1、引言
　　
　　大氣中過多的二氧化碳（CO2）不僅對人類賴依生存的地球造成威脅，同時公共場合由人體呼吸排出的大量二氧化碳氣體也容易導(dǎo)致人們疲勞、注意力不集中、頭痛等癥狀。因此，在醫(yī)院、學校等人口密集的環(huán)境中設(shè)置CO2監(jiān)控設(shè)備可以有效地監(jiān)測和改善空氣質(zhì)量。為人們提供更好的生活環(huán)境。zui常用的CO2濃度測試方法是非色散紅外吸收法（NDIR法）。這種方法利用CO2有選擇性的吸收4．26μm紅外線的特性，根據(jù)朗伯比爾定律可測試CO2氣體濃度，但該方法有一個明顯缺點，即在CO2濃度較低的地方測試時，需要較長的光路通過氣體（氣室長度）以獲取良好的吸收效應(yīng)，既意味著需要使用體積較大且具有精密光學器件的設(shè)備，與這些昂貴的設(shè)備相比，利用半導(dǎo)體CO2傳感器測試CO2濃度，具有設(shè)備體積小，成本低、壽命長等特點。提出一種基于CDM416l型CO2濃度測試模塊以及Attiny26單片機的CO2濃度測試與自動通風系統(tǒng)的設(shè)計方法。
　　
　　2、CDM4161簡介
　　
　　有別于固態(tài)或者液態(tài)電解質(zhì)氣體傳感器，半導(dǎo)體氣體傳感器是利用半導(dǎo)體材料的各種化學特性將空氣中含有的特定氣體（即待測氣體）以適當?shù)碾娦盘枡z測或定量的器件。其優(yōu)點是靈敏度高、響應(yīng)速度快、體積小、壽命長、便于集成化、智能化，能使檢測轉(zhuǎn)換一體化。世界上zui先實現(xiàn)半導(dǎo)體氣體傳感器商品化的是日本費加羅公司發(fā)明的TGS系列半導(dǎo)體氣體傳感器。CDM4161是費加羅公司生產(chǎn)的一種CO2氣體濃度測試模塊，其內(nèi)部集成了TGS4161CO2氣體傳感器以及PICl6LF88單片機，CDM4161對空氣中CO2氣體濃度的測量范圍為400～4000ppm，并且在空氣中對CO2氣體有高選擇性．而對一氧化碳和甲烷等氣體不敏感，CDM4161內(nèi)部集成的單片機可對傳感器采集到的信號處理和自動校準，以使其輸出的電平值與CO2氣體的濃度保持良好的線性關(guān)系。CDM4161對外提供5個引腳，其引腳的功能描述如表1所示。　　
　　工作時CDM4161引腳l接+5V電源，引腳2輸出電壓范圍0．4-4V。相當于CO2氣體濃度范嗣為400～4000ppm。該模塊允許用戶通過跳線設(shè)置4檔極限值，當監(jiān)測到的CO2濃度高于設(shè)定值時。引腳3輸出高電平以驅(qū)動外部通風設(shè)備，反之監(jiān)測到的CO2濃度由高轉(zhuǎn)低，且低于某一門限值時，引腳3輸出電平也由高變低關(guān)閉外圍控制設(shè)備，CDM4161板上跳線與所設(shè)定極限值以及引腳3輸出電位的變化關(guān)系如表2所示。引腳4在傳感器故障時輸出低電位，可通過該引腳連接蜂鳴器．以及時監(jiān)測CDM4161工作狀態(tài)。CDM4161模塊有3個工作狀態(tài)指示燈，當模塊上電時CDM4161需要預(yù)熱2h，比時板上綠燈閃爍，而后進入正常工作狀態(tài)后，綠燈常亮。當引腳3輸出高電位時，紅燈閃爍，當模塊內(nèi)部傳感器故障時黃燈閃爍。　　
　　3、系統(tǒng)硬件設(shè)計
　　
　　圖l中JI與Attiny26相連用于在線程序更新。Attiny26是ATMEL公司開發(fā)的低功耗、高性能的8位單片機，內(nèi)部具有2KBFlash程序存儲器以及11個10位A/D轉(zhuǎn)換器單端通道，由Attiny26單片機與CDM4161構(gòu)成的CO2濃度測試與自動通風系統(tǒng)的電路圖如圖1所示。使用Attiny26單片機端口PAO引腳讀取CDM4161引腳3輸出的模擬信號，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，然后將測量結(jié)果送LCD顯示，Attiny26的PA3-PA6與LCDl602液晶顯示器的數(shù)據(jù)線D4～D7相連，工作時設(shè)置LCDl602為4bit工作方式，CDM416l的引腳3與繼電器RELAYl相連以便在室內(nèi)CO2氣體濃度過高時控制通風設(shè)備通風；CDM416l的引腳4與繼電器RELAY2相連以在CDM416l上的傳感器故障時控制告警設(shè)備發(fā)出告警信息。　　
　　4、軟件設(shè)計
　　
　　二氧化碳濃度測試儀的軟件流程圖如圖2所示，程序運行時首先初始化Attiny26單片機的I／O端口以及1602液晶顯示器的初始化，然后開始從Attiny26的PAO引腳讀取CDM416l引腳2輸出的模擬電平，并進行A/D轉(zhuǎn)換，而后每隔1s再次從Attiny26的PAO引腳讀取CDM416l輸出的模擬電平，并進行A／D轉(zhuǎn)換，Attiny26分析A／D變換后的數(shù)值，并在1602液品顯示器上顯示CDM416l的狀態(tài)和當前環(huán)境中CO2的濃度。
　　
　　5、結(jié)語
　　
　　由Attiny26單片機以及CDM4161構(gòu)成的二氧化碳濃度測試儀電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，非常適合在人群密集的商場、醫(yī)院、學校等地方用于監(jiān)測室內(nèi)空氣質(zhì)量，通過連接外部的通風以及告警設(shè)備可以及時改善室內(nèi)空氣質(zhì)量并有效地監(jiān)控設(shè)備運行情況。