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基于ARM的高阻值气敏传感器测量装置的研究与设计

论文摘要

经济的快速发展使得人们越来越注重生活质量,对有毒有害气体的检测成为人们的迫切要求,我国气敏传感器发展迅速,但气敏测量装置由于气敏传感器的高阻值特性及接口电路复杂等原因发展缓慢。在了解气敏传感器的气敏机理及气敏传感器的工作原理的前提下,研究并设计了适用于实验室用的高阻值气敏传感器测量装置。在本装置中采用广泛应用于实际的拥有ARM7内核的LPC2131代替常用的51单片机,因LPC2131内部集成了多种硬件电路接口,有效地降低了成本,减小了装置体积。同时采用锂电池作为供电电源,方便便携式测量装置的使用和推广。硬件电路以拥有ARM7内核的LPC2131为MCU,利用其强大的数据处理能力及控制能力,内部集成的多种硬件电路,结合外部多种接口芯片,组成了采样电路、加热电路及PWM电路等,设计出了显示气敏元件阻值及其所处气体浓度的测试电路,实现了高阻值的基本测量,精度达到预定要求。软件设计以硬件电路为依托,结合启动代码,自行设计了各底层芯片驱动程序以及整体程序设计,利用LPC2131的实时在线调试功能,使整体调试通过,实时监测电源电压,对温度准确控制,同时测量气敏薄膜的电阻,经元件阻值和气体浓度的校准后,可显示被测气体浓度,同时提供一个友好的用户界面,并具备报警功能,实现了气敏传感器智能化。该装置具有动态测量范围大(1MΩ-500MΩ),精确度高(电阻值精确度优于0.5%),功耗低、体积小、成本低、可重复利用等特点,完全满足气敏测试需要。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1-1 选题背景及意义
  • 1-2 气敏传感器的概况
  • 1-2-1 气敏元件及气敏机理
  • 1-2-2 气敏传感器的特性
  • 1-2-3 气敏传感器的分类及测试方法
  • 1-3 课题研究及设计的主要内容
  • 1-4 本课题的创新点
  • 第二章 装置的整体设计
  • 第三章 装置硬件设计
  • 3-1 系统工作基本原理
  • 3-2 实验室研制的气敏传感器的结构及工作电路
  • 3-3 电源电路设计
  • 3-4 系统采样电路
  • 3-4-1 隔离电路
  • 3-4-2 自动换档电路
  • 3-4-3 加热电路
  • 3-5 微控制器LPC2131
  • 3-5-1 LPC2131 的主要特性及其特性在装置中的利用
  • 3-5-2 结构概述
  • 3-6 显示及报警单元
  • 3-7 人机联系单元——按键
  • 2C简介及ZLG7290 的特点'>3-7-1 I2C简介及ZLG7290 的特点
  • 3-7-2 ZLG7290 通信接口及连接方式
  • 3-8 电路中的其他硬件设施
  • 第四章 装置的软件设计
  • 4-1 ADS1.2 集成开发环境简介
  • 4-1-1 CodeWarrior IDE 集成开发环境
  • 4-1-2 AXD 调试器简介
  • 4-2 EasyJTAG 仿真器简介
  • 4-3 LPC2131 的存储状态
  • 4-4 启动代码
  • 4-5 软件底层设计
  • 4-6 整体模块设计
  • 4-7 程序整体调试
  • 4-8 固化程序
  • 第五章 整体调试及测试
  • 第六章 结论及工作展望
  • 参考文献
  • 附录 A
  • 致谢
  • 攻读学位期间所取得的相关科研成果
  • 相关论文文献

    本文来源: https://www.lw50.cn/article/4615d1e0d4a4452bc90f2b59.html