室內(nèi)一氧化碳濃度檢測報警器的設(shè)計

1、分類號： TP277 單位代碼： 107密 級： 一般 學 號：xxxxxxxx 本科畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目：室內(nèi)一氧化碳濃度檢測報警器的設(shè)計專 業(yè)： 電子信息工程姓 名： xxxx指導(dǎo)教師： xxxx職 稱： 教 授 答辯日期： 延安大學學士學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明： 所呈交的學位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。作者簽名： 日期： 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明學位論文作者完全了解

2、延安大學有關(guān)保留和使用學位論文的規(guī)定，即：本科生在校攻讀學士學位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)單位屬延安大學，學生公開發(fā)表需經(jīng)指導(dǎo)教師同意。學校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件，允許學位論文被查閱和借閱；學校可以公布學位論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學位論文。保密論文注釋：本學位論文屬于保密范圍，在2年解密后適用本授權(quán)書。非保密論文注釋：本學位論文不屬于保密范圍，適用本授權(quán)書。作者簽名： 日期： 導(dǎo)師簽名： 日期： 室內(nèi)一氧化碳濃度檢測報警器的設(shè)計 摘 要：設(shè)計了一款檢測室內(nèi)一氧化碳濃度是否超標的檢測儀。設(shè)計思想基于AT89C52單片機，選擇MQ-2

3、一氧化碳傳感器。一氧化碳傳感器將檢測到的信號傳遞給ADC0832組成的模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，經(jīng)過AT89C52進行數(shù)據(jù)處理，最后通過LCD1602顯示出來一氧化碳的濃度值。正文具體的介紹了數(shù)據(jù)的采集，處理，顯示和報警電路的設(shè)計原理和硬件電路，若臥室的一氧化碳濃度超過設(shè)定值，報警電路發(fā)出警報。同時可以根據(jù)實際情況對一氧化碳濃度的報警值通過程序進行設(shè)置，也可以在開機后使用按鍵設(shè)置。本次設(shè)計的一氧化碳檢測儀具有體積小、質(zhì)量輕、性價比高、電路簡單、檢測精度高的優(yōu)點。主要分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。能夠滿足一般的農(nóng)村家庭用作臥室內(nèi)的煤氣濃度的檢測。 關(guān)鍵詞：一氧化碳；濃度；AT89C52；報警The design

4、of indoor carbon monoxide concentration detector Abstract：Designed detector of carbon monoxide concentration will exceed the standard. Based on the design idea of AT89C52 MCU, MQ-2 combustible gas sensor. Transfer of the carbon monoxide sensor will detect the signal to the analog-to-digital conversi

5、on system composed of ADC0832, then the AT89C52 for data processing, finally through the LCD1602 display of carbon monoxide concentration. The text describes the specific data acquisition, processing, display and alarm circuit design principle and hardware circuit, if the concentration of carbon mon

6、oxide in the bedroom exceeds the set value, the alarm circuit alarm. At the same time according to the actual situation of the concentration of carbon monoxide alarm value set by the program, also you can use the buttons in the boot settings. Design of a high precision volume of carbon monoxide dete

7、ctor the design of small, light weight, high cost, simple circuit, detection. Mainly divided into hardware design and software design. Detection of gas concentration to meet the general rural family for the bedroom. Keywords: Carbon monoxidede;concentration;AT89C52 ; alarm前 言 1 煤氣中毒介紹冬季北方偏遠農(nóng)村的家庭幾乎都用

8、煤爐子取暖，而有些家庭取暖時煤煙排放不通暢，使得室內(nèi)一氧化碳等氣體濃度升高，一氧化碳是煤氣中毒的主要元兇，嚴重危害人們的生命健康。我國每年都有人因為煤氣中毒搶救不及時而失去生命，煤氣的主要成分就是一氧化碳，而且能夠在空氣中燃燒生成二氧化碳，一氧化碳的密度和空氣差不多，尤其在農(nóng)村臥室空氣流通不通暢時，使人們不知不覺的將煤氣吸入體內(nèi)，而偏遠農(nóng)村家庭的煤氣中毒主要是在晚上人們熟睡的時候，由于農(nóng)村的房屋面積較大，人們在晚上睡覺的時候會將門、窗等能夠通風的地方堵住，這就很容易造成空氣的不流通，尤其在生有煤爐子的臥室，一旦一氧化碳的濃度升高，人們在熟睡之時由于察覺不到，很容易造成煤氣中毒。大量的一氧化碳被

