基STM32心率检测仪设计实现
Design and implementation of heart rate
detector based on STM32
毕业设计（文）原创性声明
郑重声明：呈交毕业设计（文）指导老师指导独立进行设计（研究）工作取成果文中引文献数图件资料均已明确标注出文中结结果独立完成包含已发表撰写作品成果文研究做出贡献集体均已文中作明确说明完全意识声明法律结果承担
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容摘
着科学进步工业快速发展工业带气污染问题越越严重态度早期着重济发展意识保护环境短短三十年见污染迅速着气污染愈发严重国肺病患者例逐渐增空气质量PM25等数值逐渐重视现气数检测尤重国家陆续出台许气体检测监控规范标准发展济牺牲环境代价国家意识鼓励引导节约资源低碳出行力度研究生源时许工厂私欲偷偷排放超标违规废气甚直接危害周围生命安全市面现气体探测设备数集成度低携带便难针指定现场进行精准气体测量许违法工厂生存空间
背景文提出基STM32气体探测集成模块设计方案该模块具便携检测气体样气体传感器模块化等特点氧化碳甲烷燃气工业燃气二氧化硫空气质量PM25七方面进行数采集终数线通讯方式传输者第时间收远方现场气体数情况时介绍种方法气体探测模块信息采集通讯模块飞行载具PC软件组成气数网络系统目标区域进行面积数扫探测短时间采集量气信息
关键词：气体检测 STM32 传感器 气
Abstract
With the advancement of science and the rapid development of industry the problem of air pollution caused by industry has become more and more serious People ’s attitudes have only lasted for thirty years from the early emphasis on economic development to the conscious protection of the environment today This shows the rapid pollution And as air pollution becomes more and more serious the proportion of lung disease patients in our country gradually increases and people gradually pay attention to air quality PM25 and other values Nowadays the detection of atmospheric data is particularly important The country has also issued many gas detection and monitoring specifications and standards The development of the economy can not be at the expense of the environment The state consciously encourages and guides people to save resources and travel low carbon Renewable Energy But at the same time many factories secretly emit excessive and illegal exhaust gas for their own personal desires and even directly endanger the lives of people around them Moreover most of the existing gas detection equipment on the market has low integration and is inconvenient to carry It is difficult to perform accurate gas measurement on the designated site which gives many illegal factories a living space
In this context this paper proposes a design scheme for an integrated gas detection module based on STM32 The module has the characteristics of portability diverse gas detection and modular gas sensors It can detect carbon monoxide methane combustible gas industrial gas sulfur dioxide and air quality PM25 seven aspects of data collection and finally transmit the data to the user by wireless communication so that they can receive the gas data of the remote site in the first time At the same time a method is introduced An atmospheric data network system consisting of a gas detection module an information collection and communication module a flight vehicle and PC software can perform largearea data horizontal scanning detection on the target area and collect a large amount of atmospheric information in a short time
Key words： Gas detection STM32 Sensor Atmosphere
目 录
1 绪 1
11 气体探测集成模块研究背景意义 1
12 气体探测仪器发展历程趋势 1
13 设计思路源文容 2
2 气体探测集成模块整体方案设计 4
21 气体探测集成模块概述 4
22 总体设计方案 4
23 设计求 5
3 硬件电路设计 6
31 控芯片 6
311 芯片介绍 6
312 芯片外围电路设计 6
32 传感器电路设计介绍 7
321 电化学式气体传感器工作原理 7
322 电化学传感器电路设计介绍 7
323 催化燃烧式气体传感器工作原理 9
324 催化燃烧式传感器电路设计介绍 10
325 激光粉尘传感器工作原理 12
326 激光粉尘传感器介绍 12
