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1、摘 要：鉴于单片机AT89C51具有高集成度等优点，开发设计了一种基于AT89C51的一氧化碳报警器，为了提高系统的灵敏度和准确性，系统采用了一种十分稳定的传感器MQ-7。该报警器对一氧化碳（CO）进行实时控制，当一氧化碳的浓度超过允许值时，控制电路进行报警。关键词：一氧化碳；单片机；报警器；传感器Abstract ：Carbon monoxide alarm is designed based on AT89C51 with a high level of integration. In order to improve sensitivity and accuracy ,the elect
2、rochemical sensor is used. The carbon monoxide alarm is monitored on for real - time, when permitted vale of the concentration of carbon monoxide is exceeded,the control circuit will alarm, and it is program - controlled through external row fans and solenoid valve with .Key words ：carbon monoxide;
3、MCU; alarm;electrochemical sensor目 录引言11绪论11.1 课题背景11.2 一氧化碳报警器的概述21.3 课题研究的目的及意义31.4 设计飞主要任务32 方案设计32.1 设计要求42.2 初始化方案42.2.1 系统方案的选择52.2.1 系统方案的确定72.3 系统组成72.3.1 一氧化碳报警器系统的三大部分83 硬件电路设计93.1 设计使用的基本知识介绍103.2 芯片介绍及相关电路模块设计103.2.3.1 传感器的设计要点203.2.3.2 传感器与ADC0809的连接203.2.4 报警电路的设计213.3 设计的硬件电路214 软件部分2
4、14.1单片机编程21参考文献24附录25引言当今，单片机微型计算机技术迅猛发展，由单片机技术开发的智能化测控设备和产品广泛应用到各个领域，单片机技术产品和设备促进了生产技术水平的提高。而此次的一氧化碳报警器检测系统正是单片机应用系统中的一种。单片机应用系统由硬件和软件组成。硬件是指单片机扩展的存储器、输入/输出设备以及各种实现单片机系统控制要求的接口电路和有关的外围电路芯片或部件；软件是指单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序和管理程序。只有系统硬件和软件紧密配合、协调一致，才可能组成高性能的单片机应用系统。在单片机应用系统的开发过程一般包括系统的总体设计、硬件设计、软件设计和系统调
5、试几个阶段。这几个系统开发阶段并不是相互独立、各自进行的，而应根据开发的实际需要，相互协调、交叉，有机的进行。实现气体浓度监测离不开高性能的气体传感器。从广义上讲，传感器就是能感受外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置。狭义上讲，传感器就是能将外界信息转换成电信号的装置。随着新技术和自动化的发展，传感器的使用数量越来越大，一切现代仪器、设备几乎都离不开传感器。在工业生产中，尤其是自动化生产过程中，用各种传感器来检测和控制生产过程中的各个参数，如温度、压力、流量、PH值等，以便使设备工作在最佳状态，产品达到最好的质量。此次设计中所利用到的气体传感器就是要测量一氧化碳气体浓度的动态信
