基于stm32的no气体传感器设计【字数：14190】
摘 要社会的发展使得NO气体的使用越来越多，随之伴随而来的便是越来越可能会发生的NO气体的泄漏。如果不及时检测到NO气体泄漏，且其浓度不断升高，当浓度值超过一定限制值时，它极有可能引起火灾，爆炸和其他安全事故，带来巨大的生命和财产的损失。因此，研制能够在线实时监测并且性能稳定、测量精度高的NO气体传感器迫在眉睫。本文的研究内容是基于电化学传感器的NO气体传感器，把STM32当作主微控制器，通过这样实现对NO气体的实时在线监测。如若将NO气体传感器的微弱电流转换成电压信号，便需要通过I/V转换来实现，利用STM32单片机作为开发板实现A/D转换，以数据的模式传到上位机。该设计根据MODBUS协议通过RS485接口实现数据通讯。
A/D conversion 目录
1.绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2研究目的和意义 1
1.3国内外研究现状 2
1.4主要任务安排 2
2.系统设计方案 4
2.1系统设计要求和技术指标 4
2.2 系统硬件选型 5
2.2.1传感器选型 5
2.2.2单片机选型 6
2.2.3通讯接口 7
2.3 系统总体设计方案 8
3.系统硬件设计 10
3.1 传感器模块 10
3.1.1 I/V转换电路 10
3.1.2电压放大电路 10
3.1.3报警电路 11
3.1.4调零电路 11
3.2 STM32F103C8T6单片机 12
3.2.1 STM32F103C8T6系列单片机系列概述 12
3.2.2晶振电路 13
3.2.3复位电路 13
3.3 数据传输模块 14
3.3.1 RS485总线 14
3.3.2 RS485电路原理图和描述 15
4.系统软件设计 17
4.1 气体浓度测量程序设计 17
4.1.1 A/D转换模块介绍 17
4.1.2 A/D转换模块控制程序设计 18
4.2 M *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
odbus通信功能程序设计 20
4.2.1 移植FreeModbus 21
4.2.2 配置FreeModbus的功能函数 23
5.系统调试 26
结束语 28
致谢 29
参考文献 30
1.绪论
1.1 研究背景
科学在进步，社会在发展。越来越多的NO气体作为能源在化工和我们的日常生活中都有着重大的影响。但与此同时，NO无色无味还有毒，很难被人们察觉，容易给人们带来安全隐患。为了减小我们财产和人身安全的伤害，进一步地探寻如何避免NO气体泄漏造成的危害就变得尤为重要。因而，在我们的日常生产生活中，一定要及时有效地对其进行实时检查，测量。要想让工业安全和人身财产安全都能得到保障，就需要能够尽早发现隐藏的事故问题，并且及时采取相应措施以避免事故的发生。
1.2研究目的和意义
NO气体的使用十分广泛，在工业生产和日常生活中随处可见它的踪迹。但是同时，NO泄露带来的危害也很巨大，首先NO无色无味，很难被人们察觉；其次，它是有毒有害气体，当它接触人的表面肌肤时，有着强氧化性，能够灼伤人们的肌肤；吸入呼吸道后，危害更大，长期少量吸入相当于慢性毒药，它会跟氧气发生反应变成NO2刺激呼吸道，慢慢神经变得衰弱。短期大量吸入的话人体会出现咳嗽、呕吐甚至呼吸困难等状态。NO还会对大气跟土壤带来环境的破坏。NO是助燃易爆产品，运输以及储存过程中极容易引发安全事故。如果操作不当或者没有密封好，都很有可能发生气体泄漏，不仅设备有所损坏，对人体跟环境也会带来严重危害，甚至损伤人体生命和社会财产。
最常见的便是工业气体液氮的爆炸引发安全事故。2018年，新疆吐鲁番恒泽煤化公司对油气管道进行检查维修作业时突发保障，导致死亡人数3人，重伤人员一名。今年前段时间一时轰动的江苏盐城响水化工企业液氮爆炸，确认78人死亡，伤员566人。种种现象可见，NO气体泄漏的问题十分严重，一定要及时准确地检测NO气体是否超过标定的规范极限，只有这样人们的生命财产安全和工业上的安全才能够得到更好的保障。
因为人们对NO气体的关注度逐渐提高，相应的方法也越来越多，有红外光学型、热导型、电化学型等。其中，电化学传感器因为测试速度快、占用空间小、能够在线实时连续监测的优点以及比大多数其他气体检测技术更经济而被人们广泛使用。但它也存在使用期限短，温度范围有限，灵敏度交叉性范围大等缺点。所以，在实际生活中需要找到一个气体传感器可供人们良好选择，这一难题需要研究人员进行仔细地辨识、比较、分类和判断以此开展相关工作来更好地提高气体传感器的优良性，以便人们更好地开发利用。
1.3国内外研究现状
近年来， NO气体传感器的应用领域范围愈发广泛，相应的研究也愈加深化。研究领域适用度也高，并且愈加小型、功耗越来越低、能容纳原件的数目越来越多。上世纪，国内为了加快重工业的发展，对气体排放的限值门槛很低，相应的有害气体的排放也愈加严重，对大气的污染远远超过世界标准警戒值。伴随人们生活水平的不断提高，对空气质量的要求和对环境的重视度也在不断提高。国外从上世纪就开始加强对气体传感器的研究,并且发展十分迅速。一方面人们对气体传感器安全性能的意识不断增强,另一方面政府安全法规的加强也推动了它的发展。