326 空气质量模组介绍 13
33 电源电路设计 14
34 数传输电路设计 15
35 传感器布局设计PCB制板 16
351 传感器布局设计求 16
352 PCB制板设计 17
4 软件系统设计 20
41 系统软件开发环境介绍 20
42系统程序设计 20
5 气体探测集成模块测试 22
51气体探测集成模块综合测试结果 22
52 合作测试载具机介绍 23
6 总结 24
参 考 文 献 25
致谢 26
1 绪
11 气体探测集成模块研究背景意义
第二次工业革命着科技工业快速发展工业带空气污染越越严重21世纪气污染带种环境问题气环境逐渐成全世界关注问题尤国现阶段源化石燃料资源燃料完全燃烧未完全燃烧排放害气体部分未处理直接进入气中时城市发展害气体越越难绿植吸收分解浓度断增加察觉极易成生活隐患根年数统计中国目前正成肺病高发国家前年PM25数值敏感度北京蓝天渴知道盼健康少害气环境实时准确检测城市空气体环境参数尤重
总书记次提出：绿水青山金山银山发展济牺牲环境代价国家意识鼓励引导节约资源低碳出行力度研究生源时许工厂私欲偷偷排放超标违规废气甚直接危害周围生命安全现空气探测仪器定点测试定时定点测试气数违规工厂生存空间难发现实时准确便携短时间测量面积气数模块环境治理说非常协助作
12 气体探测仪器发展历程趋势
气体探测仪器早追溯十九世纪世界工业化快速发展致矿产需求陡然升量开发矿井矿井中复杂变气体会引发严重危险情况矿井仅存种燃气硫化物氮氧化物等等矿工生命造成极威胁气体成分时矿井通道单性部气体泄漏会导致氧气足矿工会氧气足窒息死亡
1815年Davy安全矿灯已牺牲动物方式毒气体进行探测20世纪30年代疯狂油船爆炸事促时StandardOil公司着手研制开发直读燃气指示器年代诞生世界第家制造现场气体检测仪器公司JohnsonWillianms Instruments20世纪陆续出现电化学原理光干涉原理热导原理催化燃烧原理等气体测量方法原理利原理传感器应种情况气体监测防止监测干扰导致某类原理传感器失灵失准
根目前国外情况气体检测仪器未发展趋势：
1检测样性方发展单气体检测已满足部分现场安全检测需求部分特定环境时部署种气体检测设备种时检测种气体检测设备显非常重
2便携模块化智化发展气体检测设备模块化电路集成化系统中加入处理器气体探测设备具校准障报警功增加设备性时传感器更简单快速更换适种场景现场气体检测针性更强
3现代通讯技术数字技术合作方发展气体检测设备中添加现代通讯技术数字通讯技术气体检测设备远处进行危险气体测量时保留数甚实时发送数身安全位置知道检测现场情况通讯485总线USBModbus等数字通讯技术设备更智化
4现代电子技术结合方发展现代电子技术产品例层板技术触摸显示屏等
5集成化产品合作化方发展气体探测设备移动设备机汽车帆船等移动载具合作短时间测量面积区气体数方便方便达区进行测量
目前中国市场已完善气体检测设备数单检测产品支持样检测气体探测设备体积较总体言便携式气体探测设备发出发展阶段种类较少功较少技术说设备工作稳定性高原传感器寿命短设备电路集成够环境需校准等便携程度说探测器数检测单种气体体积重量较便种气体检测合作说现极少轻松搭载载具载具进行面积网格测量气体检测设备设计便捷种类搭载载具气体探测设备仅气体检测更简单快捷生活着正收益
13 设计思路源文容
课题企业中合作研究项目项目研究容气检测网络系统设计系统中硬件部分气体探测部分针较关心空气质量PM25国家六项硫氮等污染物进行重点监测续根现场需求模块式更换添加气体探测传感器该集成检测模块具灵敏度高低功耗便携器件模块化等特点设计STM32F091系芯片控制核心减少系统功耗设备达长时间续航检测气体工业燃气硫化氢氧化氮甲烷等燃气分电化学传感器激光粉尘传感器空气质量模组催化燃烧式气体传感器采集7项数然气体数包处理发送位机
文具体设计容：
（1）研究气体探测集成模块总体设计思路额方案确定拟实现功选择需电子元器件优先选择模块机时间长低功耗类电子元器件实现传感器模块化提高整系统稳定性检测精度数包发送位机
（2）研究电化学传感器激光粉尘传感器催化燃烧式气体传感器工作原理根工作原理考虑安排传感器气体探测集成模块中布局根特性设计三种气体检测方法电路原理图PCB图
（3）设计该模块硬件电路包括ST32F091单片机外围电路传感器信号接口电路气体探测集成模块电源电路传感器整模块中位置摆放设计绘制原理图PCB制板
（4）介绍系统中软件设计软件开发环境介绍设计气体探测集成程序流程等
（5）该模块合作载具机介绍气检测网络系统功介绍
（6）总结概述文章节容总结该气体探测集成模块优点足处未该模块升级拓展方
2 气体探测集成模块整体方案设计
21 气体探测集成模块概述
气体探测集成模块利种气体传感器配合调整电路检测出目标气体浓度空气质量设备数包发送位机位机远端进行配合处理气数网络系统中该模块组成部分：电源控制电路传感器
（1）电源：电路元件供电
（2）控制电路部分：接收传感器发送出电信号处理出浓度数值数包发送位机部分
（3）传感器部分： 直接作目标气体气体浓度周围空气质量转换成电流电压信号直接串口传输数值电子器件
22 总体设计方案
设计针气中气体探测便携精准方便安装拆卸等需求设计种位机通讯探测种气体适种环境轻易携带搭载载具气体检测集成模块该模块气网络系统中硬件模块操作员终电脑软件页面查该模块探测包发送气体浓度数空气质量数值该模块应特殊性电源部分采外接电源设计控芯片采STM32F09RC设计总体框架图图21示
图21 总体框架图
23 设计求
该气体探测集成模块求够快速准确检测目标现场种目标气体浓度值空气质量数电压形式进行放滤波补偿等处理处理较准确数发送单片机处理器处理处理器运算数包发送位机位机数值国家标准进行安全健康判断传感器布局方面需考虑传感器间干扰情况气流方传感器需电子元器件进行分散式布局程度保证传感器检测值正确数值单传感器损坏传感器造成影响降该模块工作环境特殊性需程度避免电路电路元件工作中发生障烧毁产生火花避免具燃气现场探测时发生爆炸事
该模块需应现场单工作原理传感器避免某种工作原理方法受干扰时传输数值错误值例检测甲烷燃气工业燃气催化燃烧式传感器类传感器检测原理碰敏感气体时会发生化学反应通该化学反应产生热量改变热敏电阻阻值进通热敏电阻阻值参电阻阻值输出敏感气体浓度电学信号测量原理具线性敏感度高精度准优点测量原理产生耗相电化学传感器言较便避免环境单工作原理传感器造成干扰次设计中保留类传感器
3 硬件电路设计
31 控芯片
311 芯片介绍
作整模块控制核心控芯负责整系统数采集处理等种操作模块采意法半导体公司2014年出STM32F091作控芯片该芯片ARM CortexM0微控制器2020年该芯片市旧具场价格实惠功相价位芯片更强优点拥高256KB闪存32KBSRAM存储器具8USART满足气体探测集成模块需种传感器传值求
312 芯片外围电路设计
STM32F091拉33V电源作复位电路次通电会动复位晶振8MHz设计时添加LED灯便直观判断单片机否供电成功STM32F091八串口串口1设定位机通讯串口余七串口分应PM25空气质量模组氧化碳二氧化硫工业燃气甲烷燃气七传感器
晶振作单片机时钟信号源直接决定系统整体稳定性单片机执行操作建立晶振产生时钟频率基础气体探测基础模块设计选频率8MHz贴片晶振控芯片电源引脚外少接入01uF滤波电容外晶振两端分接入8pF负载电容