9、吸入人和動物體內(nèi)，會與肺部的血紅蛋白結(jié)合，造成缺氧，危及生命，一氧化碳的中毒按照中毒的輕重可分為：一般性中毒和嚴重性中毒。一般性中毒的人會出現(xiàn)頭暈?zāi)垦！⑺恢X、胃部難受等感覺。嚴重性中毒的人剛開始伴隨一般性中毒的情況。等到一段時間后，中毒者臉色發(fā)白進而變成紫色。會因為呼吸困難而去世，如果有幸被救活，也會有伴隨而來的后遺癥，部分患者可發(fā)生繼發(fā)性腦病。在偏遠的農(nóng)村由于人們對于燃煤導(dǎo)致一氧化碳中毒的知識比較欠缺，對防范措施也知道的比較少，每逢冬季，新聞上總會有因為燃煤不當而導(dǎo)致中毒的事件，所以針對偏遠農(nóng)村容易在冬季取暖時候出現(xiàn)煤氣中毒的情況設(shè)計一款檢測臥室內(nèi)一氧化碳濃是否超標的檢測設(shè)備是很有必要的

10、。生命只有一次，這也給人們的安全增加一道屏障。2 一氧化碳濃度檢測儀總體設(shè)計我國每年報道出來的室內(nèi)一氧化碳中毒的事件越來越多，一氧化碳中毒對人們健康的威脅越來越大，因此促使專家去研究一氧化碳濃度超標的報警器，現(xiàn)在市場上的一氧化碳濃度檢測儀有多個類型，比較流行的是熱催化監(jiān)測方式，一氧化碳能夠催化氧化燃燒，檢測的濃度就不準確。它的最大缺點是體積大，功耗高。本次設(shè)計提出采用AT89C52和MQ-2完成要求，很大程度上降低了功耗，提高了精度。論文圍繞一氧化碳濃度檢測儀的軟件和硬件展開設(shè)計，設(shè)計由幾大部分構(gòu)成：硬件控制部分、A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、檢測超過報警、鍵盤輸入、檢測數(shù)值的讀取。由于單片機被廣泛的應(yīng)用于

11、控制電路中，所以AT89C52是我們理想的主控芯片，該系統(tǒng)的主要功能包括：ADC0832進行數(shù)據(jù)處理，一氧化碳濃度限制設(shè)置，測量，超過設(shè)定值時報警，鍵盤檢測，采用功能模塊化的思想可以使電路系統(tǒng)更加的簡單、明了，出現(xiàn)問題便于修改，我們這次設(shè)計大致可以分為如下環(huán)節(jié)：（1）總體方案確定；（2）硬件和軟件的設(shè)計。具體分為：（1）硬件電路的搭建和設(shè)計；（2）在軟件的主控制部分的硬件電路，編寫軟件程序；（3）調(diào)試軟件和硬件電路滿足設(shè)計要求；（4）得出結(jié)果是否達到設(shè)計要求。3 一氧化碳檢測儀硬件電路的設(shè)計3.1硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計方案一：硬件電路主要由：AT89C52、ADC0832、LM386功率放大器、LCD1

12、2864、一氧化碳傳感器選用CO/CF-1000探頭組成、報警采用ISD1760語音芯片；硬件結(jié)構(gòu)框圖1。圖1 硬件結(jié)構(gòu)框圖方案二：硬件電路主要由AT89C52、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0832、LCD1602、MQ-2一氧化碳傳感器等芯片的選擇；主控電路的設(shè)計、數(shù)據(jù)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計、液晶顯示電路設(shè)計、鍵盤接口電路等功能模塊電路設(shè)計。硬件結(jié)構(gòu)框圖2圖2 硬件結(jié)構(gòu)框圖方案論證比較：兩種方案的的主要區(qū)別在于報警電路的選擇而在實際中報警的方案有很多種，比如采用普通的數(shù)字電路設(shè)計的，使用數(shù)字芯片的成本高，而且和單片機控制電路的連接不方便，在編程時比較麻煩。采用單片機設(shè)計的報警電路簡單，容易實現(xiàn)。采用D

13、SP設(shè)計要考慮和單片機的兼容問題，采用PLD色設(shè)計的等等，而常用的方案就是方案一和方案二，方案二的優(yōu)點在于結(jié)構(gòu)簡單既能夠?qū)崿F(xiàn)本次設(shè)計的要求，而且硬件電路容易實現(xiàn)，對實驗的預(yù)算低，但是也有缺點，在一氧化碳傳感器后沒有加入功率放大器可能對于微弱的信號模數(shù)轉(zhuǎn)換器檢測不到進而不能進行處理，主控單元就不能產(chǎn)生動作。方案一的優(yōu)點在于利用靈敏度搞得一氧化碳氣體傳感器，當有臥室內(nèi)的煤氣濃度升高時，可以立即將信號通過前置功率放大器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳遞到單片機中，進而進行報警；使用語音芯片的好處就是我們可以錄自己喜歡的聲音來作為報警音，如果使用蜂鳴器可能會受到外界環(huán)境影響。但是方案一的缺點在于報警電路比較復(fù)雜，這樣會

