我國每年都發生多起室內一氧化碳中毒死亡事故,其他各種室內一氧化碳中毒事故也頻繁發生,一氧化碳已成為危害人們身體健康的一大殺手。
少量一氧化碳中毒的癥狀并不明顯,很多人開始以為自己得了感冒,但長期如此,就會造成積蓄性的中毒,出現頭暈、乏力、惡心等癥狀。因此,針對目前的實際需要,設計了超低功耗、高可靠性、高適應性、高靈敏性、低成本性的一氧化碳報警器。該報警器的核心部分由性能優越的MSP430F147和高靈敏性的電化學傳感器NT-C0-6D構成。
1硬件系統設計
1.1 電化學傳感器NT-Co一6D
報警器選擇了電化學氣體傳感器NT-C0-6D,他采用了3個多孔性電極進行一氧化碳濃度的測量一氧化碳報警器,有效地防止了電解液的泄漏。該傳感器具有反應時間短(
1.2 MSP430F147微控制器
報警器選擇MSP430F147作為控制器,其共有5種低功耗工作模式(LPM0~LPM4)和1個激活模式(AM),本系統選用其中的4種低功耗模式LPM0,LPM2,LPM3和LPM4進行工作。其中對MSP430F147的功耗控制是通過系統交替工作于高、低速2種時鐘和通過軟件設置其不同工作模式來完成,在電源電壓為3.O V時,各種模式和其工作電流分別為AM:340 μA;LPM0:70μA;LPM2:17 μA;LPM3:2μA;LPM4:O.1 μA。任何低功耗的模式都可以由任何的中斷喚醒,從而回到激活模式,且轉換時間低于6 μs。利用MSP430F147的高集成度二氧化硫檢測儀,可與電源管理電路、時鐘電路、外部存儲器、復位電路和反饋電路等聯合使用。
1.3 ICL7663管理電路
報警器選擇了ICL7663管理電路作為電源管理控制系統,其靜態工作電流只有10μA,輸入電壓范圍為1.5~16 V一氧化碳報警器,輸出電壓范圍為1.3~16 V二氧化碳報警器,由于他的功耗極低,非常適合該報警器的要求。硬件電路如圖1所示。
1.4 時鐘電路簡介
本系統配置2個外部時鐘源,一個為低速的輔助時鐘(ACLK),一個為高速的主時鐘(MCLK),其中ACLK時鐘源搭配的是32.768 Hz的手表晶振,他可以為報警器提供穩定的時間基準,還可以降低微控制器的功耗,而為MCLK時鐘源配置4 MHz的晶振,采用此電路作為微控制器的外部時鐘源部分。
1.5 X25045外部存儲器和復位電路簡介
參照報警器的功能要求一氧化碳報警器,選用X25045作為報警器的外部存儲器和復位電路。X25045將E2PROM、看門狗定時器、電壓監控3種功能組合在單個芯片內,集成度高,大大簡化了電路設計,縮小了報警器的整體體積,降低了功耗和成本;而且還可以拓展看門狗定時器的功能--可根據不同的要求,對其進行不同的定時沒置,而當報警器系統出現故障時,利用其中的復位功能,可慢報警器恢復正常工作,提高了報警器的穩定性。
1.6 D-AB反饋電路簡介
為了盡可能地完善報警器的功能,保障其工作狀態,設計D-AB電路作為報警器的反饋控制電路部分,其可以分為信號選擇分配系統D和濃度反饋控制系統B 3部分,其中D系統主要由脈沖發生器構成,A,B系統共用一個雙二一四譯碼器74LS139,以便進行相應反饋調節。該反饋電路原理簡單、元件數目很少、且都是集成器件、體積小、功耗極低、穩定性高、成本低。
整個硬件系統的原理如圖2所示。
2軟件系統設計
一氧化碳傳感器將所測得的濃度數據ω傳送到微處理器,并將其和設定值β1,β2,β3相比較:當ω
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