图31 控芯片外围电路
32 传感器电路设计介绍
321 电化学式气体传感器工作原理
电化学气体传感器工作原理目标气体传感器部电解液中工作电极电极发生化学反应产生电流信号[1]电化学传感器电极组成参考电极电极工作电极传感器工作时部化学反应会导致工作电极电位断变化长时间工作会影响传感器灵敏度导致该电化学传感器测量数实际浓度误差引入通电流极没参考电极工作电极提供稳定电位稳定性更高测目标气体传感器部工作电极发生化学反应时反应传感器部电路配合会产生测气体浓度成例电流信号电化学传感器检测气体浓度时需外部额外供电身通反应便产生电流信号发送出电流信号处理便应气体浓度信息
322 电化学传感器电路设计介绍
该气体探测集成模块气体探测元件电化学传感器采ME2CO型传感器探测气体氧化碳ME3H2S传感器探测气体二氧化硫[2]实物图图32示电化学传感器典信号调理电路图图33示
图32 电化学传感器
图33 电化学传感器典信号调理电路图
测量二氧化硫ME3型传感器带三引脚分工作电极电极参考电极测试电路图图34示放器采AD8572ME3H2S传感器输出信号进行放处理AD8572具超低失调漂移偏执电流特性采275V单电源稳定工作气体测量需准确数值AD8572失调电压极低失调电压漂移基忽略非常符合气体探测准确性求保证ME3H2S短时间目标气体做出反应便提高移动测量时数准确程度工作电极参考电极间加场效应设置低电导通工作电极电极设计成模块断电时短路系统运作时外部供电时效应栅极高电原通路断开传感器恢复正常工作图34中C1C2C3C4均滤波电容气体探测集成模块设计时传感器供电5V该电路设计需添加降压模块5V电压转换稳定33V电压场效应放器供电设计采MCP1700MAX660AD8572场效应供电
图34 ME3H2S测试电路
测量氧化碳ME2型传感器没参考电极原氧化碳传感器具制作工艺成熟线性度高等优点已满足市面常规气体检测仪求需添加参考电极测试电路图图35示电化学传感器工作时需外部电路供电设计仅ME2CO传感器输出信号做放处理采OPA333放器ME2CO输出信号做放处理该放器工作电压5V时输出范围30mV497V
图35 ME2CO测试电路
323 催化燃烧式气体传感器工作原理
催化燃烧式气体传感器工作原理利目标气体（燃气）元件部催化剂催化作发生燃烧发热反应产生热量影响热敏电阻阻值定数值检测单元补偿单元构成惠斯通电桥图22示
图22 惠斯通电桥原理图
催化燃烧式传感器未检测燃气体时通调节电阻R3时电桥输出电压0该传感器具甲烷工业燃气环境工作时催化剂作检测元件表面会发生化学反应化学反应产生热量元件部温度升高热敏电阻阻值升电桥衡破坏输出燃气浓度成正电信号ΔV通该电信号进行设计处理目标燃气浓度数值催化燃烧式优点进度高线性价格便宜仅目标燃气反应非燃性气体会影响工作湿度影响极反应高温反应时间长表面会积碳表面金属颗粒变等素传感器部催化剂活性降低催化剂活性直接决定传感器灵敏度般认定催化燃烧式传感器灵敏度降50时该传感器输出数值催化燃烧式气体传感器寿命较短般寿命足两年传感器设备时需考虑设备维护时间定期更换传感器催化元件表面反应方程式图23示
图23 催化元件表面反应方程式
图23知发生化学反应时传感器表面会碳生成种现象称积碳该现象形成缓慢程会传感器灵敏度逐渐降低直传感器灵敏度低50判传感器失效
324 催化燃烧式传感器电路设计介绍
检测甲烷燃气气体传感器选型号MC105型催化燃烧式传感器实物图图36示检测工业燃气气体传感器型号MC119型催化燃烧式传感器实物图图37示MC105MC119生产公司炜盛公司
图36 MC105实物图
图37 MC119实物图
MC105MC119型气体传感器检测原理催化燃烧效应采电路惠斯通电桥电桥中桥臂组成分检测元件补偿元件传感器温湿度补偿便补偿元件提供该类传感器目标气体燃气遇目标气体时传感器表面催化剂作气体传感器发生燃烧发热反应产生热量影响电阻阻值升高引起传感器输出电压变化该电压变化燃气气体浓度例关系需传感器输出电压进行放处理计算出检测现场目标气体两种传感器技术指标表31示
表31 MC105MC119技术指标
表31知MC105MC119两种型号催化燃烧式传感器需工作电压25V直流电压抑制传感器电路中极极直接耦合产生零点漂移输入极需采差动放放电压信号发送单片机处理进行数模转换转换处理相应气体浓度数催化燃烧式传感器电路设计图37示
图37 催化燃烧式传感器电路设计
气体探测集成模块中催化燃烧式传感器需5V电压降25V传感器供电采AMS111725V5V电源降25V电源图38示中二极作防止电源反接造成元器件损坏烧毁C7C4C5C6电源滤波电容
图38 催化燃烧式传感器电源电路
325 激光粉尘传感器工作原理
激光传感器空气通风扇空气吸入传感器部通该传感器部特殊设计风道进行粉尘检测光源激光二极空气中细颗粒物进入激光束区域时会导致激光散射传感器检测区域全方位散射光散射光强度粉尘浓度直接关系[3]合理区域布置光电探测器光电探测器仅接收散射光光电探测器接收散射光部发生光电效应会产生电流信号设计电路处理03um细颗粒物浓度值输出信号般串口输出
激光粉尘传感器检测03um颗粒该传感器集成度高性利风扇保证传感器部时刻充足气体专业颗粒算法分析测数直接通串口输出目前PM25测量
326 激光粉尘传感器介绍
气中直径等25微米颗粒物称入肺颗粒物普遍关心PM25值检测PM25值传感器ZH03B激光粉尘传感器炜盛公司集成产品实物图图39示该传感器具良致性稳定性具备串口PWM输出时输出力需额外做电路设计仅外部接线部分做转接处理
图39 ZH03B激光粉尘传感器实物图
ZH03B激光粉尘传感器技术指标表32示
表32 ZH03B激光粉尘传感器技术指标
326 空气质量模组介绍
空气质量模组采炜盛电子科技公司生产ZP07MP503型模组该模组CH4COH2NH3等机挥发气体具极高灵敏度模组老化调试进行标定校准具优秀致性极高灵敏度实物图图310示该模组述ZH03B激光粉尘传感器样需额外电路设计仅需外部接线部分做转接处理
图310 空气质量模组实物图
ZP07MP503空气质量模组技术指标表33示
表33 ZP07MP503空气质量模组技术指标
33 电源电路设计
直便携式电子产品设计直降低系统整体功耗增强设备续航力产品便携程度业研发方仅元件选型选低功耗体积芯片元件等电源理电路设计十分重气体探测集成模块针机型移动载具合作类载具数具予额外设备供电12V预留接口模块直接采外部供电方式便减整模块体积保证供电稳定需进行手持探测时应电压电池接入供电口电池置设备电池位气体探测集成模块电源部分采12V外部供电通MP1593电源先降压5V电源模块终元件众部分气体探测传感器热量敏感需满足输入12V输出5V输出电流较情况需考虑工作12h会产生太热量降压ICMP1593刚满足条件身体积非常利模块整体MP1593典型外部应电路部分部原理图图311示
图311 MP1593典型外部应电路部分部原理图
气体探测集成模块电源电路设计图312示MP1593基础添加AMS1117335V电源降33V电源元件供电增加LED灯直观判断电源模块否正常工作
图312 电源电路设计
34 数传输电路设计
传感器工作原理传输出信号种类方便处理气体探测集成模块设计目传感器模块化便更换气体传感器数统485总线传输STM32串口添加SP3485芯片进行处理图313示外部分传感器作应处理方便直接更换气体传感器