14、導(dǎo)致硬件電路的成本升高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且語音芯片的錄音放音時候還可能有其它噪聲的干擾。所以，綜合以上因素我們選擇方案二進行完成本次設(shè)計。3.2硬件電路主要芯片的選擇與設(shè)計3.2.1單片機的特點與參數(shù) 單片機具有以下特點1：（1）電壓低，功耗低。（2）控制能力相對比較強而且通電之后能夠很快的運行，可以有目的性的從簡單到復(fù)雜的解決各種控制問題，滿足各類控制電路的要求，具有很強的位處理和接口的邏輯功能。（3） 抗干擾能力強，適用溫度范圍寬；時鐘、復(fù)位電路等早已經(jīng)被嵌入在芯片的里面，這樣的話芯片的功能就不會受外界的太多的干擾，提高了可靠性。（4）內(nèi)存和I/O接口，易于擴展。（5） 可以非常方便的實現(xiàn)多機

15、和分布式控制?？刂齐娐肥褂肁T89C52單片機作為核心。圖3為AT89C52 的引腳圖圖3 AT89C52引腳圖13.2.2單片機能夠運行的最小系統(tǒng)運用AT89C52來搭建一個基于單片機并且能夠讓這個系統(tǒng)運行起來的最小系統(tǒng)2。單片機最小系統(tǒng)包含有晶振電路和復(fù)位電路，AT89C52芯片組成。電路圖如圖4。 圖4 單片機最小系統(tǒng)圖13.2.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的選擇與設(shè)計（1）一氧化碳傳感器的選擇：我們選擇了MQ-2/MQ-2S氣體傳感器，它能夠在干凈空氣中的電導(dǎo)率很低的主要原因是因為氣敏材料二氧化錫(SnO2)的作用，因此當我們的室內(nèi)一氧化碳濃度升高的時候，它的電導(dǎo)率也會升高，采用一些常用的轉(zhuǎn)換電路就

16、會將濃度轉(zhuǎn)變成與之等價的電信號4。特點：可以適應(yīng)很寬濃度范圍，最主要的是對煤氣等有很好的靈敏度、長壽命、低成本 、簡單的驅(qū)動電路即可。 （3）傳感器檢測到的電壓信號，必須通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，放大，才能夠被主控芯片識別和處理。由于假若每一路都設(shè)置放大、濾波等器件，那么成本會很大，所以信號的采集一般用多路模擬通路進行選擇。但是當我們選擇多路模擬開關(guān)時有幾個因素是我們一定要去關(guān)心的：元件的封裝、開關(guān)電阻裝置、通道的數(shù)目、切換的快慢?？傊當?shù)據(jù)采集與硬件的選擇有很大的關(guān)系。（4）測量電路測量電路由MQ-2/MQ-2S氣體傳感器、ADC0832組成。如果空氣中一氧化碳被傳感器檢測到后，產(chǎn)生一個與和一氧化碳濃度等

17、價的電信號，經(jīng)過放大電路傳輸給ADC0832進而送到單片機，此時單片機控制的LCD上就有與之對應(yīng)的一氧化碳的濃度值，如果所檢測到的濃度值高于設(shè)定的上限值，MCU會給報警電路發(fā)出指令，報警電路便會報警。3.2.4模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選擇與簡介 （1）AD0832的實物圖的引腳圖如圖5和圖6圖5 AD0832的實物圖5圖6 AD0832的引腳圖5圖7模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖7（2）單片機對ADC0832的控制原理： ADC0832和AT89C52有4根數(shù)據(jù)線可以進行通信。它們分別是：CS、CLK、DO、DI?？墒荄O端和DI端在數(shù)據(jù)通信時不是同時有效，而且同單片機的接口是雙端的，因此在電路設(shè)計時可以考慮把DO以及D

