基于单片机的多气体检测系统设计

　　气体传感器是一种能将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电气信号的装置。根据这些电气信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警。因此由气体传感器与模式识别系统构成的智能化气味识别仪器有着广泛的应用领域，如食品工业、化学工业、环境监测、医学诊断、安全检查等，越来越受到广泛关注。

　　传统的气体检测大多采用单气体检测方式， 即每测量一种气体需要一种测量仪表。用一种仪器能够进行多种气体的检测和识别是气体检测仪的发展趋势，而本设计采用酒精传感器、甲烷传感器、一氧化碳传感器等多种气体传感器组成传感器阵列，通过传感器阵列能把气体中的特定成分检测出来，并将其转化为电信号，然后采用ADC0809 将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，运用AT89C51 进行数据处理和计算，并通过LED 显示气体种类和浓度信息，这样就实现了对多种气体的定性识别和检测。

　　1 硬件电路设计

　　本设计硬件电路由数据采集、数据转换、数据处理、结果显示和报警等部分组成，涉及的芯片有AD0809 模数转换芯片、AT89C51单片机、SUN7474频率发生器以及一些气体传感器、驱动电路、复位电路和LED 显示模块。系统的功能框图如图1 所示。

图1 系统功能框图

　　1.1 气体传感器阵列

　　气体传感器阵列是电子嗅觉系统的关键组成单元，相当于初级嗅觉神经元，由具有广谱响应特性、交叉灵敏度较大、对不同气味/气体有不同灵敏度的气敏元件组成。

　　气体传感器是组成气体传感器阵列的核心器件。气体传感器是一种把气体中的特定成分检测出来，并将其转化为电信号的器件。通常，气体传感器阵列可以采用数个单独的气体传感器组合而成，并采用集成工艺制作，体积小，功耗低，便于信号的集中采集与处理。单个气体传感器与传敏阵列在特性上有质的区别，单个气体传感器对气味/ 气体的响应可用强度来表示，而气敏传感器阵列除了各个传感器的响应外，在全部传感器组成的多维空间中形成响应模式，在环境条件一定的情况下，阵列上的响应模式与其激励是一一对应的，而这正是该系统能对多种气味和气体进行辨识的关键所在。

　　本设计要求实现对酒精、甲烷、一氧化碳气体的定性和定量分析，首先最重要的工作是选择合适的传感器，通过对性能、可实现性、价格等的对比，针对酒精气体，选择的是MQ-303A酒精传感器，针对甲烷气体，采用的是MQ-4 半导体气体传感器，针对一氧化碳气体，选择的是V-40 一氧化碳传感器，由这三种传感器组成传感器阵列。