【摘要】：工業(yè)發(fā)展所帶來的污染越來越嚴(yán)重,尤其是以氣體污染對人類的健康危害最為嚴(yán)重。同時,室內(nèi)裝修等引起的“室內(nèi)空氣污染”給人們帶來的疾病正引起各個國家的高度重視。空氣污染對人體健康危害很大,易引起呼吸道疾病,例如高濃的度污染可造成急性中毒或者死亡,長時期的低濃度污染會導(dǎo)致慢性支氣管炎、肺癌、肺氣腫及支氣管哮喘等病癥,有些污染物還損害肺的血色素的輸氧機(jī)能和換氣機(jī)能。因此對有毒有害氣體進(jìn)行定期、快速、有效的檢測顯得極為重要。 本文在綜合分析了國內(nèi)外氣體傳感檢測技術(shù)的基礎(chǔ)之上,根據(jù)化學(xué)陣列傳感指紋特性原理,利用嵌入式ARM-Linux技術(shù),提出了一種能實(shí)現(xiàn)快速、痕量、高準(zhǔn)確性檢測的便攜式有毒有害氣體檢測儀。 本文設(shè)計(jì)的氣體檢測儀是密閉式氣體檢測系統(tǒng),氣體采集模塊將待測有毒有害氣體泵入反應(yīng)氣室,通過觸摸界面控制攝像頭采集其和氣室中化學(xué)傳感陣列芯片的反應(yīng)圖像信息,經(jīng)過S3C2440處理后,獲取待測毒氣的信息并進(jìn)行顯示和可選擇性存儲。本文主要研究了檢測系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)部分,完成了以下幾個方面的研究工作: 1.根據(jù)毒氣檢測的實(shí)際需求,基于模塊化的設(shè)計(jì)思路,采用上下位機(jī)結(jié)合的方式,設(shè)計(jì)了檢測儀整體硬件電路。上位機(jī)以嵌入式ARM9(S3C2440A)為核心,設(shè)計(jì)了圖像采集模塊、LCD觸摸顯示模塊、存儲模塊、串行通信模塊及電源模塊等;下位機(jī)以PIC16F877為MCU核心,設(shè)計(jì)了氣體采樣模塊、條件監(jiān)控模塊、光照模塊、通信模塊等。通過上下位機(jī)的協(xié)作完成毒氣的檢測。 2.完成了嵌入式ARM-Linux開發(fā)平臺搭建和開發(fā)環(huán)境的建立,引導(dǎo)程序編寫及內(nèi)核裁剪,設(shè)計(jì)了驅(qū)動程序及部分的應(yīng)用軟件;在MPLAB 8.0環(huán)境下完成下位機(jī)驅(qū)動程序的編寫和調(diào)試。 3.完成上下位機(jī)的聯(lián)機(jī)調(diào)試,根據(jù)毒氣檢測儀的技術(shù)指標(biāo)和硬件設(shè)備外部特性,采用AUTOCAD設(shè)計(jì)該儀器的組裝模型圖,并實(shí)際完成了設(shè)備組裝和調(diào)試。 4.對檢測設(shè)備進(jìn)行了部分典型氣體的檢測,掌握了儀器的使用方法和實(shí)驗(yàn)條件的調(diào)控,積累了經(jīng)驗(yàn),通過大量的實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了儀器的有效性。 5.運(yùn)用氣體檢測設(shè)備對庚醛、氨氣、苯、對二甲苯、氯氣、二氧化硫等進(jìn)行了測試,并對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,證明了檢測結(jié)果的有效識別性。 最后總結(jié)了自己的研究工作,并提出氣體檢測設(shè)備下一步可完善之處。
【圖文】：

統(tǒng)和以 PIC16F877 為核心的微控制下位機(jī)系統(tǒng)。嵌入式上體監(jiān)控部分，主要組成部分包括圖像采集模塊、圖像顯示D、及外接 USB 存儲設(shè)備）、串行通信（上位機(jī)和下位機(jī)的板和 PC 機(jī)的聯(lián)機(jī)通信），主要實(shí)現(xiàn)氣體檢測過程中微陣列采集、處理、實(shí)時的顯示以及可選擇性的存儲，同時，通下位機(jī)的控制和數(shù)據(jù)傳輸，另外一個串口還能實(shí)現(xiàn)在線調(diào)微控制系統(tǒng)作為嵌入式 AMR9 上位機(jī)的輔助控制系統(tǒng)，，主控部分（溫度監(jiān)測及其驅(qū)動模塊；濕度、流量監(jiān)測及驅(qū)動氣路采樣模塊、可控光照模塊、散熱模塊及通信模塊，主反應(yīng)氣室內(nèi)部的實(shí)時條件監(jiān)測、氣路中待測氣體的流動情源的產(chǎn)生、整個檢測儀內(nèi)部產(chǎn)熱的排解及和嵌入式上位機(jī)還設(shè)計(jì)有報(bào)警模塊，當(dāng)待測氣體濃度超過安全閾值時對人圖如圖 2.1 所示。

比較繁瑣。本文選用的數(shù)字?jǐn)z像頭則可直接捕捉 口或串并口傳輸?shù)酱鎯υO(shè)備或計(jì)算機(jī)里面進(jìn)行處理。頭核心是鏡頭，現(xiàn)主要有兩種感光器件鏡頭：CCD（電荷耦合器屬氧化物半導(dǎo)體）。比較而言，CMOS 價格低，功耗小，現(xiàn)目多采用影像光源自動增益補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，自動白平衡、亮度控制和度及伽馬矯正等先進(jìn)影像控制技術(shù)，可接近 CCD 攝像頭效S 圖像傳感器相比于 CCD 圖像傳感器具有以下優(yōu)點(diǎn)：度快：CMOS 上可直接加入許多復(fù)雜功能處理信息，而不用后再處理，省去了中間轉(zhuǎn)換過程，因此，CMOS 速度極快。素密度高：CCD 傳感器的像素密度不能像 CMOS 那樣高，低片放大到一定尺寸后成像質(zhì)量就明顯下降，而由 CMOS 傳感量高，放大后像質(zhì)仍然很好。溫：CMOS 傳感器在工作時溫度低，可滿足連續(xù)拍照要求。低的代價，更高的成品率。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TP368.1;R122.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2690602