图313 数传输电路设计
串口配LED灯直观判断应传感器否正常工作图314示
图314 串口LED
35 传感器布局设计PCB制板
351 传感器布局设计求
该气体探测集成模块气体传感器工作原理样检测气体样传感器数量气体探测集成模块布局设计应先考虑素：
（1）气体流量需时满足七传感器探测需求
（2）气体流应保持单已检测参加化学反应气体应保证二次检测发生化学反应避免产生错误数
（3）传感器模块中电子元件存障烧毁性设计需考虑意传感器发生障烧毁情况会传感器造成严重长时间影响
（4）传感器摆放稳定性传感器需固定模块应位置避免载具进行合作测试时发生意外情况造成严重果
（5）模块发热部分布局需远离热量敏感传感器避免产生错误检测数
（6）需考虑传感器工作环境求利传感器摆放布局避免传感器高浓度特殊干扰气体环境工作
352 PCB制板设计
PCB（印制电路板）作整电路支撑整电路系统抗干扰力强弱决定性素减PCB设计缺陷导致信号干扰问题避免影响数准确性提高电路系统性绘制PCB时默认需遵循般性原
（1）PCB元件布局时应芯片中心外进行元器件布局芯片需接通电源时应耦电容距离芯片电源引脚远应布置减干扰易受干扰元件距离远输入输出端间宜
（2）PCB布线时基求电源线求足够粗宜长电源线线距离量拉减少环路面积布线时折线采直角更出现锐角模拟数字需分开零欧电阻连接晶振距离晶振元器件远免产生干扰
根求画出气体探测集成模块PCB板图315
图315 气体探测集成模块PCB图
模块部采抽吸式进风方式风示意图316示气体流量25L分钟时满足七传感器检测气体探测集成模块板中电源部分PCB板右方热量较敏感催化燃烧式传感器放PCB板左边左方中MC119较稳定续需作参考值次考虑布局重组放图中工业燃气区域
图316 模块部风示意图
图316PCB板中传感器风右左分四列第列ZH03B激光粉尘传感器带抽吸式风扇刚进入未发生反应空气抽入传感器中进行PM25检测利PM25数值准确性第二列MC119催化燃烧式传感器ME3H2S电化学传感器催化燃烧式传感器高浓度二氧化硫环境会引脚反应损坏ME3H2S传感器MC119传感器列排放第二列作第批发生反应传感器获取准确二氧化硫浓度保证设备安全第三列ME2CO电化学传感器ZP07MP503空气质量模组ME3H2S传感器敏感气体ME2CO传感器影响极遂ME2CO传感器放ME3H2S传感器方MC119传感器检测工业燃气中含少量工业燃气会Z907MP503传感器造成影响布局旧合理列两MC105催化燃烧式传感器测量目标气体致该设计设计初级阶段两传感器作组观测气流带影响传感器带影响期根需求更换传感器
4 软件系统设计
41 系统软件开发环境介绍
软件开发环境采Keil MDK V5称Keil uVision5简称Keil5Keil公司推出针ARM核单片机开发软件ARM核单片机开发流工具手容易功强方便针单片机类型软件Keil C51Keil5时兼容Keil MDKARM uVision4前项目样Keil5进行开发需开发版两版软件时Keil5加强针CortexM微控制器开发支持Keil5目前C语言编译时编译汇编C++语言次气体探测集成模块采控芯片STM32F091系列芯片针ARM核单片机开发Keil5软件非常合适通仿真器直接STLINK程序烧写单片机进行线调试时Keil5根需模拟种ARM核外部设备需外部硬件支持图41Keil MDK v5工作页面
图41 Keil MDK V5软件工作页面
气体探测集成模块采ST意法公司STM32F091系单片机Keil公司开发推出Keil MDK V5软件轻松进行程序编写线调试方便版升级修改调试
42系统程序设计
气体探测集成模块软件部分采C语言编写实现功划分采模块化编写方式该模块程序流程图图42示
图42 程序流程图
气体探测集成模块通电系统动初始化系统初始化会传感器发生激活命令判断传感器否处工作状态检正常LED灯亮起开始采集空气质量燃气工业燃气氧化碳二氧化硫甲烷PM25数值进行AD转换数处理处理数包发送位机位机进行数判断处理终位机数发送气数网络系统设备通电传感器正常情况程序直循环执行
5 气体探测集成模块测试
51气体探测集成模块综合测试结果
气体探测集成模块结合项目进行综合测试测试结果列图51图52示：
图51 综合测试PM25结果
图52 综合测试空气质量结果
图中色温图中表示气体数便气体探测集成模块采集气体数信息信息采集处理模块判断处理GPS载具状态（选）气体数工作状态等等情况发送PC端软件
图51图52知测试结果气体探测集成模块已初步完成设计目标稳定准确实时采集种气体信息发送位机位机做进步处理
52 合作测试载具机介绍
气体探测集成模块信息采集处理模块通常选机作载具探测城市方目标点方气情况气体检测设备便捷轻盈选机非常种里列举较稳定专业领域较疆M600机做简单介绍疆M600实物图52示
图52 疆M600
疆M600具非常优秀飞行稳定性整体轻便续航时间长单次合作进行气体测量连续工作100分钟重配稳定12V外部设备供电口直接该供电口气体探测设备供电扁机身非常便气体探测模块组装机项目契合载具
6 总结
设计气体探测集成模块时专业前辈指引部分工作需学完成设计传感器相关电路时查询许相关资料次请教前辈终决定485总线进行数传输设计公司合作项目早期选器材时需时考虑设计成性需找低价高性间衡点原理图PCB需绘制AltiumDesigner20绘制时许元件库封装库需动手画期间试许次封装尺寸画错导致整块板需回重画重新选元器件程中花费许时间学东西
设计传感器布局时身验足查询许传感器相关资料文献反复权衡种布局方案终做出文中初版布局前辈指引发现设计传感器布局科学改进方许互相干扰传感器直接分布两条风路中间采隔板阻拦PCB布线信号线长等等问题次设计足处次设计仅安装传感器工作运行灯没安装报错警告灯运行灯亮法第时间判断灯问题传感器问题降压模块选择选择更济更适降压模块言意次做设计许改进方现阶段电子产品发展说高度集成便携低耗电子产品发展前景非常巨领域次设计挑选集成度便携度较薄弱气检测领域设计款气体探测集成模块期加改进应该快受公众认方便单位气进行测量统计收集城市目标现场气数保护环境做出定贡献
参 考 文 献
□
[1] 陈居玲 基水基电极CO电化学气体传感器[D] 郑州学
[2] 居涛 危险场事灾害机侦检技术应研究[D] 华南理工学
[3] 沈周锋 基ESP8266粉尘监测仪设计实现[J] 北华学学报然科学版 2018 v19(02)137141
[4] 孙金祥 激光粉尘传感器研究应[D]聊城学2017
[5] 机搭载智气体探测仪气体泄漏检测[J]军民两技术产品2016(19)40
[6] 翟奇 基ARM三氟甲磺酸气体泄漏检测仪设计研发[D]河北工程学2018
[7] 余健 便携式气体浓度检测仪设计[D]郑州学2016
[8] 胡伟李成攻基旋翼机烟气监测系统研究[J]山东科学201932(06)8994
[9] 周栩羽机气环境监测中应分析[J]环境发展201931(07)138139
[10] 基STM32单片机流量热式气体质量流量测量仪研制 宋维宁 韩建 刘春华 廖彧 黄颖 20160423
[11] 娄鹏飞 基线传感器网络矿区气质量监测系统[D]西安邮电学2018
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Design and implementation of heart rate
