，初始化完成后串口接收并处理甲醛浓度数据，如果超过阈值时进行语音报警，否则在液晶屏上显示甲醛浓度并语音播报当前浓度。系统程序流程图如图3所示。

5 结束语

本文设计了一种便携式甲醛浓度检测仪，详细介绍了整个系统设计的组成、硬件和软件设计，本设计具有实用性强、便于携带、成本低廉等特点，非常适合当前社会甲醛检测、研究和预防。

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