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摘 要

医用氧在医疗行业处于一个非常重要的位置，不管是用于急救还是正常保健，医用氧的都有严格的纯度要求和较为庞大的需求量。而分子筛制氧机是目前制造医用氧的主流手段，因此其制造的医用氧的质量将会直接关系的治疗结果和生命健康。

本文对医用分子筛制氧机的工作性能进行检测，设计一种以STM32单片机为控制器的气体检测系统，可以同时检测氧气，一氧化碳，二氧化碳三种气体，并根据医用分子筛制氧设备的相关规范要求，选用电化学传感器来检测氧气和一氧化碳浓度，选用红外线气体传感器来检测二氧化碳浓度。设计主要分为两块，首先是硬件电路的设计，其中包括主控芯片外围电路、通道选择及AD转换电路、传感器接口电路、电源电路，并绘制原理图及PCB图。以及软件电路的设计，制氧机检测仪由信号采集处理进入单片机、气体浓度结果换算并输出、LCD接收显示数据几部分构成，主要涉及到对定时器、数模转换器、通用接口设置的操作。

测试结果表明该系统可以直观的得知所测的三种气体浓度值。在文章的末尾提出了设计中的一些改进和要求。

关键词：STM32 气体检测 传感器

Design and Implementation of Oxygen Generator Detector

Abstract

Medical oxygen is in a very important position in the medical industry. Whether it is used for emergency or normal health care, medical oxygen has strict purity requirements and a relatively large demand. The molecular sieve oxygen generator is currently the mainstream method of manufacturing medical oxygen, so the quality of the medical oxygen produced by it will be directly related to the treatment results and life health.

This article takes the medical molecular sieve oxygen generator as the gas detection object, designing a gas detection system using STM32 single-chip microcomputer as the controller, which can simultaneously detect the three gases of oxygen, carbon monoxide and carbon dioxide, and according to the relevant specifications of the medical molecular sieve oxygen generator, Infrared sensors and electrochemical sensors are used to detect gas concentration. Mainly designed the hardware circuit, including the peripheral circuit of the main control chip, the sensor interface circuit, the selection conversion circuit, the power supply circuit, drawing the schematic diagram and PCB diagram. As well as software circuit design, the detector is composed of signal acquisition, gas concentration calculation, and LCD display. It mainly involves the operation of the timer, digital-to-analog converter, and general interface settings.

The test results show that the system can intuitively know the measured three gas concentration values. Some improvements and requirements in the design are put forward at the end of the article.

Key Words: STM32; Gas detector; Sensor

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景与意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1气体检测仪国内外现状 2

1.2.2医用仪器国内外现状 2

1.2.3制氧机国内外现状 3

1.3本文的主要工作 4

第二章 制氧机检测仪的系统总体设计 5

2.1气体检测仪概述及总体方案设计 5

2.2气体检测原理 5

2.2.1电化学传感器工作原理 6

2.2.2红外气体传感器工作原理 6

2.3技术指标及传感器选型 7

2.3.1技术指标 7

2.3.2传感器类型选择 7

第三章 制氧机检测仪的硬件设计 9

3.1微控制器 9

3.1.1微控制器的选型 9

3.1.2 STM32F103VCT6外围电路设计 9

3.2电源电路 10

3.3传感器接口电路 11

3.3.1电化学传感器接口电路 11

3.3.2红外气体传感器接口电路 12

3.4通道选择及AD转换电路 13

3.5 PCB板设计 14

第四章 制氧机检测仪的软件设计 16

4.1系统软件总体结构 16

4.1.1系统软件开发环境介绍 16

4.1.2系统软件总体结构 16

4.2系统子程序流程 17

4.2.1主程序模块 17

4.2.2系统初始化模块 17

4.2.3多路选择模拟通道 18

4.2.4 ADC模块 18

4.2.5延时模块 19

4.2.6 LCD显示模块 20

第五章 系统实验与结果分析 21

5.1系统调试方案设计 21

5.2系统调试与结果 22

结 语 25

参考文献 26

致 谢 28

附录 仪表主控板原理图及PCB 29

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

二十一世纪的发展，让我国经济向前迈出了巨大的一步，气体测量在石油化工、煤炭燃气、医疗诊断、国防科技等各领域中广泛应用。

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