detector based on STM32
毕业设计（文）原创性声明
郑重声明：呈交毕业设计（文）指导老师指导独立进行设计（研究）工作取成果文中引文献数图件资料均已明确标注出文中结结果独立完成包含已发表撰写作品成果文研究做出贡献集体均已文中作明确说明完全意识声明法律结果承担
毕业文作者（签字）： 签字日期： 年 月 日
指导教师评分：
评阅教师评分：
答辩组评分：
总评成绩：
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容摘
着科学进步工业快速发展工业带气污染问题越越严重态度早期着重济发展意识保护环境短短三十年见污染迅速着气污染愈发严重国肺病患者例逐渐增空气质量PM25等数值逐渐重视现气数检测尤重国家陆续出台许气体检测监控规范标准发展济牺牲环境代价国家意识鼓励引导节约资源低碳出行力度研究生源时许工厂私欲偷偷排放超标违规废气甚直接危害周围生命安全市面现气体探测设备数集成度低携带便难针指定现场进行精准气体测量许违法工厂生存空间
背景文提出基STM32气体探测集成模块设计方案该模块具便携检测气体样气体传感器模块化等特点氧化碳甲烷燃气工业燃气二氧化硫空气质量PM25七方面进行数采集终数线通讯方式传输者第时间收远方现场气体数情况时介绍种方法气体探测模块信息采集通讯模块飞行载具PC软件组成气数网络系统目标区域进行面积数扫探测短时间采集量气信息
关键词：气体检测 STM32 传感器 气
Abstract
With the advancement of science and the rapid development of industry the problem of air pollution caused by industry has become more and more serious People ’s attitudes have only lasted for thirty years from the early emphasis on economic development to the conscious protection of the environment today This shows the rapid pollution And as air pollution becomes more and more serious the proportion of lung disease patients in our country gradually increases and people gradually pay attention to air quality PM25 and other values Nowadays the detection of atmospheric data is particularly important The country has also issued many gas detection and monitoring specifications and standards The development of the economy can not be at the expense of the environment The state consciously encourages and guides people to save resources and travel low carbon Renewable Energy But at the same time many factories secretly emit excessive and illegal exhaust gas for their own personal desires and even directly endanger the lives of people around them Moreover most of the existing gas detection equipment on the market has low integration and is inconvenient to carry It is difficult to perform accurate gas measurement on the designated site which gives many illegal factories a living space
In this context this paper proposes a design scheme for an integrated gas detection module based on STM32 The module has the characteristics of portability diverse gas detection and modular gas sensors It can detect carbon monoxide methane combustible gas industrial gas sulfur dioxide and air quality PM25 seven aspects of data collection and finally transmit the data to the user by wireless communication so that they can receive the gas data of the remote site in the first time At the same time a method is introduced An atmospheric data network system consisting of a gas detection module an information collection and communication module a flight vehicle and PC software can perform largearea data horizontal scanning detection on the target area and collect a large amount of atmospheric information in a short time
Key words： Gas detection STM32 Sensor Atmosphere
目 录
1 绪 1
11 气体探测集成模块研究背景意义 1
12 气体探测仪器发展历程趋势 1
13 设计思路源文容 2
2 气体探测集成模块整体方案设计 4
21 气体探测集成模块概述 4
22 总体设计方案 4
23 设计求 5
3 硬件电路设计 6
31 控芯片 6
311 芯片介绍 6
312 芯片外围电路设计 6
32 传感器电路设计介绍 7
321 电化学式气体传感器工作原理 7
322 电化学传感器电路设计介绍 7
323 催化燃烧式气体传感器工作原理 9
324 催化燃烧式传感器电路设计介绍 10
325 激光粉尘传感器工作原理 12
