嵌入式有害氣體檢測儀
以美國德州儀器(TI)公司推出的16位超低功耗、高性能的微控制器單片機(jī)Msp430F2012為核心的有害氣體檢測儀,具有體積小,功耗低、應(yīng)用靈活、可靠性高、時實(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn),是有害氣體檢測的較好解決方案。 一、問題的提出
早期大多數(shù)儀器的檢測電路采用的是功耗較大的8031單片機(jī),而且片內(nèi)沒有A/D轉(zhuǎn)換功能,需要外圍電路搭建A/D轉(zhuǎn)換電路,這樣使得外圍電路復(fù)雜,故障率較高,而美國TI公司的Msp430f2012單片機(jī)具有內(nèi)部10位的A/D轉(zhuǎn)換并且功耗只有220微安2.2伏,克服了傳統(tǒng)儀器的缺點(diǎn),根據(jù)以上原因,提出了本方案。
二、方案的實(shí)現(xiàn)
采用以美國德州儀器(TI)公司推出的16位超低功耗、高性能的單片機(jī)Msp430F2012為核心,利用片內(nèi)的10位A/D采集傳感器電壓差信號識別有害氣體。由于低功耗,可以采用干電池供電,通過片內(nèi)ADC12定時檢測電池電壓情況,一端口控制LED進(jìn)行電壓狀態(tài)指示,MSP430單片機(jī)的低功耗可使得整機(jī)靜態(tài)功耗小于3微安,*大限度的延長了電池使用壽命,利用可燃性有害氣體與氣體檢測傳感器發(fā)生內(nèi)部非實(shí)質(zhì)性燃燒產(chǎn)生的惠斯通電橋電壓差,經(jīng)過外部運(yùn)放進(jìn)行信號放大,經(jīng)由內(nèi)部A/D采集電壓差值,從而判斷房間內(nèi)是否存在可燃性有害氣體漏泄,可檢測的可燃?xì)怏w包括甲烷、異丁烷、丙烷、戊烷、烯類、氫氣等,當(dāng)MCU檢測到可燃性氣體后控制喇叭報(bào)警提醒相關(guān)人員采取措施,并通過CC1100無線模塊將報(bào)警信息傳輸給主機(jī)系統(tǒng),有主機(jī)系統(tǒng)通過GPS、電話等方式告知主人目前存在的危險(xiǎn)情況,避免不必要的人員傷亡和損失。
三、芯片的特性
Msp430f2012特性;超低功耗:活動模式:200uA,1MHZ,2.2V待機(jī)模式:0.5 uA,掉電模式(RAM保護(hù)模式):0.1 uA,從待機(jī)模式喚醒不超過1 uA,16位RISC精簡指令體系,62.5ns指令周期,兩個帶捕獲/比較寄存器的16位定時Timer-A,通用串行接口USI支持SP1、I2C接口,10-BIT、200Ksps.AD轉(zhuǎn)換器.。AS1360特性;低靜態(tài)電流:1.5uA,寬電壓輸入:*高到20V,低壓差:250mV@100mA、400mV@200mA,**的輸出電壓:1.8,2.5,3.0,3.3,5.0V, 高輸出電流:250mA,高精度輸出低壓:±1.5%。集成短路及過流保護(hù)。系統(tǒng)軟件:系統(tǒng)軟件由C語言編制。
四、結(jié)論
以上設(shè)計(jì)方案由于采用了Msp430芯片,使得電路集成度較高,系統(tǒng)提高了可靠性、和性價比,整個系統(tǒng)精度為千分之一,完全能滿足有害氣體的告警功能。