国外的工业化很早便发展起来，中国工业的标准是在详细调研国外标准的基础上进行编订。日本、美国、欧洲等发达国家很早之前便开始加强对气体传感器的研究，有着多年的历史。无论在研制上还是性能上,均遥遥领先。欧洲政府为了推进传感器市场的发展，不仅跟生产企业大力合作，而且还在国内外进行大力推广,他们的燃气泄漏和爆炸事故的概率远远低于其他国家。他们所研制的传感器不仅响应速度快而且性能良好、容易分辨、使用年限长。
A/D conversion 目录
1.绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2研究目的和意义 1
1.3国内外研究现状 2
1.4主要任务安排 2
2.系统设计方案 4
2.1系统设计要求和技术指标 4
2.2 系统硬件选型 5
2.2.1传感器选型 5
2.2.2单片机选型 6
2.2.3通讯接口 7
2.3 系统总体设计方案 8
3.系统硬件设计 10
3.1 传感器模块 10
3.1.1 I/V转换电路 10
3.1.2电压放大电路 10
3.1.3报警电路 11
3.1.4调零电路 11
3.2 STM32F103C8T6单片机 12
3.2.1 STM32F103C8T6系列单片机系列概述 12
3.2.2晶振电路 13
3.2.3复位电路 13
3.3 数据传输模块 14
3.3.1 RS485总线 14
3.3.2 RS485电路原理图和描述 15
4.系统软件设计 17
4.1 气体浓度测量程序设计 17
4.1.1 A/D转换模块介绍 17
4.1.2 A/D转换模块控制程序设计 18
4.2 M *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
odbus通信功能程序设计 20
4.2.1 移植FreeModbus 21
4.2.2 配置FreeModbus的功能函数 23
5.系统调试 26
结束语 28
致谢 29
参考文献 30
1.绪论
1.1 研究背景
科学在进步，社会在发展。越来越多的NO气体作为能源在化工和我们的日常生活中都有着重大的影响。但与此同时，NO无色无味还有毒，很难被人们察觉，容易给人们带来安全隐患。为了减小我们财产和人身安全的伤害，进一步地探寻如何避免NO气体泄漏造成的危害就变得尤为重要。因而，在我们的日常生产生活中，一定要及时有效地对其进行实时检查，测量。要想让工业安全和人身财产安全都能得到保障，就需要能够尽早发现隐藏的事故问题，并且及时采取相应措施以避免事故的发生。
1.2研究目的和意义
NO气体的使用十分广泛，在工业生产和日常生活中随处可见它的踪迹。但是同时，NO泄露带来的危害也很巨大，首先NO无色无味，很难被人们察觉；其次，它是有毒有害气体，当它接触人的表面肌肤时，有着强氧化性，能够灼伤人们的肌肤；吸入呼吸道后，危害更大，长期少量吸入相当于慢性毒药，它会跟氧气发生反应变成NO2刺激呼吸道，慢慢神经变得衰弱。短期大量吸入的话人体会出现咳嗽、呕吐甚至呼吸困难等状态。NO还会对大气跟土壤带来环境的破坏。NO是助燃易爆产品，运输以及储存过程中极容易引发安全事故。如果操作不当或者没有密封好，都很有可能发生气体泄漏，不仅设备有所损坏，对人体跟环境也会带来严重危害，甚至损伤人体生命和社会财产。
最常见的便是工业气体液氮的爆炸引发安全事故。2018年，新疆吐鲁番恒泽煤化公司对油气管道进行检查维修作业时突发保障，导致死亡人数3人，重伤人员一名。今年前段时间一时轰动的江苏盐城响水化工企业液氮爆炸，确认78人死亡，伤员566人。种种现象可见，NO气体泄漏的问题十分严重，一定要及时准确地检测NO气体是否超过标定的规范极限，只有这样人们的生命财产安全和工业上的安全才能够得到更好的保障。
因为人们对NO气体的关注度逐渐提高，相应的方法也越来越多，有红外光学型、热导型、电化学型等。其中，电化学传感器因为测试速度快、占用空间小、能够在线实时连续监测的优点以及比大多数其他气体检测技术更经济而被人们广泛使用。但它也存在使用期限短，温度范围有限，灵敏度交叉性范围大等缺点。所以，在实际生活中需要找到一个气体传感器可供人们良好选择，这一难题需要研究人员进行仔细地辨识、比较、分类和判断以此开展相关工作来更好地提高气体传感器的优良性，以便人们更好地开发利用。
1.3国内外研究现状
近年来， NO气体传感器的应用领域范围愈发广泛，相应的研究也愈加深化。研究领域适用度也高，并且愈加小型、功耗越来越低、能容纳原件的数目越来越多。上世纪，国内为了加快重工业的发展，对气体排放的限值门槛很低，相应的有害气体的排放也愈加严重，对大气的污染远远超过世界标准警戒值。伴随人们生活水平的不断提高，对空气质量的要求和对环境的重视度也在不断提高。国外从上世纪就开始加强对气体传感器的研究,并且发展十分迅速。一方面人们对气体传感器安全性能的意识不断增强,另一方面政府安全法规的加强也推动了它的发展。
国外的工业化很早便发展起来，中国工业的标准是在详细调研国外标准的基础上进行编订。日本、美国、欧洲等发达国家很早之前便开始加强对气体传感器的研究，有着多年的历史。无论在研制上还是性能上,均遥遥领先。欧洲政府为了推进传感器市场的发展，不仅跟生产企业大力合作，而且还在国内外进行大力推广,他们的燃气泄漏和爆炸事故的概率远远低于其他国家。他们所研制的传感器不仅响应速度快而且性能良好、容易分辨、使用年限长。
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