326 激光粉尘传感器介绍 12
326 空气质量模组介绍 13
33 电源电路设计 14
34 数传输电路设计 15
35 传感器布局设计PCB制板 16
351 传感器布局设计求 16
352 PCB制板设计 17
4 软件系统设计 20
41 系统软件开发环境介绍 20
42系统程序设计 20
5 气体探测集成模块测试 22
51气体探测集成模块综合测试结果 22
52 合作测试载具机介绍 23
6 总结 24
参 考 文 献 25
致谢 26
1 绪
11 气体探测集成模块研究背景意义
第二次工业革命着科技工业快速发展工业带空气污染越越严重21世纪气污染带种环境问题气环境逐渐成全世界关注问题尤国现阶段源化石燃料资源燃料完全燃烧未完全燃烧排放害气体部分未处理直接进入气中时城市发展害气体越越难绿植吸收分解浓度断增加察觉极易成生活隐患根年数统计中国目前正成肺病高发国家前年PM25数值敏感度北京蓝天渴知道盼健康少害气环境实时准确检测城市空气体环境参数尤重
总书记次提出：绿水青山金山银山发展济牺牲环境代价国家意识鼓励引导节约资源低碳出行力度研究生源时许工厂私欲偷偷排放超标违规废气甚直接危害周围生命安全现空气探测仪器定点测试定时定点测试气数违规工厂生存空间难发现实时准确便携短时间测量面积气数模块环境治理说非常协助作
12 气体探测仪器发展历程趋势
气体探测仪器早追溯十九世纪世界工业化快速发展致矿产需求陡然升量开发矿井矿井中复杂变气体会引发严重危险情况矿井仅存种燃气硫化物氮氧化物等等矿工生命造成极威胁气体成分时矿井通道单性部气体泄漏会导致氧气足矿工会氧气足窒息死亡
1815年Davy安全矿灯已牺牲动物方式毒气体进行探测20世纪30年代疯狂油船爆炸事促时StandardOil公司着手研制开发直读燃气指示器年代诞生世界第家制造现场气体检测仪器公司JohnsonWillianms Instruments20世纪陆续出现电化学原理光干涉原理热导原理催化燃烧原理等气体测量方法原理利原理传感器应种情况气体监测防止监测干扰导致某类原理传感器失灵失准
根目前国外情况气体检测仪器未发展趋势：
1检测样性方发展单气体检测已满足部分现场安全检测需求部分特定环境时部署种气体检测设备种时检测种气体检测设备显非常重
2便携模块化智化发展气体检测设备模块化电路集成化系统中加入处理器气体探测设备具校准障报警功增加设备性时传感器更简单快速更换适种场景现场气体检测针性更强
3现代通讯技术数字技术合作方发展气体检测设备中添加现代通讯技术数字通讯技术气体检测设备远处进行危险气体测量时保留数甚实时发送数身安全位置知道检测现场情况通讯485总线USBModbus等数字通讯技术设备更智化
4现代电子技术结合方发展现代电子技术产品例层板技术触摸显示屏等
5集成化产品合作化方发展气体探测设备移动设备机汽车帆船等移动载具合作短时间测量面积区气体数方便方便达区进行测量
目前中国市场已完善气体检测设备数单检测产品支持样检测气体探测设备体积较总体言便携式气体探测设备发出发展阶段种类较少功较少技术说设备工作稳定性高原传感器寿命短设备电路集成够环境需校准等便携程度说探测器数检测单种气体体积重量较便种气体检测合作说现极少轻松搭载载具载具进行面积网格测量气体检测设备设计便捷种类搭载载具气体探测设备仅气体检测更简单快捷生活着正收益
13 设计思路源文容
课题企业中合作研究项目项目研究容气检测网络系统设计系统中硬件部分气体探测部分针较关心空气质量PM25国家六项硫氮等污染物进行重点监测续根现场需求模块式更换添加气体探测传感器该集成检测模块具灵敏度高低功耗便携器件模块化等特点设计STM32F091系芯片控制核心减少系统功耗设备达长时间续航检测气体工业燃气硫化氢氧化氮甲烷等燃气分电化学传感器激光粉尘传感器空气质量模组催化燃烧式气体传感器采集7项数然气体数包处理发送位机
文具体设计容：
（1）研究气体探测集成模块总体设计思路额方案确定拟实现功选择需电子元器件优先选择模块机时间长低功耗类电子元器件实现传感器模块化提高整系统稳定性检测精度数包发送位机
（2）研究电化学传感器激光粉尘传感器催化燃烧式气体传感器工作原理根工作原理考虑安排传感器气体探测集成模块中布局根特性设计三种气体检测方法电路原理图PCB图
（3）设计该模块硬件电路包括ST32F091单片机外围电路传感器信号接口电路气体探测集成模块电源电路传感器整模块中位置摆放设计绘制原理图PCB制板
（4）介绍系统中软件设计软件开发环境介绍设计气体探测集成程序流程等
（5）该模块合作载具机介绍气检测网络系统功介绍
（6）总结概述文章节容总结该气体探测集成模块优点足处未该模块升级拓展方
2 气体探测集成模块整体方案设计
21 气体探测集成模块概述
气体探测集成模块利种气体传感器配合调整电路检测出目标气体浓度空气质量设备数包发送位机位机远端进行配合处理气数网络系统中该模块组成部分：电源控制电路传感器
（1）电源：电路元件供电
（2）控制电路部分：接收传感器发送出电信号处理出浓度数值数包发送位机部分
（3）传感器部分： 直接作目标气体气体浓度周围空气质量转换成电流电压信号直接串口传输数值电子器件
22 总体设计方案
设计针气中气体探测便携精准方便安装拆卸等需求设计种位机通讯探测种气体适种环境轻易携带搭载载具气体检测集成模块该模块气网络系统中硬件模块操作员终电脑软件页面查该模块探测包发送气体浓度数空气质量数值该模块应特殊性电源部分采外接电源设计控芯片采STM32F09RC设计总体框架图图21示
图21 总体框架图
23 设计求
该气体探测集成模块求够快速准确检测目标现场种目标气体浓度值空气质量数电压形式进行放滤波补偿等处理处理较准确数发送单片机处理器处理处理器运算数包发送位机位机数值国家标准进行安全健康判断传感器布局方面需考虑传感器间干扰情况气流方传感器需电子元器件进行分散式布局程度保证传感器检测值正确数值单传感器损坏传感器造成影响降该模块工作环境特殊性需程度避免电路电路元件工作中发生障烧毁产生火花避免具燃气现场探测时发生爆炸事
该模块需应现场单工作原理传感器避免某种工作原理方法受干扰时传输数值错误值例检测甲烷燃气工业燃气催化燃烧式传感器类传感器检测原理碰敏感气体时会发生化学反应通该化学反应产生热量改变热敏电阻阻值进通热敏电阻阻值参电阻阻值输出敏感气体浓度电学信号测量原理具线性敏感度高精度准优点测量原理产生耗相电化学传感器言较便避免环境单工作原理传感器造成干扰次设计中保留类传感器
3 硬件电路设计
31 控芯片
311 芯片介绍
作整模块控制核心控芯负责整系统数采集处理等种操作模块采意法半导体公司2014年出STM32F091作控芯片该芯片ARM CortexM0微控制器2020年该芯片市旧具场价格实惠功相价位芯片更强优点拥高256KB闪存32KBSRAM存储器具8USART满足气体探测集成模块需种传感器传值求
312 芯片外围电路设计
STM32F091拉33V电源作复位电路次通电会动复位晶振8MHz设计时添加LED灯便直观判断单片机否供电成功STM32F091八串口串口1设定位机通讯串口余七串口分应PM25空气质量模组氧化碳二氧化硫工业燃气甲烷燃气七传感器
晶振作单片机时钟信号源直接决定系统整体稳定性单片机执行操作建立晶振产生时钟频率基础气体探测基础模块设计选频率8MHz贴片晶振控芯片电源引脚外少接入01uF滤波电容外晶振两端分接入8pF负载电容