6、息，并且利用数模转换芯片将浓度值转换为数字值，实现整个系统的检测与报警功能。本文的一氧化碳报警器就是单片机应用系统的一种典型应用，要求能够检测一样护坦气体浓度，并且在气体浓度超过给定值时候报警。由于一氧化碳中毒是家庭小区以及矿工企业常见事故，给人们生命财产带来了极大的危害。为了能减少事故的发生，提醒人们注意，迫切需要一氧化碳报警装置。随着电子技术与计算机技术的发展，面对各种检查对象和大量的测试点，需要利用数据采集系统将多路被测量转换成数字量，再经过单片机或微型计算机进行数据处理，实现实时测控。而此时采用单片机来实现一氧化碳报警不仅具有采集控制方便、简单、灵活等优点，而且可以大幅度提高采集点的技
7、术指标，从而大大提高系统的可利用性。此次的设计正是把ADC0809与89C51单片机有机的结合起来，实现了数据采集系统，也符合了本设计的要求。1绪论1.1 课题背景随着国家经济的提高，现代化、智能化的多功能建筑越来越多，对建筑的防火安全设计要求也越来越高。近年来，全国燃气行业发展迅猛，液化气、天然气、煤制气等城市燃气作为清洁能源已在工商业和城镇居民用户中得到广泛应用，特别是随着“西气东输”工程的快速进展，燃气行业发展潜力巨大。以“西气东输工程”为开端的大规模天然气利用工程的实施，意味我国城市燃气将大踏步的进入“天然气时代”。我国天然气市场将迎来一个千载难逢的机会，城市燃气需求的主要增长点将体现
8、在天然气上。20000年党中央国务院提出“西部大开发”的重大战略部署，特别是2002年“西气东输”第一期工程正式开工。这无疑为发展西部地区的燃气产业带来历史性的机遇。西气东输工程，在西部优势资源和东部广阔市场之间建立起了一座“金桥”，西气东输工程投入使用后，每年供应长江三角洲地区100亿立方米天然气。城市燃气的普及与应用无疑对改善城市的环境质量和提高具名的生活质量发挥了巨大的作用。但是随着燃气的广泛使用，由于燃气泄漏所引发的爆炸、中毒和火灾事故也时有发生，这在某种程度上增加了城市的不安全和不稳定因素。为了使燃气更好地造福于民，造福于社会 ，减少并杜绝各种因燃气泄漏而引发的爆炸及火灾事故，各燃气
9、使用单位及居民用户选择一种适合的燃气报警器实为必要之举。“报警早，损失少”，进一步说明了及时报警的重要性，在家庭里也是如此。一旦发生火灾，提早报警，可以及时将火扑灭，以免小火酿成大火灾。目前常用的有感烟、感温和可燃气体火灾报警器。像家庭中使用煤气、液化石油气和天然气等燃料时，安装一个可燃气体报警器，但出现漏气或者着火时，报警器能够立即鸣笛报警，告之主人及时采取措施。日本早在1980年1月开始实施安装城市煤气、液化石油气报警器的法规，1986年5月日本通产省又实施了安全器具普及出尽基本方针。美国目前已有7个州11个城市通过立法，规定家庭、公寓等都要安装一氧化碳报警器。随着城市燃气化的扩大，我国已
10、有北京市、辽宁省、黑龙江省、山西省、哈尔滨市、青岛市、等相继发布燃气安全管理文件，做到政府立法和百姓自身提高安全保护意识有机结合。一氧化碳（CO）为无色、无味、无刺激性气体，比重0.967，几乎不溶于水，不易被活性炭吸附。当碳物质燃烧不完全时，可产生CO，如人体短时间内吸收较高浓度的C0，或浓度虽低，但吸时间较长，均可造成急性中毒。CO与血红蛋白结合能力超过氧和血红蛋白的结合能力的200-300倍，当CO与血红蛋白结合形成的碳氧血红蛋白含量达到5%时，就会对人体产生慢性损害，达到60%时就会昏迷，达到90%就会死亡。由于发生一氧化碳中毒事件的普遍性和隐蔽性，迫切需要一种能够很好的监控室内一氧化