18、I并聯(lián)使用一根傳輸線即可。當ADC0832沒有參與系統(tǒng)的時候它的CS輸入端高電平有效，CLK以及DO/DI的可以在任意電平；但是如果要實施A/D轉(zhuǎn)換的時候，首先必須將CS端口變?yōu)榈碗娖揭恢背掷m(xù)到轉(zhuǎn)換結(jié)束。同時處理器把時鐘脈沖輸入到芯片的CLK端，DO/DI端共用DI 端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號5。3.2.5按鍵選擇與簡介（1）對獨立按鍵系統(tǒng)的選擇，鍵盤分為：獨立式和矩陣式兩類，每一類根據(jù)編碼方法可分為兩種：編碼和非編碼。因為本系統(tǒng)只設(shè)置、加、減，3個控制指令，需要的按鍵比較少，所以獨立按鍵系統(tǒng)是最佳的選擇6。電路圖見圖8。圖8 按鍵電路圖（2）獨立式按鍵的構(gòu)成很簡單，直接連接到單片機I/O口

19、就好。每個獨立式按鍵占有一根I/O口線。各根I/O口線之間不會相互影響。在本次設(shè)計的硬件電路中，按鍵輸入部使用低電平有效，當按鍵斷開時，排阻能夠確保I/O口線在高電平。AT89C52 P1口內(nèi)部已經(jīng)有上拉電阻因此就不需要再外接上拉電阻。（3）鍵盤抖動的消除：抖動的消除大致可以分為硬件消抖和軟件消抖。運用硬件電路的辦法對鍵盤的按下抖動和松開抖動消除就是硬件消抖，使用消抖電路后，按鍵的電平信號只有按下和釋放兩種狀態(tài)。3.2.6上拉電阻的選擇 如圖9 在AT89C52的P0口接有排阻RP2，為了給P0口的外圍電路提供可靠地高電平，必須在P0口接上拉電阻RP2，這樣可以保證P0口有穩(wěn)定的電平3。圖9

20、上拉電阻電路圖63.2.7液晶顯示器選擇我們選用了LCD1602顯示電路液晶顯示模塊，是由于本系統(tǒng)要有顯示裝置完成顯示功能，顯示質(zhì)量高、數(shù)字式接口、體積小、重量輕、功耗低等優(yōu)點。而且LCD顯示器屏幕越大功耗也越大，而我們只是顯示字符，所以LCD1602是我們選擇作為顯示一氧化碳濃度數(shù)值的最佳選擇。LCD1602液晶顯示屏共有16個引腳7。如表1所示，正反面如圖10、圖 117。表1 LCD1602引腳說明表編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號1

21、4D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極圖 10 LCD1602 正面圖 圖11 LCD1602 反面圖 LCD1602液晶顯示模塊與計算機的接口電路有兩種方式。分為直接訪問方式和間接控制方式。本次設(shè)計采用間接控制方式。液晶顯示電路連接原理圖見圖12： 圖12液晶顯示電路連接原理圖（2）1602LCD的RAM地址映射及標準字庫表液晶顯示模塊是一個慢的顯示。顯示所要顯示的漢字字符輸入的地址，也就是告訴那里的字符顯示模塊。圖13是1602的內(nèi)部顯示地址7。 圖13 1602的內(nèi)部顯示地址7323.2.8報警電路的選擇圖14 報警電路接線圖在有單片機作為主控芯片的系統(tǒng)中

22、，通常工作狀態(tài)可以用數(shù)碼管、LED指示燈、LCD液晶顯示屏來顯示，操作人員可以讀取它們上面的內(nèi)容進而了解系統(tǒng)是否工作在良好的狀態(tài)，如有問題可對系統(tǒng)進行調(diào)試。但是萬一出現(xiàn)十分緊急的情況，就拿一氧化碳濃度濃度檢測來說吧，冬季北方農(nóng)村的煤氣中毒大多是晚上發(fā)生，如果報警只有LED燈亮對于晚上熟睡中的人的提醒是沒有效果的，所以遇到緊急情況必須有警報信號立刻引起人們的注意，以便于人們采取及時有效的措施防止危險的發(fā)生。通常報警信號有以下三種類型：一是閃光報警，一段有規(guī)律的燈光的閃動，很容易讓人的眼球捕捉到；二是鳴音報警，當遇到緊急情況時，有一段提前設(shè)定好的聲音發(fā)出來，刺激人的聽覺器官，這個很符合本次設(shè)計的理

23、念；三是語音報警，這個不但能夠起到報警作用而且能夠提供人們更加詳細的關(guān)于緊急情況的信息，但是它的也暴露出它的缺點：硬件成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致整個系統(tǒng)的預(yù)算提高；而前兩種報警電路因為硬件電路和軟件編程簡單，被喜歡用單片機的經(jīng)常使用，出現(xiàn)在各種各樣的單片機系統(tǒng)的中。4 硬件設(shè)計主電路圖。4.1硬件電路圖說明 由AT89C52組成單片機的最小系統(tǒng)，三個獨立式按鍵1、2、3分別為設(shè)置鍵、加、減，通過改變電位器RV1的值，就可以改變輸入到ADC0832的模擬信號，經(jīng)過ADC0832轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，最后送至AT89C52處理就可以在LCD1602上顯示出檢測值，如果超過設(shè)定上限值，單片機驅(qū)動蜂鳴器報警，同時

