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二氧化碳(CO2)是大气的重要组成部分之一,对自然环境和工农业生产以及日常生活有着非常大的影响。对CO2气体的浓度实现实时在线监测与分析成为众多领域安全、高效生产的重要要素。本文利用非分光红外(NDIR)原理以及无线传感技术(Zigbee网络)研究并设计了基于NDIR原理的CO2浓度在线监测系统,实现对工业和生活领域等区域对CO2浓度的采集,确保生产生活安全、经济、有效、健康地进行。 本研究主要内容包括:⑴红外分析模块是基于NDIR原理的CO2气体浓度检测装置非常重要的一部分。光路系统设计是完成对光源、红外探测器的选型,并根据朗伯-比尔定律,设计适合测量CO2浓度的光学气室结构。⑵设计CO2红外分析模块的硬件电路,包括光源驱动电路、信号调理电路以及电源电路等;硬件电路采用了以CC2530模块为控制核心的前端数据采集节点,利用CC2530搭载CO2红外分析模块、DHT22温湿度传感器实现对CO2数据及周围温湿度的实时采集、处理。同时利用CC2530射频单元搭建Zigbee网络,协调器根据系统需求和上位机指令周期性的自适应调整,实现数据的无线传输与共享。该设计既可以实现低功耗数据采集,又可以实现上位机对数据的实时监测和处理。⑶主要包括协调器、终端的程序设计以及上位机程序设计。软件设计平台为IAR,软件设计主要任务是为终端完成CO2浓度以及温湿度的采集,并且将数据打包通过Zigbee组网传送给协调器,协调器再将数据转发至上位机;利用VS2010实现上位机显示界面的设计,主要完成数据实时监测与数据保存,绘制数据监测曲线等任务。