我国每年都发生多起室内一氧化碳中毒死亡事故,其他各种室内一氧化碳中毒事故也频繁发生,一氧化碳已成为危害人们身体健康的一大杀手。
少量一氧化碳中毒的症状并不明显,很多人开始以为自己得了感冒,但长期如此,就会造成积蓄性的中毒,出现头晕、乏力、恶心等症状。因此,针对目前的实际需要,设计了超低功耗、高可靠性、高适应性、高灵敏性、低成本性的一氧化碳报警器。该报警器的核心部分由性能优越的MSP430F147和高灵敏性的电化学传感器NT-C0-6D构成。
1硬件系统设计
1.1 电化学传感器NT-Co一6D
报警器选择了电化学气体传感器NT-C0-6D,他采用了3个多孔性电极进行一氧化碳浓度的测量一氧化碳报警器,有效地防止了电解液的泄漏。该传感器具有反应时间短(
1.2 MSP430F147微控制器
报警器选择MSP430F147作为控制器,其共有5种低功耗工作模式(LPM0~LPM4)和1个激活模式(AM),本系统选用其中的4种低功耗模式LPM0,LPM2,LPM3和LPM4进行工作。其中对MSP430F147的功耗控制是通过系统交替工作于高、低速2种时钟和通过软件设置其不同工作模式来完成,在电源电压为3.O V时,各种模式和其工作电流分别为AM:340 μA;LPM0:70μA;LPM2:17 μA;LPM3:2μA;LPM4:O.1 μA。任何低功耗的模式都可以由任何的中断唤醒,从而回到激活模式,且转换时间低于6 μs。利用MSP430F147的高集成度二氧化硫检测仪,可与电源管理电路、时钟电路、外部存储器、复位电路和反馈电路等联合使用。
1.3 ICL7663管理电路
报警器选择了ICL7663管理电路作为电源管理控制系统,其静态工作电流只有10μA,输入电压范围为1.5~16 V一氧化碳报警器,输出电压范围为1.3~16 V二氧化碳报警器,由于他的功耗极低,非常适合该报警器的要求。硬件电路如图1所示。
1.4 时钟电路简介
本系统配置2个外部时钟源,一个为低速的辅助时钟(ACLK),一个为高速的主时钟(MCLK),其中ACLK时钟源搭配的是32.768 Hz的手表晶振,他可以为报警器提供稳定的时间基准,还可以降低微控制器的功耗,而为MCLK时钟源配置4 MHz的晶振,采用此电路作为微控制器的外部时钟源部分。
1.5 X25045外部存储器和复位电路简介
参照报警器的功能要求一氧化碳报警器,选用X25045作为报警器的外部存储器和复位电路。X25045将E2PROM、看门狗定时器、电压监控3种功能组合在单个芯片内,集成度高,大大简化了电路设计,缩小了报警器的整体体积,降低了功耗和成本;而且还可以拓展看门狗定时器的功能--可根据不同的要求,对其进行不同的定时没置,而当报警器系统出现故障时,利用其中的复位功能,可慢报警器恢复正常工作,提高了报警器的稳定性。
1.6 D-AB反馈电路简介
为了尽可能地完善报警器的功能,保障其工作状态,设计D-AB电路作为报警器的反馈控制电路部分,其可以分为信号选择分配系统D和浓度反馈控制系统B 3部分,其中D系统主要由脉冲发生器构成,A,B系统共用一个双二一四译码器74LS139,以便进行相应反馈调节。该反馈电路原理简单、元件数目很少、且都是集成器件、体积小、功耗极低、稳定性高、成本低。
整个硬件系统的原理如图2所示。
2软件系统设计
一氧化碳传感器将所测得的浓度数据ω传送到微处理器,并将其和设定值β1,β2,β3相比较:当ω
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