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NDIR红外气体探测器的嵌入式软件设计

更新时间：2020-03-18 15:37:56 大小：2M 上传用户：songhuahua查看TA发布的资源 标签：ndir红外气体探测器嵌入式 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

甲烷、乙烷等碳氢类气体广泛存在于石油化工、煤炭矿业的生产过程中，由于它们有易燃易爆的特性，所以是一种不容忽视的安全隐患；而像甲烷同样是一种温室气体，扩散到大气中使温室气体浓度增加，导致全球变暖加剧。因此，开发一种能够实时、准确监测碳氢类气体浓度的仪器，对保护人民生命财产安全、保护地球生态环境有重要的意义。

  NDIR红外探测器是一种基于红外吸收光谱原理，以朗伯-比尔定律为根据而开发的可燃气体探测系统。传统的催化燃烧式气体探测器具有选择性差、易中毒、使用寿命短等缺点，而NDIR红外探测器则具有选择性好、稳定性好、灵敏度高、响应速度快、使用寿命长等诸多优点，可以实现对气体浓度的在线、非接触测量。

  本文首先在朗伯—比尔定律的基础上，分析了红外光检测气体浓度的可行性，为探测器的开发提供理论依据。在接下去的光路系统设计中，我们对系统中所采用的光源、传感器、气室等光学部件进行了比较和分析，从而选择出了合适的光学部件，并从整体结构上确定了单光源对射式作为光路的方案，完成对光学系统的设计。

  一个完整的系统离不开硬件和软件上的相辅相成。在硬件上，本文结合光源和探测器的信号特征，对几个硬件模块包括光源驱动、信号处理、AD采样与转换、MCU输出做了简单的介绍。

  本文将重点介绍系统基于 STM32F407单片机总体的嵌入式软件设计，STM32F407是意法半导体公司（ST）所研发的基于Cortex-M4内核的32位单片机，具有丰富的资源，完全满足探测器开发应用过程中涉及到的要求。围绕STM32F407主处理器，根据探测器的需求，本文在软件上设计了光源驱动模块、SPI通信模块、信号采样处理模块、Modbus通信模块、报警模块等模块，从而保证整个系统能够准确的运行。

  最后针对所设计的软件对各模块进行了相应的测试，以保证软件设计的正确性，并结合具体的气体浓度实验对整机性能做了一些指标上的考量。最后进行了误差来源的理论分析。

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