24、紅色LED燈亮。如果未達到設(shè)定值，綠色LED亮。圖15和圖16分別為硬件設(shè)計原理圖和PCB原理圖。圖15硬件設(shè)計主電路圖 圖16 PCB電路圖5軟件設(shè)計5.1軟件設(shè)計結(jié)構(gòu) 通過對硬件模塊的分析我們可以得出軟件部分應(yīng)該有：（1）主程序和子程序的開發(fā)；（2）硬件的每個模塊對應(yīng)的程序開發(fā)；（3）將程序植入單片機后與硬件結(jié)合調(diào)試。主要功能模塊有：單片機驅(qū)動程序，檢測，液晶顯示，鍵盤，軟件開關(guān)模塊。見圖17。 圖17 軟件結(jié)構(gòu)框圖5.2主程序模塊的設(shè)計主程序要實現(xiàn)的功能：協(xié)調(diào)好每個模塊，讓每個模塊實現(xiàn)其應(yīng)有的功能，具體點來講就是周圍環(huán)境中的煤氣濃度的檢測以及濃度的數(shù)值在顯示屏上表示出來。見圖18。 圖1

25、8 主程序框圖5.3模數(shù)轉(zhuǎn)換的設(shè)計 （1）模數(shù)轉(zhuǎn)換的功能簡而言之就是把傳感器送過來的模擬信號變成數(shù)字信號交給單片機即可。ADC0832轉(zhuǎn)換的流程圖見圖19。 圖18模數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖5.4按鍵模塊的設(shè)計（1）一種人機對話控制按鈕的出現(xiàn)，通過按鈕操作，發(fā)送操作指令到系統(tǒng)中，并通過單片機的串口通信，并顯示在LCD上。按鍵查詢式的流程圖見圖20： 圖20 按鍵查詢式的流程圖5.5液晶顯示模塊的設(shè)計（1） 在這個系統(tǒng)中液晶顯示模塊主要是顯示和播放顯示界面的數(shù)字，控制效果。采用直接存取法。液晶顯示操作流程如圖21。 圖21 液晶顯示的操作流程圖6 系統(tǒng)仿真與實際電路焊接、調(diào)試 ProteusISIS因為其強

26、大的功能，能夠在計算機上進行電路的仿真、分析。6.1 軟件仿真在硬件和軟件的設(shè)計這個步驟完成后，接下來就是在ProteusISIS進行多次仿真，通過改變RV1滑動變阻器的值，可以改變MQ-2傳感器的檢測信號，通過2號按鍵和3號按鍵我們可以對設(shè)置的上限值進行加、減。在軟件設(shè)計時，我們默認濃度上限初始值為50ppm，以下為仿真的結(jié)果：（1）我們設(shè)置一氧化碳濃度的上限值為 20 ppm. 如圖 22開機狀態(tài) ，圖23為測試狀態(tài)。 圖22 開機狀態(tài) 圖23為測試狀態(tài)（2）我們設(shè)置一氧化碳濃度的上限值為 40 ppm. 如圖 24開機狀態(tài) ，圖25為測試狀態(tài)。 圖 24開機狀態(tài) 圖25為測試狀態(tài)（3）我

27、們設(shè)置一氧化碳濃度的上限值為 50 ppm. 如圖 26開機狀態(tài) ，圖27、28為測試狀態(tài)。 圖26開機狀態(tài) 圖27 未報警狀態(tài) 圖28 報警狀態(tài) 6.2 硬件電路的焊接、實驗。 在軟件仿真達到的設(shè)計要求后，進行實際電路的焊接、調(diào)試，檢驗軟件的仿真的效果，在實際情況下能否達到要求。通過按鍵可以設(shè)置報警閥值。當測量值超過報警閥值時，蜂鳴器鳴叫，紅色led燈亮，供電方式：電池盒供電 4節(jié)1.5V 5號干電池。圖29 為單片機外圍實物圖。圖30為整體圖。圖29 單片機外圍實物圖圖30 整體圖按鍵操作說明：從左到右分別是：1號設(shè)置鍵、2號加鍵、3號減鍵。按下設(shè)置鍵可以調(diào)節(jié)報警值，系統(tǒng)默認值為50ppm

