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毕业设计(论文)
外文文献翻译
文献、资料中文题目:基于单片机的低功耗甲烷检测系统设计
文献、资料英文题目:
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文献、资料发表(出版)日期:
院(部):
专业:电子信息工程
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指导教师:
翻译日期:2017.02.14
毕业设计(论文)
外文文献译文及原文
院(系):职业技术学院
专业:电子信息工程
基于单片机的低功耗甲烷检测系统设计
技术分类:测试与测量|2008-05-08
来源:微计算机信息|郑耀添
1引言
2
气体检测系统表是工矿企业、社会公用事业、环境保护等领域必备的安全装备。经
过几十年的发展,在可测气体种类、测量范围、精度、稳定性、寿命等主要技术指标方
面均有明显提高,随着大规模集成电路技术的发展,仪表向微型化、多参数组合与智能
化方向发展。新型甲烷气体检测系统应具有智能化的特点,能在一定其他气体干扰的情
况提下工作,可以采用电子鼻。系统的结构,通过模式识别方法辨识甲烷气体。以小型
化的电子系统为基础的甲烷气体检测系统,在设计上应考虑减小系统的体积、简化气体
的进样装置和改进电路以满足低功耗要求等问题;另外便携式检测系统的操作者通常情
况下是现场人员,属于非专业人员,系统的操作不能复杂,因此对于系统的人机交互功
能在设计上也应得到重视。
传统的基于金属氧化物气体传感器存在气体选择性不高、抗干扰性差的问题,采用
单个传感器的检测系统在检测中如果有其它气体干扰,容易出现相似的响应而出现误
判。本文所讨论基于单片机的高灵敏度甲烷检测系统是以微结构金属氧化物气体传感器
阵列为敏感元件,结合模式识别技术进行甲烷气体检测的便携式系统。整个系统由四单
元传感器阵列器件、气体进样装置及高速单片机为核心的信号处理电路组成,具有体积
小、准确度高、抗干扰能力强等优良性能。本文要介绍该检测系统的工作原理和设计,
着重于低功耗电路的设计。
2检测系统基本结构
由细导管、微型抽气泵和小气室组成的气体进样部分,以单片机为核心的控制、信
号采集处理电路以及显示、键盘、PC接口电路,还有在PC机上运行的用于人工神经
网络训练的应用软件,如图2-1所示。检测系统进行气体检测的工作步骤是,单片机控
制抽气泵将待检测的气体抽入气室,同时采集气体传感器阵列的响应信号,并进行转换,
储存在数据存储器中,然后单片机从保存的数据中提取特征值,由识别网络进行气体识
别,并将结果输出到LCD显示屏幕上。针对便携式系统的特点,检测系统设计了具有
较小的体积、较低功耗的处理电路。
图2-1甲烷检测系统的组成原理图
低功耗传感器阵列的制备技术:采用由MEMS工艺制造的微结构金属氧化物气体
传感器阵列作为检测系统的气体敏感元件。微结构金属氧化物气体传感器阵列的特点在
引言中有讨论。选用的阵列器件体积小,器件面积3X3mm2,在同一膜片中集成了2X2
个传感器单元,每个单元的工作功耗小于50mW,并用掩模溅射的方法在每个单元镀上
相应的敏感薄膜,各单元膜电阻在一定的工作温度下能对特定气体浓度的变化产生程度
不同的变化。传感器单元敏感薄膜的膜电阻变化能迅速的反映气室中气体组分和浓度的
变化情况,将其转变为电压信号后,可由单片机通过A/D电路采集量化为可以进行模
式识别的数据。
此外由于便携式系统采用电池供电,对设备各部分电路的功耗要求较严格,因而在
电路中采用低工作电压、低功耗的元器件,并且优化设计了电源管理功能,保证在电池
供电的情况下能工作较长时间。
3检测系统电路
3.1CygnalC805lF020单片机介绍
图3-1甲烷检测系统电路框图
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