《室内有害气体检测系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《室内有害气体检测系统设计（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、室内有害气体检测系统设计室内有害气体检测系统设计摘摘 要要 随着我国的经济快速发张，人们不仅追求对物质上的满足，也更加对生活 质量提出相当高的要求。为了享受家庭温馨和视觉上的感受，家庭装潢往往大 量使用装饰材料。可是正是这些材料释放了大量的污染气体，如甲醛、氡、氨 等。严重的威胁着人们的健康安全。与此同时，煤气和天然气正进入千家万户， 危险也进入了千家万户。燃气的泄漏始终是悬在人们头上的达摩克之剑，如果 燃气泄漏，小则会伤害人们的健康，大着就会造成巨大的生命财产损失。本课 题依据实际需要，设计一种简易的监测系统，并可以告之人们所处室内的气体 溶度以及溶度超标报警。 本文设计的这个监测系统使用
2、MQ2 气敏传感器作为接收装置，以 STC89C52 单片机作为核心，1602 液晶显示器作为显示输出，用来对室内气体的检测显示， 同时加装蜂鸣器作为报警输出。关键词：关键词： 有毒气体；STC89C52 单片机；MQ2 气敏传感器；检测 Design of indoor harmful gas detection systemAbstractWith Chinas rapid economic development, people not only the pursuit of material satisfaction, but also more put forward high re
3、quirement to the quality of life. In order to enjoy the warmth of family and visual experience, family decoration often use a lot of decoration materials. But it is these materials released pollution gas, such as formaldehyde, radon, and ammonia. A serious threat to peoples health and safety. At the
4、 same time, gas and natural gas into thousands of households, the risk also entered thousands of households. Gas leakage is always hanging in the head of the Damour sword, if the gas leakage, small will harm peoples health, and great will cause great loss of life and property. According to the actua
5、l needs, design a monitoring system is simple, and can tell the people to the indoor gas solubility and solubility exceed the standard alarm. This monitoring system is designed in this paper using MQ2 gas sensor as the receiving device, with the STC89C52 microcontroller as the core, 1602 LCD as disp
6、lay output, used to display the detection of indoor gas, at the same time as with buzzer alarm output.Key words: Poisonous gas; STC89C52 microcontroller; MQ2 gas sensor; detection室内有害气体检测系统设计室内有害气体检测系统设计1 引言1.1 课题研究的背景和意义随着人们对环境及健康问题的日益重视，对室内空气中的有害气体的检测 种类越来越多。其中，人们在日常生活中关心的气体污染主要由两个方面。 其一为家装产生的污染，主
7、要有甲醛、氡、苯等。吸入甲醛会出现呼吸道 的严重刺激和水肿、眼刺痛、头痛，也可发生支气管哮喘。孕妇长期吸入可能 导致新生婴儿畸形，甚至死亡，男子长期吸入可导致男子精子畸形、死亡，性 功能下降，严重的可导致白血病，气胸，生殖能力缺失，全身症状有头痛、乏 力、胃纳差、心悸、失眠、体重减轻以及植物神经紊乱等。氡是自然界唯一的 天然放射性稀有气体，氡在作用于人体的同时会很快衰变成人体能吸收的核素， 进入人体的呼吸系统造成辐射损伤，诱发肺癌。而苯的挥发性大，暴露于空气 中很容易扩散。人和动物吸入或皮肤接触大量苯进入体内，会引起急性和慢性 苯中毒。根据中华人民共和国国家标准居室空气中甲醛的卫生标准规定：
8、居室空气中甲醛的最高允许浓度为 0.08mg/m3(=60ppb） ，WHO 提出的甲醛气体浓 度室内环境指导限值为 0.1 mg/m3(=74ppb）1。 其二为家庭燃气的污染，即煤气（CO）和天然气（CH）中毒。常见于冬天 用煤炉取暖，门窗紧闭，排烟不良以及炉灶泄漏和煤气管道泄漏等。煤气易与 人体中的血红蛋白结合，煤气中毒时病人最初感觉为头痛、头昏、恶心、呕吐、 软弱无力，救治不及时，可很快呼吸抑制而死亡。因此我们有必要设计一个气 体溶度检测器，实时监控。为人们拥有一个健康、安全的日常生活环境提供保 障2。 1.2 国内外应用与研究现状 有毒气体的检测关键部件就是气体传感器。气体传感器从原
9、理上可以分为三大 类：利用物理化学性质的气体传感器：如半导体式（表面控制型、体积控制型、1表面电位型） 、催化燃烧式、固体热导式等。利用物理性质的气体传感器：如热传导式、光干涉式、红外吸收式等。 2利用电化学性质的气体传感器：如定电位电解式、迦伐尼电池式、隔膜离 3 子电极式、固定电解质式等。 在测试甲醛、甲苯等害气体方面，国外比较出名的有：美国 interscan 公 司生产的 4160.2 型甲醛分析仪、美国 ESC 公司生产的 Z.300 甲醛检测仪、英国 PPM 公司生产的 PPM-40 甲醛检测仪；国内的有：江苏安普电子工程有限公司生 产的 400 型甲醛分析仪、北京宾达绿创科技有限
