机动车尾气中一氧化碳检测的硬件设计

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 机动车尾气中一氧化碳检测的硬件 设计 【摘 要】本文针对机动车尾气 中一氧化碳的检测，提出了一种一氧化 碳检测系统的硬件设计方案。该方案以 STM32 为处理核心，利用双路比较信 号处理电路，使得模拟信号更准确的传 送到单片机，以 RS232 串行通信协议 为基础，设计了 PC 机与一氧化碳检测 之间的通信，启用光源脉冲信号发送数 据，通过上位机实时监测结果。 中国论文网 /8/view-12932420.htm 【关键词】一氧化碳；STM32； 信号处理；串行通信 中图分类号： X734.2 文献标识 码： A 文章编号： 2095- -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 2457（2018）01-0025-002 【Abstract】In this paper， aiming at the detection of carbon monoxide in automobile exhaust， a hardware design scheme of carbon monoxide detection system is proposed. The program to STM32 as the core of the processing， the use of dual comparison signal processing circuit， making the analog signal is more accurately transmitted to the microcontroller to RS232 serial communication protocol as the basis， designed PC and carbon monoxide detection communication between the start pulse light source Signal transmission data， through the host computer real-time monitoring results. 【Key words】Carbon monoxide； STM32； Signal processing； Serial communication 0 引言 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 近年砘 动车尾气排放污染不 断加重，自然环境和人类健康受到极大 威胁。我国各级政府加大了对大气污染 治理的力度，纷纷出台了一系列机动车 排放标准。做好检测工作成为了首当其 冲的任务，而尾气中以一氧化碳的危害 最为严重。环保等部门急需能便捷快速 的对尾气中一氧化碳进行检测的系统， 对机动车尾气中一氧化碳排放进行准确 的检测和有效的监督1-2。 目前矿用一氧化碳传感器及一氧 化碳报警仪较多，用于监测机动车尾气 排放的检测系统较少3-4。为解决上述 技术问题，本设计提出了一种实时高效 的一氧化碳检测系统，可有效监控和分 析机动车尾气排放，对于改善自然环境、 生态平衡和提高人们生活质量有着重大 的现实意义。 1 总体方案 系统主要包括电源模块、传感器 模块、信号处理模块、信号传输模块， 总体设计如图 1 所示。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 系统中 CO 传感器实时采集汽车 尾气中的一氧化碳浓度信号，信号不直 接经过 A/D 转换送入 MCU，而是先进 行运算处理，再由 MCU 分析传输。电 源模块主要用于 MCU、传感器、通信 模块的供电。 2 硬件设计 2.1 主控制器选用 本设计主控制器选用 STM32F103X8-LQFP48。该处理器最高 工作频率可达 72MHz，在存储器的 0 等待周期访问时可达 1.25DMips/MHz； 内置 128K 字节的闪存程序存储器和高 达 20K 字节的 SRAM。系统只需 2-3.6 伏供电，功耗低，且内嵌 8MHz 的 RC 振荡器；内置 2 个 12 位 A/D 转换器， 转换时间 1s，运行速率高；有 7 通道 DMA 控制器，很大程度上减轻了 CPU 资源占有率，可以大大节省系统资源， 支持定时器、ADC、SPI 和 USART； 该控制器可实时有效地实现信号的采集、 处理、传输，亦可预留显示和报警功能 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 。 2.2 信号预处理 系统选用运算放大器 OPA2227， OPA2227 增益稳定，具有较高的转换速 率和较宽的带宽、低静态电流和低成本， OPA2227 的低噪声、高精度相结合使其 成为放大及滤波电路的理想选择。 低功耗集成四运放 LM324 内含 4 个独立的高增益、频率补偿的运算放 大器，既可接单电源使用 （330V） ， 也可接双电源使用（1.515V） ，驱 动功耗低，可与 TTL 逻辑电路相容， 在系统中组成高阻抗差分电路完成微小 信号整流。 选用低噪声芯片 AD8606ARZ 进 行信号的 A/D 转换后送控制器处理，具 体实现如图 3 所示。 2.3 通信模块 串行通信结构简单、执行速度快、 抗干扰能力强，MAX3232CSE 配备专 有的低漏失电压发射器输出状态，通过 双电荷泵，在 3.0V5.5V 供压下，表 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 现出真正的 RS-232 协议器件性能，固 本设计选用 MAX3232CSE 即可使主控 制器与上微机通信，满足设计要求，电 路连接如图 4 所示。 2.4 电源模块 电源直接诶决定系统工作的稳定 性，为保证系统工作的稳定型和兼容性， 本设计中分别需要 3.3V、5V、6-7V 等 直流电源给主控制器、集成运放、通信 模块供电，设计图如图 5 所示。 3 结束语 本设计采用 STM32 和外围电路， 采用双路比较信号处理电路，为保证系 统工作的稳定型和兼容性，电源模块设 计了多个电源电路，设计中增加 PWM LED，根据 LED 的亮度强弱可判断 PWM 占空比的大小，实时对 RS232 传 动数据进行监测，上位机