28、，在調(diào)節(jié)好報警值時按下2號鍵報警值加1，按下三號鍵報警值減1，再次按下設(shè)置鍵，即可進行檢測。在實際電路的焊接的時候，選用的傳感器為MQ-2可燃氣體檢測傳感器，它對一氧化碳等可燃氣體的靈敏度很高，由于純凈一氧化碳必須到化學實驗室制備，需要老師的引薦。所以在剛焊接完成的時候，通過普通打火機里面的丁烷進行檢測，經(jīng)過多次檢測，均能夠達到預(yù)期設(shè)定值，為了能夠驗證在一氧化碳環(huán)境也能夠達到，我通過老師的幫助，在化學實驗室制備了一瓶一氧化碳完成了最后的驗證。 （1）我們設(shè)置一氧化碳濃度的上限值為 20 ppm. 如圖 31開機狀態(tài) ，圖32為測試狀態(tài)。圖31開機狀態(tài) 圖32為測試狀態(tài)（2）我們設(shè)置一氧化碳濃度

29、的上限值為 40 ppm. 如圖33為開機狀態(tài) ，圖34為測試狀態(tài)。圖33開機狀態(tài) 圖34為測試狀態(tài)（3）我們設(shè)置一氧化碳濃度的上限值為 50 ppm. 如圖 35為開機狀態(tài) ，圖35為測試狀態(tài)。 圖 35開機狀態(tài) 圖36測試狀態(tài)6.3 調(diào)試總結(jié) （1）硬件的焊接、調(diào)試 在對方案有一點點了解的時候，以為這個設(shè)計非常簡單，由于沒有在ProteusISIS仿真也不知道電路是否可行就匆忙的進行實際的硬件電路的焊接，自己在平時焊接電路的機會也少，因此在把電路圖轉(zhuǎn)化實際的東西時，出現(xiàn)了很多問題，比如：液晶不顯示，電源指示燈不亮，傳感器檢測不到信號等，通過查電路發(fā)現(xiàn)液晶數(shù)據(jù)引腳短路，電源指示燈正負極接反，

30、傳感器短路，單片機沒有接上拉電阻、沒有總的控制開關(guān)、電源線的位置焊接錯誤等電路問題。最后第一塊板子就被報廢了。 有了前車之鑒，我認認真真的在ProteusISIS把方案進行了仿真，在仿真的時候發(fā)現(xiàn)了方案的一些問題，我在構(gòu)思大致的方案的時候，由于對ADC0832和AT89C52的連接還不是很了解，所以將兩者的連接畫錯了，后來分析出第一塊板子報廢的真正原因是因為這個錯誤。因此導(dǎo)致在ProteusISIS 上面仿真的時候，不管怎樣移動RV1滑動變阻器，LCD1602上面的檢測數(shù)值一直沒有變化，我開始重新檢查自己的方案，讓每個模塊單獨運行，最后發(fā)現(xiàn)了解決錯誤的方法。 在第二次重新焊接電路的時候，我請教

31、了老師，同學在實際電路的焊接的時候該注意什么，在同學的幫助下，經(jīng)過一天時間的努力，終于焊接好了這塊板子，由于這次比較細心，而且方案仿真也實現(xiàn)了一氧化碳濃度檢測的功能，硬件電路焊接好之后，在化學實驗室制備了一瓶一氧化碳，首先通電啟動，并且設(shè)置好三組的一氧化碳濃度的報警上限值分別為：20ppm、40ppm、 50ppm。然后將MQ-2置于一氧化碳環(huán)境中，達到上限值時，記錄開機數(shù)據(jù)和檢測數(shù)據(jù)。（2）軟件的調(diào)試 軟件調(diào)試使用和Proteus ISIS 兼容的Keiluvision3 軟件進行調(diào)試。調(diào)試由4部分構(gòu)成：（1）創(chuàng)建源文件；（2）創(chuàng)建工程文件；（3）對工程具體參數(shù)設(shè)定；（4）編譯、鏈接、運行。

32、如果程序沒有錯誤就會出現(xiàn)如圖37所示界面8。圖37 程序正確界面 （3）在使用Keiluvision3調(diào)試的時候碰到一部分問題： 【1】沒有asm文件。 編譯時會出現(xiàn)：F:.XX.asmFile has been changed outside the editor, reload ？ 將項目重新生成一次，直到產(chǎn)生text.asm文件。 【2】在鍵盤輸入程序的時候，有時候會將中文的標點當做英文的輸入，在編譯時會有錯誤。 【3】字母和數(shù)字形似的會出現(xiàn)輸入錯誤。這個程序出錯率很高的一個地方。 【4】編譯之后程序出現(xiàn)錯誤的時候，在修改了對應(yīng)行之后，程序依然編譯錯誤，這時候可以將程序斷點運行，一步一停