图31 控芯片外围电路
32 传感器电路设计介绍
321 电化学式气体传感器工作原理
电化学气体传感器工作原理目标气体传感器部电解液中工作电极电极发生化学反应产生电流信号[1]电化学传感器电极组成参考电极电极工作电极传感器工作时部化学反应会导致工作电极电位断变化长时间工作会影响传感器灵敏度导致该电化学传感器测量数实际浓度误差引入通电流极没参考电极工作电极提供稳定电位稳定性更高测目标气体传感器部工作电极发生化学反应时反应传感器部电路配合会产生测气体浓度成例电流信号电化学传感器检测气体浓度时需外部额外供电身通反应便产生电流信号发送出电流信号处理便应气体浓度信息
322 电化学传感器电路设计介绍
该气体探测集成模块气体探测元件电化学传感器采ME2CO型传感器探测气体氧化碳ME3H2S传感器探测气体二氧化硫[2]实物图图32示电化学传感器典信号调理电路图图33示
图32 电化学传感器
图33 电化学传感器典信号调理电路图
测量二氧化硫ME3型传感器带三引脚分工作电极电极参考电极测试电路图图34示放器采AD8572ME3H2S传感器输出信号进行放处理AD8572具超低失调漂移偏执电流特性采275V单电源稳定工作气体测量需准确数值AD8572失调电压极低失调电压漂移基忽略非常符合气体探测准确性求保证ME3H2S短时间目标气体做出反应便提高移动测量时数准确程度工作电极参考电极间加场效应设置低电导通工作电极电极设计成模块断电时短路系统运作时外部供电时效应栅极高电原通路断开传感器恢复正常工作图34中C1C2C3C4均滤波电容气体探测集成模块设计时传感器供电5V该电路设计需添加降压模块5V电压转换稳定33V电压场效应放器供电设计采MCP1700MAX660AD8572场效应供电
图34 ME3H2S测试电路
测量氧化碳ME2型传感器没参考电极原氧化碳传感器具制作工艺成熟线性度高等优点已满足市面常规气体检测仪求需添加参考电极测试电路图图35示电化学传感器工作时需外部电路供电设计仅ME2CO传感器输出信号做放处理采OPA333放器ME2CO输出信号做放处理该放器工作电压5V时输出范围30mV497V
图35 ME2CO测试电路
323 催化燃烧式气体传感器工作原理
催化燃烧式气体传感器工作原理利目标气体（燃气）元件部催化剂催化作发生燃烧发热反应产生热量影响热敏电阻阻值定数值检测单元补偿单元构成惠斯通电桥图22示
图22 惠斯通电桥原理图
催化燃烧式传感器未检测燃气体时通调节电阻R3时电桥输出电压0该传感器具甲烷工业燃气环境工作时催化剂作检测元件表面会发生化学反应化学反应产生热量元件部温度升高热敏电阻阻值升电桥衡破坏输出燃气浓度成正电信号ΔV通该电信号进行设计处理目标燃气浓度数值催化燃烧式优点进度高线性价格便宜仅目标燃气反应非燃性气体会影响工作湿度影响极反应高温反应时间长表面会积碳表面金属颗粒变等素传感器部催化剂活性降低催化剂活性直接决定传感器灵敏度般认定催化燃烧式传感器灵敏度降50时该传感器输出数值催化燃烧式气体传感器寿命较短般寿命足两年传感器设备时需考虑设备维护时间定期更换传感器催化元件表面反应方程式图23示
图23 催化元件表面反应方程式
图23知发生化学反应时传感器表面会碳生成种现象称积碳该现象形成缓慢程会传感器灵敏度逐渐降低直传感器灵敏度低50判传感器失效
324 催化燃烧式传感器电路设计介绍
检测甲烷燃气气体传感器选型号MC105型催化燃烧式传感器实物图图36示检测工业燃气气体传感器型号MC119型催化燃烧式传感器实物图图37示MC105MC119生产公司炜盛公司
图36 MC105实物图
图37 MC119实物图
MC105MC119型气体传感器检测原理催化燃烧效应采电路惠斯通电桥电桥中桥臂组成分检测元件补偿元件传感器温湿度补偿便补偿元件提供该类传感器目标气体燃气遇目标气体时传感器表面催化剂作气体传感器发生燃烧发热反应产生热量影响电阻阻值升高引起传感器输出电压变化该电压变化燃气气体浓度例关系需传感器输出电压进行放处理计算出检测现场目标气体两种传感器技术指标表31示
表31 MC105MC119技术指标
表31知MC105MC119两种型号催化燃烧式传感器需工作电压25V直流电压抑制传感器电路中极极直接耦合产生零点漂移输入极需采差动放放电压信号发送单片机处理进行数模转换转换处理相应气体浓度数催化燃烧式传感器电路设计图37示
图37 催化燃烧式传感器电路设计
气体探测集成模块中催化燃烧式传感器需5V电压降25V传感器供电采AMS111725V5V电源降25V电源图38示中二极作防止电源反接造成元器件损坏烧毁C7C4C5C6电源滤波电容
图38 催化燃烧式传感器电源电路
325 激光粉尘传感器工作原理
激光传感器空气通风扇空气吸入传感器部通该传感器部特殊设计风道进行粉尘检测光源激光二极空气中细颗粒物进入激光束区域时会导致激光散射传感器检测区域全方位散射光散射光强度粉尘浓度直接关系[3]合理区域布置光电探测器光电探测器仅接收散射光光电探测器接收散射光部发生光电效应会产生电流信号设计电路处理03um细颗粒物浓度值输出信号般串口输出
激光粉尘传感器检测03um颗粒该传感器集成度高性利风扇保证传感器部时刻充足气体专业颗粒算法分析测数直接通串口输出目前PM25测量
326 激光粉尘传感器介绍
气中直径等25微米颗粒物称入肺颗粒物普遍关心PM25值检测PM25值传感器ZH03B激光粉尘传感器炜盛公司集成产品实物图图39示该传感器具良致性稳定性具备串口PWM输出时输出力需额外做电路设计仅外部接线部分做转接处理
图39 ZH03B激光粉尘传感器实物图
ZH03B激光粉尘传感器技术指标表32示
表32 ZH03B激光粉尘传感器技术指标
326 空气质量模组介绍
空气质量模组采炜盛电子科技公司生产ZP07MP503型模组该模组CH4COH2NH3等机挥发气体具极高灵敏度模组老化调试进行标定校准具优秀致性极高灵敏度实物图图310示该模组述ZH03B激光粉尘传感器样需额外电路设计仅需外部接线部分做转接处理
图310 空气质量模组实物图
ZP07MP503空气质量模组技术指标表33示
表33 ZP07MP503空气质量模组技术指标
33 电源电路设计
直便携式电子产品设计直降低系统整体功耗增强设备续航力产品便携程度业研发方仅元件选型选低功耗体积芯片元件等电源理电路设计十分重气体探测集成模块针机型移动载具合作类载具数具予额外设备供电12V预留接口模块直接采外部供电方式便减整模块体积保证供电稳定需进行手持探测时应电压电池接入供电口电池置设备电池位气体探测集成模块电源部分采12V外部供电通MP1593电源先降压5V电源模块终元件众部分气体探测传感器热量敏感需满足输入12V输出5V输出电流较情况需考虑工作12h会产生太热量降压ICMP1593刚满足条件身体积非常利模块整体MP1593典型外部应电路部分部原理图图311示
图311 MP1593典型外部应电路部分部原理图
气体探测集成模块电源电路设计图312示MP1593基础添加AMS1117335V电源降33V电源元件供电增加LED灯直观判断电源模块否正常工作
图312 电源电路设计
34 数传输电路设计
传感器工作原理传输出信号种类方便处理气体探测集成模块设计目传感器模块化便更换气体传感器数统485总线传输STM32串口添加SP3485芯片进行处理图313示外部分传感器作应处理方便直接更换气体传感器
