陈浩+张靖

摘要：智能产品已越来越应用在商业、农业、环境保护产业等领域，对芯片的选择就显得尤为重要，CC2530芯片就是一款性能较优的智能芯片，它具有低功耗、高效率、低成本的特点。该文将CC2530芯片应用于对甲醛气体的信息采集，传感器采用甲醛专用传感器（甲醛探头+CH20传感器）作为甲醛检测，利用CC2530的无线传输特点，将终端节点采集的数据上传到上位机节点进行处理，实现了甲醛气体浓度检测报警系统的设计。

关键词：CC2530；A/D转换；甲醛气体传感器；报警器

随着科技的飞速发展，经济也在不断增长，人们的生活水平不断得到改善，生活质量也在不断地提高，对于居住环境的要求也在不断地上升。人们在购买住房的同时，会采购大量的装修材料，而市场上的这些材料往往具有很大含量的有毒物质。这其中危害最大的就是甲醛，他是一种潜在的杀手，是一种致癌物质，在人住初期甲醛的存在会让人产生各种炎症，而在后期则直接会导致人体的休克与死亡。针对这一严重问题，设计一款有害气体浓度检测报警系统十分有必要。

1原理

本系统以CC2530芯片为核心，扩展外围电路，显示电路，复位，时钟，电源以及报警电路，通过软件来设定甲醛有害气体的标准浓度，实时监测甲醛气体的浓度，通过AD转换，将检测到的值转换为电信号，将电信号发送给CE2530芯片。上位机将实时甲醛气体的浓度与设定好的值进行比较，并通过LED显示屏显示出来，当实时甲醛气体浓度高于设定值时，系统亮灯报警，其中声光报警是通过光和声音进行提示的，报警装置主要由蜂鸣器和液晶屏组成，蜂鸣器性能强，LED可视度高，功耗低，使用寿命长。

2总体结构

硬件部分主要由终端节点，上位机节点和PC组成。系统的整体结构如下图1

3甲醛气体测量模块设计

3.1甲醛传感器（甲醛探头+CH20传感器）的工作原理

当室内空气被采样系统感受到并且吸收之后，产生一个和甲醛浓度成正比的电流信号，此时就依据传感器的红外光谱吸收原理将所得的浓度模拟值，通过A/D转换电路即可得到所需输出信号。

3.2RCV420电流电压转换器

RCV420是美国RURR-BROWN公司生产的精密电流环接收器芯片，用于将4-20mA输入信号转换成为0-5V输出信号。它由一个一个片内精密电阻网络和一个精密10V电压基准，高级运算放大器组成。其总转换精度为0.1%，共模抑制86dB，共模输入范围达_+40V。通过正负输入端口输入电流信号进行转换。其主要技术参数如表2。

4软件设计

4.1关于编程语言

目前广泛用作硬件编程语言主要是汇编语言、c语言。汇编语言出现的比较早，效率和准确度都非常高，但是移植性较弱。c语言的应用领域广，效率高，控制性好，编程难度相对汇编较为方便，这里选用c语言进行CC2530芯片的编程。

4.2软件设计子程序模块

由下面的主程序流程图可以看出，需要实现的功能就是通过终端节点采集的数据进行分析后，判定其浓度值的大小发送给上位机，并通过该值的范围来决定是否触发声光报警电路，以完成数据的获、分析、处理的过程。流程图如图2。

4.3A/D转换模块

CC2530芯片上集成了ADC转换模块，该模块有效数字有12位，支持14位的模拟数字转换，主要包括了一个模拟多路转换器，一个参考电压发生器和8个独立的可配置通道。主要特點有可选抽取率、中断请求的产生、温度气体传感器输入和电池测量功能。寄存器和相关描述表如下：

1）ADC控制寄存器ADCCONl；

2）ADC控制寄存器ADCCON2；

3）ADC控制寄存器ADCCON3；

4）ADC测试寄存器TR0、ADC数据低位和ADC数据高位ADCH。

4.4声光报警模块

本系统中的报警模块是声光报警系统，由蜂鸣器控制声音的发出，光报警通过一个发光二级管来完成，二极管颜色为红色，初始状态，蜂鸣器，二极管都无响应，当甲醛气体浓度高于设定值时，蜂鸣器报警响应，红色二级管发光，若未超过则二者同为初始状态。其工作流程图如图3。

5程序实现

5.1ADC初始化

5.2LCD初始化

5.3主程序

6测试

将系统装置先放置于住了一定年份的房间内，测试甲醛的含量，并观察蜂鸣器和发光二极管的状态，再将系统装置放置于新装修不久的房子内，观察报警器状态和显示屏的数字，将前者与后者比较后的出结论。经测试，前者LCD显示数值远低于后者。

7结束语

随着经济的增长，智能化生活成为人们十分热衷的生活方式，也同时大大提高人类的生活质量，以上以单片机为核心的甲醛有害气体检测系统是空气监测中的一小部分，对于监测其他空气中的有害物质有着很大的借鉴意义，为其他的监测系统设计提供了参考意义，对于未来空气检测系统的进步有着积极作用，也可延伸至智能化的产品开发中。将该甲醛有害气体检测系统上再集成对于其他有害气体的检测装置，可达到生活使用价值，从而达到商品化。这一方向，可做进一步深入探讨、研究和实现。endprint