基于stm32的so2浓度传感器设计【字数：11314】
近年来，我国工业发展十分迅速，很多国外的原料生产线也迁往中国，但这也使我国的环境面临一个严峻的考验。电化学气体传感器是基于电化学控制的电位电解的基本原理，电极保持在选定的电位（某一电位的不同气体的反应信号较大），测量的气体在电极上进行氧化还原反应，并且产生的电流与气体浓度成比例，从而可以实现精确的定量检测，它在很宽的浓度范围内具有良好的线性关系，因此测量准确度高，并且尺寸小、易于维护，可现场连续检测，所以在多个行业中得到了推广应用。本文的研究内容是基于电化学传感器的SO2浓度传感器，系统主要是以STM32F103C8T6单片机为控制器，能够实现周围二氧化硫浓度的测量，通过I-V转换把由二氧化硫传感器转换的弱电流信号转换成电压信号，然后通过多量程、高精度的A/D转换器，将二氧化硫浓度信号以数据的形式存储到微控制器中，最后在数码管上显示出来。
目录
1.绪论 1
1.1研究背景 1
1.2研究目的及意义 1
1.3研究现状及趋势 2
1.4研究内容 2
2.系统设计概论 4
2.1 SO2浓度测量方法 4
2.2系统元件选型 5
2.2.1 SO2传感器介绍 5
2.2.2 420mA工业接口 6
2.3系统结构设计 7
2.4本章小结 7
3.硬件电路设计 8
3.1传感器模块 8
3.1.1 等电位电路 8
3.1.2 IV转换电路 9
3.1.3电压放大电路（极性可切换） 9
3.1.4报警电路 10
3.1.5调零电路 10
3.2 420mA接口电路 11
3.3 STM32单片机模块 12
3.3.1 STM32F103C8T6简介 12
3.3.2复位电路 13
3.3.3电源管理电路 14
3.3.4 A/D转换模块 14
3.4显示模块 14
3.5本章小结 15
4.系统软件设计 16
4.1编程环境 16
4.2处理器控制 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
程序 17
4.2.1模数转换设计 17
4.2.2显示模块设计 18
4.3本章小结 21
5.系统调试及结果分析 22
5.1调试过程 22
5.1.1 SO2传感器模块 22
5.1.2系统调试 25
5.2本章小结 25
6.总结 26
参考文献 27
致谢 29
1.绪论
1.1研究背景
近年来，随着工业的发展，环境污染问题也是日益严重，其中二氧化硫是最常见、最简单、有刺激性的硫氧化物，大气的主要污染物之一。当火山爆发时会释放出这种气体，并且在许多化工过程中也会产生二氧化硫。由于硫通常存在于煤和石油中，因此在燃烧过程中会形成二氧化硫。当二氧化硫溶解在水中时，就会形成亚硫酸。如果在PM2.5存在下进一步氧化亚硫酸，则可快速有效地生成硫酸（酸雨的主要成分）。2017年10月27日，二氧化硫成为世界卫生组织国际癌症研究机构发布的三种致癌物质之一。
1.2研究目的及意义
经济发展丰富了人们的物质生活，但随着人类生活水平的不断提高，全球环境的破坏也越来越严重。空气污染、水污染、土壤污染等一系列环境问题已经出现在人类社会发展的道路上。这些环境问题与人类生存密切相关，其严重程度指数远远超过了社会工业的发展和人们对物质需求的满足。
工业废水排放，生活污水排放和大量化学肥料、农药和除草剂的使用造成严重的水污染，危害人类健康，破坏生态环境的平衡。土壤污染降低了作物产量，阻止了植物的生存，导致了大规模的土壤侵蚀。工业生产的废气随意排放，家庭炉灶和供暖锅炉的废气不受控制，汽车尾气的爆炸性排放也造成了严重的空气污染。中国的空气污染程度尤其严重，严重影响了中国的经济发展和人民的健康。