33、，這樣就可以找出具體問題所在，然后進行修改。結(jié)論及不足這次設(shè)計的一氧化碳檢測儀的設(shè)計體積小，質(zhì)量輕，性價比高。主要分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。能夠滿足一般的農(nóng)村家庭用作臥室內(nèi)的煤氣濃度的檢測。軟件是基于C語言編寫的，具有很好的可控性、模塊化和移植性。編寫的思路以模塊化思想，將系統(tǒng)的各個功能進行劃分，然后對各個模塊進行設(shè)計。本系統(tǒng)的主要模塊為一氧化碳檢測、A/D轉(zhuǎn)換、液晶顯示。由于以前對單片機控制的電路的應(yīng)用比較少，在設(shè)計硬件電路的時候沒有在MQ-2和ADC0832之間加放大電路，在將硬件電路焊接完成后，在化學實驗室進行實驗時 ，在一氧化碳濃度較低的時候，MQ-2檢測到的信號很微弱，導(dǎo)致ADC083

34、2不能夠識別MQ-2輸送的信號，因此LCD1602上的檢測數(shù)值為0。在實際情況下，如果在室內(nèi)燃煤取暖時，一氧化碳的濃度各個地方是不一樣的，距離太遠傳感器也檢測不到信號，不能報警，如果安裝在煤爐子周圍，因為一氧化碳濃度高，又容易報警。在設(shè)計的時候，沒有考慮到休眠模式，如果某個設(shè)定時間檢測儀沒有檢測到一氧化碳濃度信號，檢測儀可進入自動休眠的狀態(tài)，這樣可以節(jié)能。自己對C語言的編程不熟悉，所以這次的程序的調(diào)試和編寫主要是靠老師和同學幫忙，這也提醒我在以后要加強在編程方面的練習。一氧化碳傳感器一定會存在的誤差，在比較的特殊環(huán)境的溫度和濕度對傳感器會有一定的影響，這樣可能造成測量的不精確。傳感器檢測輸出的

35、信號通常是很微弱的還可能伴隨其它無關(guān)的信號，這樣就必須經(jīng)過前置放大、濾波然后傳給模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換達到滿足單片機對輸入信號的要求。本次設(shè)計的一氧化碳你濃度檢測儀比較簡單只是實現(xiàn)了檢測這一個功能，檢測到的數(shù)據(jù)不能存儲。軟件與硬件相結(jié)合的仿真演示出了一氧化碳檢測儀主要的工作情況。畢竟實驗和實際情況會存在誤差的。而且自己對這方面的知識儲備不一定足夠，所以在設(shè)計的時候或許會漏掉一些功能，但這次過程對我以后的設(shè)計也積累了一部分經(jīng)驗。本次設(shè)計方案比較簡單，僅僅實現(xiàn)了一氧化碳濃度的檢測，通過這次設(shè)計我還想將這個一氧化碳濃度檢測儀做的更好，加入一些功能，實現(xiàn) “開始”、“ 時間設(shè)置”、“ 數(shù)據(jù)存儲”“通訊設(shè)置

36、”等4個基本功能，但這次的畢業(yè)設(shè)計，收獲還是很多的。今后我會進一步進完善該系統(tǒng)。參考文獻:1何立民MCS-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 M北京:北京航空航天大學出版社，2012:23-24.2馬忠梅單片機的C語言應(yīng)用程序設(shè)計M北京:北京航空航天大學出版社，2001:34-36.3陳小忠單片機接口技術(shù)實用子程序M北京:人民郵電大學出版社，2011:45-47.4楊旭方,李慧,余金棟.單片機控制與應(yīng)用實訓(xùn)教程M.北京:電子工業(yè)出版社,2010:56-57. 5王煜東.傳感器應(yīng)用電路400例M.北京:中國電力出版社,2012:34-40.6王桂榮.傳感器原理及應(yīng)用M.北京:中國電力出版社,2013:2

37、4-30.7王勇, 冷劍青, 徐健健. 基于單片機的室內(nèi)一氧化碳安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計M. 北京:電子工業(yè)出版社, 2012: 19-22 .8Keil Software. Macro Assembler and Utilities Users Guide. Keil Software, 2012.59-789Keil Software.Cx51 Complier Users Guide. Keil Software, 2012.63-102.10彭為.黃科，雷道仲.單片機典型系統(tǒng)設(shè)計實例精講.北京：電子工業(yè)出版社.2006：55-90.11Wang Xi huai，Xiao Jian mei，Ba