10、公司生产的甲醛测定仪 XP.300、长春吉大小天鹅有限公司生产的全自动室内空气甲醛、氨测定仪等。 这些仪器可实现对有害气体的检测功能，适用于专业检测机构或实验研究机构。在检测可燃气体泄露方面，国外引进产品如法国奥德姆便携可燃气体检测 仪、美国 ISC 可燃性气体检测仪、日本新宇宙便携可燃气体检测仪；国内的产 品主要有北京燕山时代仪表有限公司生产的 KS.3 型遥控数字显示可燃性气体变 送器、沈阳市爱尔普仪器有限公司 GP.09C 便携式可燃气体检测仪。目前国内外产品的设计差异主要集中在监测传感器和控制单片机芯片的选用，操作方面国 外的产品操作界面方便，功能更加完备32 总体系统方案设计2.1
11、设计方案本设计采用 STC89C52 单片机作为控制核心，直接利用 MQ2 气敏传感器采集室 内气体的溶度，经过处理后直接传到单片机控制系统。单片机分析后，将信号 送到 LCD 液晶显示屏上，并且当溶度超过设置值时，蜂鸣器将发生报警。设置 值将通过键盘来控制。下图为具体模块框图。图 2-1 模块框图2.2设计原理本设计的原理是根据 51 单片机的工作原理，利用各个传感器的特性，设计 相关的电路，用单片机来采集相关的各个变量，结合时钟芯片在液晶屏上实时 的显示各种状态，并且通过按键进行相关的设置，超过设置界限时，进行声光报警。3 元件选型与电路设计3.1 单片机系统3.1.1 STC89C52
12、单片机简介图 3-1 STC89C52 单片机实物 STC89C52 是 STC 公司生产的一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。STC89C52 使用经典的 MCS-51 内核，但做了很 多的改进使得芯片具有传统 51 单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash，512 字 节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器，内置 4KB EEPROM，MAX810 复位电
13、路， 3 个 16 位定时器/计数器，4 个外部中断，一个 7 向量 4 级中断结构（兼容传 统 51 的 5 向量 2 级中断结构） ，全双工串行口。另外 STC89X52 可降至 0Hz 静 态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允 许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被 保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 最高运作频率 35MHz，6T/12T 可选。 3.1.2 引脚功能介绍图 3-2 STC89C52 单片机VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口：P0 口为一个 8
14、位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器， 它可以被定义为数据地址的低八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口， 当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收 输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口 被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编 程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。
15、 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输 出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作 为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于 内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进 行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优 势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的 内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的
16、双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门 电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输 入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示：表 3-1 51 单片机 P3 口功能 口管脚备选功能P3.0RXD 串行输出口P3.1TXD 串行输入口P3.2/INT0外部中断0P3.3/INT1外部中断1P3.4T0计时器0外部输入P3.5T1计时器1外部输入P3.6WR 外部数据存储器写选通P3.7RD 外部数据存储器读选通P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时 间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地 位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不 变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1