据统计，全国主要城市的空气质量不是很理想。全国只有一个重点城市拥有良好的空气质量，不到一个城市的空气质量污染较少。许多重工业城市的空气质量受到轻微污染，部分地区已达到严重污染水平，如乌鲁木齐、南昌等。
大气保护迫在眉睫，世界各地都采取了积极行动，监测环境数据是第一步。二氧化硫是大气污染的主要污染物，应多加检测。
1.3研究现状及趋势
在《2015 中国环境状况公报》中指出：全年实行大气监测的338个城市中，
根据空气质量指数，只有21.6%的城市环境空气质量符合标准；不达标率高达 78.4%。目前，虽然中国部分城市的空气质量略有提高，但许多城市的污染情况依然严峻。我国是一个以煤和石油等能源为主的发展中国家 ；有关部门指出，中国的煤炭消费总量占中国一次能源消费的 65.7%，约为37亿吨。工业领域的用煤行业有很多，如电力行业、冶金行业和钢铁行业等，且煤炭一般通过燃烧的方式被使用，在该过程中，不可避免地排出大量的废气污染物，例如二氧化硫、颗粒物质、氮氧化物、二氧化碳等。
中国排放的大量空气污染物使得控制空气污染变得困难。2005年的排放量大概估测为25.49百万吨。自2000年以来，排放量增加了27%，几乎与美国在1980年的排放量相等。据统计，2012年中国的二氧化硫排放量位居世界第二。
从二氧化硫浓度检测开始，我们可以清楚地了解当天二氧化硫的局部浓度。此外，国家还制定了一些减少二氧化硫排放的法律法规，通过燃烧低硫煤、关闭小火电机组、节约能源和减少烟气脱硫，2007年，中国的排放量为3660万吨，而且一直在以840万吨/年的轨迹下降。而到了2016年的时候，其排放水平是2005年的26%。
从二氧化硫浓度监测的发展趋势来看，一方面，在二氧化硫浓度监测的情况下，我们可以清楚地知道二氧化硫浓度是否超标，并已实施了一些新的规定，但这些新规定中存在许多不合理的方面，需要进一步完善；另一方面，二氧化硫浓度监测还没有向公众普及，很多人还没有意识到二氧化硫和二氧化硫的危害形成，也导致了群众对这方面的不了解和不关心。
1.4研究内容
在本文中，STM32F103C8T6单片机用作控制系统，把二氧化硫传感器的微弱电流信号先转换成电压信号，再经过A/D转换成数据存储在MCU中，最后通过数码管显示出来。
目录
1.绪论 1
1.1研究背景 1
1.2研究目的及意义 1
1.3研究现状及趋势 2
1.4研究内容 2
2.系统设计概论 4
2.1 SO2浓度测量方法 4
2.2系统元件选型 5
2.2.1 SO2传感器介绍 5
2.2.2 420mA工业接口 6
2.3系统结构设计 7
2.4本章小结 7
3.硬件电路设计 8
3.1传感器模块 8
3.1.1 等电位电路 8
3.1.2 IV转换电路 9
3.1.3电压放大电路（极性可切换） 9
3.1.4报警电路 10
3.1.5调零电路 10
3.2 420mA接口电路 11
3.3 STM32单片机模块 12
3.3.1 STM32F103C8T6简介 12
3.3.2复位电路 13
3.3.3电源管理电路 14
3.3.4 A/D转换模块 14
3.4显示模块 14
3.5本章小结 15
4.系统软件设计 16
4.1编程环境 16
4.2处理器控制 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
程序 17
4.2.1模数转换设计 17
4.2.2显示模块设计 18
4.3本章小结 21
5.系统调试及结果分析 22
5.1调试过程 22
5.1.1 SO2传感器模块 22
5.1.2系统调试 25
5.2本章小结 25
6.总结 26
参考文献 27
致谢 29
1.绪论