11、碳浓度的仪器，并且在一氧化碳浓度过高时能够报警提高人们注意力，保护人们生命财产安全。本文正是通过分析目前燃气报警器的现状，设计制作的一氧化碳报警器，保障人们的生命财产安全。1.2 一氧化碳报警器的概述首先我们应该对国家标准规定的燃气报警器的种类有所了解。燃气报警器可分为可燃气体泄漏仪（简称“检漏仪”），可燃气体报警控制器（简称“控制器”）、可燃气体探测器（简称“探测器”）、家用可燃气体报警器（简称“报警器”）四大系列产品。报警器为居民家庭用的燃气报警器，一般安装在厨房，遇燃气泄漏时，报警器可发出声光报警，以提醒居民。燃气报警器的核心是气体传感器，俗称“电子鼻”。当气体传感器遇到燃气时，传感器电
12、阻随燃气浓度而变化，随之产生电信号，供燃气报警器后继线路处理。经过电子路线处理变成浓度成比例变化的电压信号，由线性电路加以补偿，使信号线性化，经微机处理、逻辑分析，输出各种控制信号，即当燃气浓度达到报警设定值时，燃气报警器发出声光报警信号。1.3 课题研究的目的及意义设计出性能更加可靠，经济实惠的一氧化碳报警器。目前，现有一氧化碳检测仪器主要是面对工矿企业或者公共场所的检测，价格高昂，对家庭也不适用。因此，本次设计所面对的广大居民，其优点在于：（1）成本低廉并能对一氧化碳准确报警（2）该产品无需专业人员操作，只要放在合适位置，通电即可，连续使用、方便简捷。（3）能起到预防一氧化碳中毒的效果，使
13、人们高枕无忧。该产品必须能够有效预防广大农村居民冬季燃煤取暖一氧化碳中毒事件发生，同时也能够给城镇居民安全使用天然气提供有力的保障。1.4 设计飞主要任务本文利用单片机电路制作一氧化碳报警器。设计过程中最关键的两个部分：硬件的设计和控制软件的程序编写。这也是在设计过程中需要解决的最关键的问题。（1） 硬件问题一氧化碳报警器的硬件主要有3大部分，即浓度检测及显示模块、主控模块和报警模块。浓度检测模块主要有燃气传感器组成，他说整个系统中最关键的元件。主控模块也有单片机及其他相关软件组成，由程序对单片机进行控制。报警模块主要有蜂鸣器和LED灯组成，这个模块在燃气浓度过高时候起作用。硬件的设计需要单片
14、机、模电及其数电的相关知识。在解决这一问题的过程中，需要查阅大量资料，结合所学知识，向老师获取帮助。（2） 软件问题它的软件设计主要有延时处理数据比较2个部分。首先延时处理，将数据采集转换后经由单片机和已知数据进行比较。需要对程序进行多次调试，以确定最佳时间。最后根据需要调试出来实际电路即可。2 方案设计设计就是根据题目的要求而对硬件和软件进行规划，并选择最合适的硬件电路和软件程序来达到目的。硬件设计是通过对设计要求的分析，对各种元器件的了解，而得出分立元件与集成块的某些连接方法，已达到设计的功能要求。并且把这些元器件焊接在一块电路板上。它包括对各种元器件的功能和接发；了解，以及对各种元器件的
15、选择和设计方案的选择。软件设计是分析设计的硬件用程序实现其功能，并且调试优化产品功能。2.1 设计要求设计的报警器应实现如下功能:报警器需在一氧化碳浓度达到100ppm时启动报警。具体实现如下功能：（1）系统要求设置正常工作状态除正常工作状态外,LED红灯处于熄灭状态，蜂鸣器处于关闭状态。 （2）在正常工作状态下，绿灯应长亮。当室内一氧化碳浓度达到100ppm时系统应启动蜂鸣器报警，红灯闪烁。 2.2 初始化方案本设计念一下思路展开研究：（1） 根据该设计要实现的基本功能，设计大概应该分为信号接收，信号处理，信号控制和信号响应四个部分。 A.信号采集接收部分即通过一氧化碳检测房间气体浓度，并将这种变化量转换成电压或者电流等模拟量的变化 B.信号处理部分是将接收部分得到的电压或电流等变化进行必要放大，为后一部分信号控制提供准备。 C.信号控制部分是通过预定控制方式等实现对设计要求的准确操作。 D.信号响应是通过事故处理部分和显示部分实现控制部分的要求。 （2）对上述四个部分进行分析，得到如下一些基本的结论： A.信号接收部分为了能准且采集到气体浓度的变化应选用传感器敏感器件，为使其有效部分的检测房间中气体浓度，必须选用高温一氧化碳传感器。 B.信号处理部分应该根据实际情况选用电荷放大，或比较器等装置，这部分电路将包含在传感器接口
