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1、石家庄铁道大学四方学院毕业设计 基于单片机的一氧化碳检测系统设计 The Design of Carbon Monoxide Testing System Based on Single Chip 2014 届 电气工程 系 专 业 电气工程及其自动化 学 号 学生姓名 李婉菁 指导老师 冯国胜 完成日期 2014 年 5 月 20 日 毕业设计成绩单 学生姓名李婉菁学号班级方 1010-7专业电气工程及其自动化 毕业设计题目基于单片机的一氧化碳检测系统设计 指导教师姓名冯国胜 指导教师职称教授 评 定 成 绩 指导教师得分 评阅人得分 答辩小组 组长 得分 成绩： 院长（主任） 签字： 年
2、月 日 II 毕业设计任务书 题 目基于单片机的一氧化碳检测系统设计 学生姓名李婉菁学号班级1010-7专业电气工程及其自动化 承担指导任务单位电气工程系 导师 姓名 冯国胜 导师 职称 教授 一、主要内容 本设计以单片机为核心，利用一氧化碳检测传感器检测环境中的一氧化碳浓度，并利用显 示器显示当前的浓度值，同时可设定报警值，超过设定值时进行声光报警。 二、基本要求 1. 选择合适的单片机； 2. 选择合适的传感器，并设计信号处理电路，使单片机能够采集浓度信息； 3. 选择合适的时间芯片； 4. 设计键盘电路，可设定报警值； 5. 选择合适的显示器，设计显示电路，显示当前的时间和浓度值； 6.
3、 选择合适的存储芯片，设计存储电路，存储超限的浓度值和对应的时间； 7. 设计蜂鸣器电路，浓度超限时报警； 8. 设计电源电路，为单片机供电； 9. 编写软件程序，实现系统功能。 三、主要技术指标 1. 利用 protel 绘制电路图并形成 PCB 图，制作出实物； 2. 利用 C 语言语言完成软件设计； 3. 单片机建议选用 STC12C520XAD 系列； 4. 显示器建议选用 LCD1602； 5. 存储芯片建议选用 AT24C02。 四、应收集的资料及参考文献 1. 单片微型计算机原理与接口技术 科学出版社 2. 单片机原理及应用 高等教育出版社 3. 传感器与检测技术 高等教育出版社
4、 五、进度计划 第 1-2 周： 资料收集，设定方案； 第 3 周： 撰写开题报告； 第 4-7 周： 确定设计方案，完成电路设计，编写程序； 第 8 周： 中期检查； 第 9-12 周： 系统调试，撰写论文； 第 13-14 周： 论文审核，定稿； 第 15-16 周： 答辩。 教研室主任签字时 间 年 月 日 毕业设计开题报告 题 目基于单片机的一氧化碳检测系统设计 学生姓名李婉菁学号班级1010-7专业电气工程及其自动化 一、研究背景 目前，随着日光温室的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效 率，对温室的自动化程度要求也越来越高。 中国农业的发展必须走现代化农业这条
5、道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应 用技术越来越受到重视，特别是日光温室已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业 生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。例如：一氧化碳浓度、 空气的温度、湿度等。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关， 进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结合 作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质，高产，高效的栽培目的。由于温室大棚 能带来可观的经济效益,所以温室大棚技术越来越普及,并且己成为农民增收的主要手段。温室 内的一氧化碳浓度、温度与湿度等参数，直接关系
6、到蔬菜和水果的生长。例如：一氧化碳过浓 会导致作物叶片发黄等。国外的温室设施已经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准， 但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。因此，为了实现高效农业生产的 科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业 工程，科学合理地调节温室内二氧化碳的浓度、温度以及湿度，使大棚内形成有利于蔬菜，水 果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质、高效益的重要环节。 由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。本课题即以单片 机为核心控制芯片，设计一套基于单片机的一氧化碳检测系统。 二、国内外研究现状 1.