1.1研究背景
近年来，随着工业的发展，环境污染问题也是日益严重，其中二氧化硫是最常见、最简单、有刺激性的硫氧化物，大气的主要污染物之一。当火山爆发时会释放出这种气体，并且在许多化工过程中也会产生二氧化硫。由于硫通常存在于煤和石油中，因此在燃烧过程中会形成二氧化硫。当二氧化硫溶解在水中时，就会形成亚硫酸。如果在PM2.5存在下进一步氧化亚硫酸，则可快速有效地生成硫酸（酸雨的主要成分）。2017年10月27日，二氧化硫成为世界卫生组织国际癌症研究机构发布的三种致癌物质之一。
1.2研究目的及意义
经济发展丰富了人们的物质生活，但随着人类生活水平的不断提高，全球环境的破坏也越来越严重。空气污染、水污染、土壤污染等一系列环境问题已经出现在人类社会发展的道路上。这些环境问题与人类生存密切相关，其严重程度指数远远超过了社会工业的发展和人们对物质需求的满足。
工业废水排放，生活污水排放和大量化学肥料、农药和除草剂的使用造成严重的水污染，危害人类健康，破坏生态环境的平衡。土壤污染降低了作物产量，阻止了植物的生存，导致了大规模的土壤侵蚀。工业生产的废气随意排放，家庭炉灶和供暖锅炉的废气不受控制，汽车尾气的爆炸性排放也造成了严重的空气污染。中国的空气污染程度尤其严重，严重影响了中国的经济发展和人民的健康。
据统计，全国主要城市的空气质量不是很理想。全国只有一个重点城市拥有良好的空气质量，不到一个城市的空气质量污染较少。许多重工业城市的空气质量受到轻微污染，部分地区已达到严重污染水平，如乌鲁木齐、南昌等。
大气保护迫在眉睫，世界各地都采取了积极行动，监测环境数据是第一步。二氧化硫是大气污染的主要污染物，应多加检测。
1.3研究现状及趋势
在《2015 中国环境状况公报》中指出：全年实行大气监测的338个城市中，
根据空气质量指数，只有21.6%的城市环境空气质量符合标准；不达标率高达 78.4%。目前，虽然中国部分城市的空气质量略有提高，但许多城市的污染情况依然严峻。我国是一个以煤和石油等能源为主的发展中国家 ；有关部门指出，中国的煤炭消费总量占中国一次能源消费的 65.7%，约为37亿吨。工业领域的用煤行业有很多，如电力行业、冶金行业和钢铁行业等，且煤炭一般通过燃烧的方式被使用，在该过程中，不可避免地排出大量的废气污染物，例如二氧化硫、颗粒物质、氮氧化物、二氧化碳等。
中国排放的大量空气污染物使得控制空气污染变得困难。2005年的排放量大概估测为25.49百万吨。自2000年以来，排放量增加了27%，几乎与美国在1980年的排放量相等。据统计，2012年中国的二氧化硫排放量位居世界第二。
从二氧化硫浓度检测开始，我们可以清楚地了解当天二氧化硫的局部浓度。此外，国家还制定了一些减少二氧化硫排放的法律法规，通过燃烧低硫煤、关闭小火电机组、节约能源和减少烟气脱硫，2007年，中国的排放量为3660万吨，而且一直在以840万吨/年的轨迹下降。而到了2016年的时候，其排放水平是2005年的26%。
从二氧化硫浓度监测的发展趋势来看，一方面，在二氧化硫浓度监测的情况下，我们可以清楚地知道二氧化硫浓度是否超标，并已实施了一些新的规定，但这些新规定中存在许多不合理的方面，需要进一步完善；另一方面，二氧化硫浓度监测还没有向公众普及，很多人还没有意识到二氧化硫和二氧化硫的危害形成，也导致了群众对这方面的不了解和不关心。
1.4研究内容
在本文中，STM32F103C8T6单片机用作控制系统，把二氧化硫传感器的微弱电流信号先转换成电压信号，再经过A/D转换成数据存储在MCU中，最后通过数码管显示出来。
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