图313 数传输电路设计
串口配LED灯直观判断应传感器否正常工作图314示
图314 串口LED
35 传感器布局设计PCB制板
351 传感器布局设计求
该气体探测集成模块气体传感器工作原理样检测气体样传感器数量气体探测集成模块布局设计应先考虑素：
（1）气体流量需时满足七传感器探测需求
（2）气体流应保持单已检测参加化学反应气体应保证二次检测发生化学反应避免产生错误数
（3）传感器模块中电子元件存障烧毁性设计需考虑意传感器发生障烧毁情况会传感器造成严重长时间影响
（4）传感器摆放稳定性传感器需固定模块应位置避免载具进行合作测试时发生意外情况造成严重果
（5）模块发热部分布局需远离热量敏感传感器避免产生错误检测数
（6）需考虑传感器工作环境求利传感器摆放布局避免传感器高浓度特殊干扰气体环境工作
352 PCB制板设计
PCB（印制电路板）作整电路支撑整电路系统抗干扰力强弱决定性素减PCB设计缺陷导致信号干扰问题避免影响数准确性提高电路系统性绘制PCB时默认需遵循般性原
（1）PCB元件布局时应芯片中心外进行元器件布局芯片需接通电源时应耦电容距离芯片电源引脚远应布置减干扰易受干扰元件距离远输入输出端间宜
（2）PCB布线时基求电源线求足够粗宜长电源线线距离量拉减少环路面积布线时折线采直角更出现锐角模拟数字需分开零欧电阻连接晶振距离晶振元器件远免产生干扰
根求画出气体探测集成模块PCB板图315
图315 气体探测集成模块PCB图
模块部采抽吸式进风方式风示意图316示气体流量25L分钟时满足七传感器检测气体探测集成模块板中电源部分PCB板右方热量较敏感催化燃烧式传感器放PCB板左边左方中MC119较稳定续需作参考值次考虑布局重组放图中工业燃气区域
图316 模块部风示意图
图316PCB板中传感器风右左分四列第列ZH03B激光粉尘传感器带抽吸式风扇刚进入未发生反应空气抽入传感器中进行PM25检测利PM25数值准确性第二列MC119催化燃烧式传感器ME3H2S电化学传感器催化燃烧式传感器高浓度二氧化硫环境会引脚反应损坏ME3H2S传感器MC119传感器列排放第二列作第批发生反应传感器获取准确二氧化硫浓度保证设备安全第三列ME2CO电化学传感器ZP07MP503空气质量模组ME3H2S传感器敏感气体ME2CO传感器影响极遂ME2CO传感器放ME3H2S传感器方MC119传感器检测工业燃气中含少量工业燃气会Z907MP503传感器造成影响布局旧合理列两MC105催化燃烧式传感器测量目标气体致该设计设计初级阶段两传感器作组观测气流带影响传感器带影响期根需求更换传感器
4 软件系统设计
41 系统软件开发环境介绍
软件开发环境采Keil MDK V5称Keil uVision5简称Keil5Keil公司推出针ARM核单片机开发软件ARM核单片机开发流工具手容易功强方便针单片机类型软件Keil C51Keil5时兼容Keil MDKARM uVision4前项目样Keil5进行开发需开发版两版软件时Keil5加强针CortexM微控制器开发支持Keil5目前C语言编译时编译汇编C++语言次气体探测集成模块采控芯片STM32F091系列芯片针ARM核单片机开发Keil5软件非常合适通仿真器直接STLINK程序烧写单片机进行线调试时Keil5根需模拟种ARM核外部设备需外部硬件支持图41Keil MDK v5工作页面
图41 Keil MDK V5软件工作页面
气体探测集成模块采ST意法公司STM32F091系单片机Keil公司开发推出Keil MDK V5软件轻松进行程序编写线调试方便版升级修改调试
42系统程序设计
气体探测集成模块软件部分采C语言编写实现功划分采模块化编写方式该模块程序流程图图42示
图42 程序流程图
气体探测集成模块通电系统动初始化系统初始化会传感器发生激活命令判断传感器否处工作状态检正常LED灯亮起开始采集空气质量燃气工业燃气氧化碳二氧化硫甲烷PM25数值进行AD转换数处理处理数包发送位机位机进行数判断处理终位机数发送气数网络系统设备通电传感器正常情况程序直循环执行
5 气体探测集成模块测试
51气体探测集成模块综合测试结果
气体探测集成模块结合项目进行综合测试测试结果列图51图52示：
图51 综合测试PM25结果
图52 综合测试空气质量结果
图中色温图中表示气体数便气体探测集成模块采集气体数信息信息采集处理模块判断处理GPS载具状态（选）气体数工作状态等等情况发送PC端软件
图51图52知测试结果气体探测集成模块已初步完成设计目标稳定准确实时采集种气体信息发送位机位机做进步处理
52 合作测试载具机介绍
气体探测集成模块信息采集处理模块通常选机作载具探测城市方目标点方气情况气体检测设备便捷轻盈选机非常种里列举较稳定专业领域较疆M600机做简单介绍疆M600实物图52示
图52 疆M600
疆M600具非常优秀飞行稳定性整体轻便续航时间长单次合作进行气体测量连续工作100分钟重配稳定12V外部设备供电口直接该供电口气体探测设备供电扁机身非常便气体探测模块组装机项目契合载具
6 总结
设计气体探测集成模块时专业前辈指引部分工作需学完成设计传感器相关电路时查询许相关资料次请教前辈终决定485总线进行数传输设计公司合作项目早期选器材时需时考虑设计成性需找低价高性间衡点原理图PCB需绘制AltiumDesigner20绘制时许元件库封装库需动手画期间试许次封装尺寸画错导致整块板需回重画重新选元器件程中花费许时间学东西
设计传感器布局时身验足查询许传感器相关资料文献反复权衡种布局方案终做出文中初版布局前辈指引发现设计传感器布局科学改进方许互相干扰传感器直接分布两条风路中间采隔板阻拦PCB布线信号线长等等问题次设计足处次设计仅安装传感器工作运行灯没安装报错警告灯运行灯亮法第时间判断灯问题传感器问题降压模块选择选择更济更适降压模块言意次做设计许改进方现阶段电子产品发展说高度集成便携低耗电子产品发展前景非常巨领域次设计挑选集成度便携度较薄弱气检测领域设计款气体探测集成模块期加改进应该快受公众认方便单位气进行测量统计收集城市目标现场气数保护环境做出定贡献
参 考 文 献
□
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[2] 居涛 危险场事灾害机侦检技术应研究[D] 华南理工学
[3] 沈周锋 基ESP8266粉尘监测仪设计实现[J] 北华学学报然科学版 2018 v19(02)137141
[4] 孙金祥 激光粉尘传感器研究应[D]聊城学2017
[5] 机搭载智气体探测仪气体泄漏检测[J]军民两技术产品2016(19)40
[6] 翟奇 基ARM三氟甲磺酸气体泄漏检测仪设计研发[D]河北工程学2018
[7] 余健 便携式气体浓度检测仪设计[D]郑州学2016
[8] 胡伟李成攻基旋翼机烟气监测系统研究[J]山东科学201932(06)8994
[9] 周栩羽机气环境监测中应分析[J]环境发展201931(07)138139
[10] 基STM32单片机流量热式气体质量流量测量仪研制 宋维宁 韩建 刘春华 廖彧 黄颖 20160423
[11] 娄鹏飞 基线传感器网络矿区气质量监测系统[D]西安邮电学2018
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