7、 国外研究现状及特点 西方发达国家在现代一氧化碳检测技术上起步比较早。20 世纪 60 年代，生产型的高级温 室开始应用于农业生产，奥地利首先建成了番茄生产工厂，70 年代后荷兰、日本、美国、英国、 以色列等国家的温室园艺迅猛发展，一氧化碳检测广泛应用于园艺作物生产、畜牧业和水产养 殖业。近百年来，温室大棚作为设施农业的重要组成部分，其自动控制和管理技术不断得以提 高，特别是二十世纪一氧化碳检测技术的出现，更使温室大棚环境控制技术产生了革命性的变 化。80 年代，随着微型计算机日新月异的进步和价格大幅度下降，以及对问世控制要求的提高， 以微型计算机为核心的一氧化碳检测系统，在欧美得到了长足的发
8、展，并迈入了网络化，智能 化阶段。目前，国外一氧化碳检测设施已经发展到一定程度，并形成了一定的标准。 2. 我国研究现状及特点 我国自行开发的一氧化碳测控系统其技术水平和调控能力与发达国家还有一定的差距。而 我国综合环境测控技术的研究刚刚起步，目前仍然停留在研究单个或少量环境因子调控技术的 阶段，而实际上，温室内的光照度、温度、湿度、一氧化碳浓度等环境因素，都是在相互影响、 相互制约的状态中对作物的生长产生影响的，环境要素的空间变化、时间变化都很复杂。因此， 我们应该根据我国的国情研制出适合我国农业的发展的一氧化碳检测仪器仪表，并在农业设施 中广泛推广。 三、主要工作和方法手段 1. 进行系统
9、方案设计； IV 2. 选择合适的单片机，设计单片机最小系统，并熟悉该单片机的开发环境； 3. 设计电源电路，为单片机供电； 4. 选择 MQ7 传感器，设计气体传感电路； 5. 选择显示部分为 LED 数码管，对一氧化碳浓度进行分时显示； 6. 设计按键电路控制显示浓度； 7. 设计报警电路，一氧化碳超出指定浓度时声光报警； 8. 利用 protel 绘制电路图并形成 PCB 图，制作出实物； 9. 根据以上设计利用 C 语言完成软件编程设计。 四、预期达到的结果 利用一氧化碳检测传感器及单片机检测环境中的一氧化碳浓度，并利用显示器显示当前的 浓度值，显示范围为 01000ppm。同时可设定
10、报警值，当一氧化碳浓度超过设定的上、下限时， 仪器产生声光报警，并在显示屏上显示报警状态、故障状态、时间参数等数据信息。 指导教师签字时 间年 月 日 摘 要 一氧化碳检测仪是一种用于公共场所具有检测及超限报警功能的仪器，能起到 预防一氧化碳中毒的效果，使人们安全放心的工作。 设计方案基于 STC12C5A60S2 单片机，选择瑞士蒙吧波公司的 MQ7 一氧化碳 传感器。系统将传感器的标准信号通过 AD0832 为核心的 A/D 转换电路调理，经由 单片机进行数据处理，最后由 LCD 显示一氧化碳浓度值。文中详细介绍了数据采集 子系统、数据处理过程以及数据显示子系统和报警电路的设计方法和过程。
11、系统对 于采样地点超出规定的一氧化碳容许浓度时采用三极管驱动的单音频报警电路提醒 监测人员。同时，操作人员对于具体报警点的上限值可以通过单片机编程进行设 置。另外，该系统对浓度信号进行了信号补偿等处理，减少了测量误差。因此，系 统具有较高的测量精度，而且结构简单，性能优良。 系统以单片机为核心，利用一氧化碳检测传感器检测环境中的一氧化碳的浓 度，并利用显示器显示当前的浓度值，同时可设定报警值，超过设定值时进行声光 报警。 关键词：一氧化碳检测 STC12C5A60S2 MQ7 VI Abstract Carbon monoxide detector is a kind of instrumen
12、t used to test and transfinite alarm function in public places . It can prevent carbon monoxide poisoning to make people work safely. This design is based on STC12C5A60S2 single chip microcomputer, selecting the Swiss wave of corporate MQ7 carbon monoxide sensor. System will change the standard sign
13、al of sensor through AD0832 as the core of after A/D conversion circuit by single-chip computer for data processing. Finally it displays the carbon monoxide density by the LCD. This paper introduces the data acquisition subsystem, data processing and data display subsystem and alarm circuit design m
14、ethod and process. System for sampling sites beyond the allowable concentration of carbon monoxide in the single audio alarm circuit driven by triode reminds monitoring personnel. At the same time, the operator for the upper limit of the specific stations can set through the microcontroller programm
15、ing. In addition, the system of the concentration signal, signal compensation and so on processing to reduce the measurement error. Therefore, this system has high measurement precision, simple structure and good performance. System uses the single chip processor as the core with the use of carbon m
16、onoxide detection sensor to test concentration of carbon monoxide in the environment and uses the display to show the current density. At the same time it can be set alarm value .When it is more than the set value, the system will implement sound and light alarming. Key words: Carbon monoxide testing STC12C5A60S2 MQ7 I 目 录 第 1 章 绪论