38、o Minzhong. Multi-sensor Fire Detection Algorithm for Ship Fire Alarm System Using Neural Fuzzy Network. Signal Processing Proceedings. 2000(3):1602-1605.謝 辭畢業(yè)設(shè)計的順利完成，我的指導(dǎo)老師xxx教授給我了極大的幫助與支持。楊教授在電子設(shè)計方面的造詣很高，對模擬和數(shù)字電路比較精通。在我遇到困難時能耐心解答直至我明白。在去年選擇畢業(yè)設(shè)計的題目的時候，楊教授不會先入為主，自己找一些題目讓大家選擇，這樣會限制對我們的設(shè)計思維，當時我提出要做一個火

39、災(zāi)檢測裝置，但老師說那個范圍大，老師說你可以針對北方農(nóng)村家庭冬天使用煤爐子取暖，做一個煤氣檢測儀器，比較有現(xiàn)實意義。就這樣我就確定了自己的題目，剛開始拿到題目，沒有一點頭緒，經(jīng)過老師的指導(dǎo)和我在網(wǎng)上查的資料，最終確定了自己的方案。在做這個設(shè)計之前，對Proteus ISIS和 Keil uvision3 這兩款軟件的應(yīng)用相對較少，從這次設(shè)計中，我能夠更加熟練的運用這兩款軟件來做一些單片機控制系統(tǒng)的制作。楊教授帶了十名學生的畢業(yè)論文，還有教學任務(wù)，在設(shè)計的過程中，遇到很小的問題，老師都耐心給我講解，這樣楊教授的工作量比平時增加了不少。在不斷的接觸中，楊教授的樸實無華，平易近人的性格對我影響頗深，

40、除楊教授之外，還要感謝我的同學們。在程序的調(diào)試和編寫的過程中他們給了我很多的建議和幫助。特此感謝。 (全文共8994字)附錄：源程序#include<reg52.h>#include <intrins.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define yh 0x80 /LCD第一行的初始位置#define er 0x80+0x40 /LCD第二行初始位置sbit set_key=P12; /“設(shè)置”鍵 K1sbit add_key=P13; /“加”鍵 K2sbit cut_key=P14; /

41、“減”鍵 K3sbit rs=P10; sbit en=P11; sbit speak=P37; / 蜂鳴器sbit led1=P36;/溫度ledsbit CS=P20;sbit CLK=P22;sbit DO=P23;sbit DI=P24;/數(shù)據(jù)輸入 uchar flog4,temp,a;uchar code tab1="BrAC: PPM" /測量值顯示的固定字符uchar code tab2="setD: PPM"/報警值顯示的固定字符uint set_D=50;/報警初始值的設(shè)定uchar XX3=0,0,0; uchar MQ_data3;

42、uchar temp,i;uint MQ,MQ1;void delay_1ms(uint xms)/延時函數(shù)，有參函數(shù)uint x,y;for(x=xms;x>0;x-) for(y=124;y>0;y-);/*液晶寫入指令函數(shù)*/void write_1602com(uchar com)rs=0;/數(shù)據(jù)/指令選擇置為指令P0=com;/送入數(shù)據(jù)delay_1ms(12);en=1;/拉高使能端，為制造有效的下降沿做準備delay_1ms(12);en=0;/en由高變低，產(chǎn)生下降沿，液晶執(zhí)行命令/*液晶寫入數(shù)據(jù)函數(shù)*/void write_1602dat(uchar dat)rs

43、=1;/數(shù)據(jù)/指令選擇置為數(shù)據(jù)P0=dat;/送入數(shù)據(jù)delay_1ms(12);en=1; /en置高電平，為制造下降沿做準備delay_1ms(12);en=0; /en由高變低，產(chǎn)生下降沿，液晶執(zhí)行命令/*液晶初始化函數(shù)*/void lcd_init()write_1602com(0x38);/設(shè)置液晶工作模式，意思：16*2行顯示，5*7點陣，8位數(shù)據(jù)write_1602com(0x0c);/開顯示不顯示光標write_1602com(0x06);/整屏不移動，光標自動右移write_1602com(0x01);/清顯示write_1602com(yh+0);/顯示固定符號從第一行第1個位置之后開始顯示for(a=0;a<11;a+) write_1602dat(tab1a);/向液晶屏寫顯示的固定符號部分write_1602com(er+0);/ 顯示第二行固定符號for(a=0;a<11;a+)write_1602dat(tab2a);/void pros_data()XX0=set_D/100;XX1=set_D%100/10;XX2=set_D%10;write