基于单片机的环境检测仪的开发及实现研究

姜 珂



基于单片机的环境检测仪的开发及实现研究

姜 珂

公安海警学院，浙江 宁波 315801

环境问题是影响部队行军和作战的重要因素，环境检测是了解环境基本情况，完成野外作战作业的基本途径。基于单片机的环境检测仪是一种具有数据显示和数据传输能力的智能化检测仪器，可以有效的为野外作战提供基础。故此，分析基于单片机的环境检测仪的开发与实现。

单片机；环境检测仪；开发；实现

单片机是一种集成电路芯片，具有一定的数据处理能力和和数据存储能力，而且，单片机可以有效的完成对数据信息的传递。现阶段，单片机具有的极高的应用价值，可以广泛的应用到的智能仪表、家用电气和相关通讯设备等，满足诸多项目的基本需求。环境检测仪是完成野外作战环境检测的有效设备类型，可以完成对温度、湿度等的检测，满足环境检测的基本需求。基于单片机的环境检测仪，能有效的完成对环境的检测，并实现数据显示与语音提示。基于此，本文分析基于单片机的环境检测仪的原理和系统设计等内容，具体如下。

1 基于单片机的环境检测仪的原理分析

基于单片机的环境检测仪主要是由传感器和和单片机综合作用完完成对环境参数检测、显示和传递等功能。

（1）对于紫外线的检测主要是由于环境检测仪配备紫外线传感器，且借由传感器的光电效应，电路中会产生与紫外线呈正相关的光电流。再通过的相关放大设备完成对电流的放大输出，借由A/D转换器进行的模数转换，达到的检测紫外线强度的目的。

（2）湿度度数主要采用湿度传感器，并将其与8位单片机相连接，最终完成湿度数值读取。

为了完成环境检测仪的功能性发挥，主要是借助单片机的功能性和传感器的测量能力。其中人机对话部分，可以有效的完成人机互动，使用者可以根据显示器显示的数据类型，对检测的结果进行理解，而且，单片机还能完成数据信息的存储和传递，满足环境检测的基本需求。

2 基于单片机的环境检测仪的开发

针对基于单片机环境检测仪的系统设计需要分别对硬件部分与软件部分进行的设计，促使单片机和各个传感器的功能得到发挥，进而有效推动环境检测仪的功能性得到保障，完成对环境的检测活动。

2.1 硬件部分设计

环境检测仪器主要由相关控制器、采集器和数据处理部分等内容构成，其中具体的控制部分是由单片机完成。如下图1所示为基于单片机的环境检测仪器的硬件部分设计图。

图1：基于单片机的环境检测仪硬件设计

文中主要对紫外线检测和湿度检测仪的进行分析，在具体的硬件部分中，紫外线检测电路的转换工作是借助I/V和A/D的功能完成的，且输出的电流与紫外线强度之间的呈现明显的线性关系。为了完成对电路中光电流的有效测试，可以采取放大器的方式，对其进行放大。其中具体放大器可以选用OPA237，A/D转换器可以选用ADC0832。对于湿度检测主要的对湿度传感器和单片机进行连接，并运用单总线的数据模式，从而有效完成对湿度的测定。显示器部分主要选择LCD为液晶显示屏，具有高速度和高亮度等特点，能够更为清晰的对数据信息进行显示，借由LCD显示模块，可以有效的完成人机互动。时钟电路是用户记录时间和日期。对于语音模块，可以顺利完成对数据信息的播报，便利使用者的应用。语音模块能支持DAC/PWM两种输出模式，能顺利完成语音的实时播报数据。

2.2 软件部分设计

为了实现环境检测仪的检测功能，主要采取模块化的方式，进而完成对系统软件部分的设计。其中，检测仪可以分为多个模块。其中传感器部分主要完成对数据信息的采集，具体的设计中，将其设置为数据采集模块，紫外线的光电流为模拟信号，湿度为数字信号。而数据处理部分主要的主控程序和的ADC中断处理程序等部分。其中AD转换器受到主程序的控制，其中A/D转换完成后的相关数据信息，并由ADC中断处理程序完成对数据信息的读取。另外，它还可以将数据信息转化为单片机可以识别的信号类型。

3 基于单片机的环境检测仪的实现

为了实现基于单片机的环境检测仪的开发，需要对相关重点部分进行控制，保障开发的有效性，实现环境检测仪的功能性。

3.1 光度计电力

紫外线检测部分主要是借助光电效应所产生的电流，且这部分光电流和紫外线强度之间呈现正相关的联系。但是，不可否认的是由于光电流十分微弱，不能直接对其进行测量，故此，需要合理的对A/D转换器进行应用，由A/D转换器对其的模拟，从而有效实现对电流的模拟放大，如下图3所示为电流的模拟放大的电路图。

图3：光电流的模拟放大电路图

另外，为了完成对紫外线的有效测量，需要对紫外线的相关测量原理进行分析，本文中主要采用指数法的方式，完成对其的计算。具体计算方法如下式（1）所示：

公式（1）中，主要与放大电路具有直接关系，其中Φ主要表示敷设通量，H表示放大率，C代表矫正因素，且为一个常数，R表示回应度。环境检测仪结合公式（1）有效完成对紫外线指数的表示。

3.2 抗干扰措施

基于单片机的环境检测仪都可能会受到一些干扰的影响，导致检测仪的功能不能得到有效发挥，需要根据检测仪的基本情况，合理对抗干扰措施进行应用。

（1）看门狗电路的设计，这类电路是一种在单片机程序出现死机的情况，可以自动实现复位的电路设计方式。为了减少单片机死机对环境检测仪的影响和干扰，可以合理的将看门狗电路增加到检测仪的电路设计中。（2）电源端可能会耦合出干扰信号，还可能是电路与电源之间相互干扰，导致测量精度不能达到标准。故此，需要合理应用滤波电容设备，实现对电源干扰的消除。（3）数字部分和模拟部分可能会存在相互干扰的可能，最终导致检测精度不达标，故此，可以采用分开接的方式，有效保障检测精度。

4 结束语

基于单片机的环境检测仪是一种有效的野外环境监测装置，具有简单直接特点，而且，选择精度灵敏传感器，可以使得检测获得准确的数据信息。分析具体的基于单片机环境检测仪的开发和实践，完成对软硬件部分的分别设计，在通过适宜的方式，有效降低对测量的干扰因素，进而满足对环境检测的基本需求，为野外作战环境检测提供基础。

[1]刘羿,王欢,段蕾.基于单片机的智能环境检测仪的设计与实现[J].硅谷,2011(2):67-67.

[2]蔡冬霞. 基于单片机的环境检测仪设计[J]. 工矿自动化,2012, 38(3):84-85.

Based on SCM environment instrumentation development and implementation of the research

Ginger cosette

The police coast guard academy, ningbo, zhejiang province, 315801

The environmental problem is an important factor that affects the troops marching and fighting, Environmental monitoring is the basic way to understand the basic situation of the environment and complete the field operations. The environment detector based on single chip microcomputer is a kind of intelligent detecting instrument which has the ability of data display and data transmission.Therefore, the analysis of the development and implementation of environmental monitoring instrument based on mcu.

Mcu；Environmental monitor；Development；Realization

TP216

A

1009-6434（2017）01-0086-02

姜珂（1995-），男，云南昆明人，民族：汉，职称：学历：本科在读。研究方向：单片机的设计与应用。