室內(nèi)一氧化碳濃度檢測(cè)報(bào)警器的設(shè)計(jì)

1、分類(lèi)號(hào)： TP277 單位代碼： 107密 級(jí)： 一般 學(xué) 號(hào)：xxxxxxxx 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目：室內(nèi)一氧化碳濃度檢測(cè)報(bào)警器的設(shè)計(jì)專(zhuān) 業(yè)： 電子信息工程姓 名： xxxx指導(dǎo)教師： xxxx職 稱(chēng)： 教 授 答辯日期： 延安大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)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(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明學(xué)位論文作者完全了解

2、延安大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本科生在校攻讀學(xué)士學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬延安大學(xué)，學(xué)生公開(kāi)發(fā)表需經(jīng)指導(dǎo)教師同意。學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件，允許學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨紝W(xué)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(xué)位論文。保密論文注釋?zhuān)罕緦W(xué)位論文屬于保密范圍，在2年解密后適用本授權(quán)書(shū)。非保密論文注釋?zhuān)罕緦W(xué)位論文不屬于保密范圍，適用本授權(quán)書(shū)。作者簽名： 日期： 導(dǎo)師簽名： 日期： 室內(nèi)一氧化碳濃度檢測(cè)報(bào)警器的設(shè)計(jì) 摘 要：設(shè)計(jì)了一款檢測(cè)室內(nèi)一氧化碳濃度是否超標(biāo)的檢測(cè)儀。設(shè)計(jì)思想基于AT89C52單片機(jī)，選擇MQ-2

3、一氧化碳傳感器。一氧化碳傳感器將檢測(cè)到的信號(hào)傳遞給ADC0832組成的模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)AT89C52進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后通過(guò)LCD1602顯示出來(lái)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(bào)警電路的設(shè)計(jì)原理和硬件電路，若臥室的一氧化碳濃度超過(guò)設(shè)定值，報(bào)警電路發(fā)出警報(bào)。同時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)一氧化碳濃度的報(bào)警值通過(guò)程序進(jìn)行設(shè)置，也可以在開(kāi)機(jī)后使用按鍵設(shè)置。本次設(shè)計(jì)的一氧化碳檢測(cè)儀具有體積小、質(zhì)量輕、性?xún)r(jià)比高、電路簡(jiǎn)單、檢測(cè)精度高的優(yōu)點(diǎn)。主要分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。能夠滿(mǎn)足一般的農(nóng)村家庭用作臥室內(nèi)的煤氣濃度的檢測(cè)。 關(guān)鍵詞：一氧化碳；濃度；AT89C52；報(bào)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(yuǎn)農(nóng)村的家庭幾乎都用

8、煤爐子取暖，而有些家庭取暖時(shí)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(yán)重危害人們的生命健康。我國(guó)每年都有人因?yàn)槊簹庵卸緭尵炔患皶r(shí)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(shí)，使人們不知不覺(jué)的將煤氣吸入體內(nèi)，而偏遠(yuǎn)農(nóng)村家庭的煤氣中毒主要是在晚上人們熟睡的時(shí)候，由于農(nóng)村的房屋面積較大，人們?cè)谕砩纤X(jué)的時(shí)候會(huì)將門(mén)、窗等能夠通風(fēng)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?cè)谑焖畷r(shí)由于察覺(jué)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(dòng)物體內(nèi)，會(huì)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(yán)重性中毒。一般性中毒的人會(huì)出現(xiàn)頭暈?zāi)垦！⑺恢X(jué)、胃部難受等感覺(jué)。嚴(yán)重性中毒的人剛開(kāi)始伴隨一般性中毒的情況。等到一段時(shí)間后，中毒者臉色發(fā)白進(jìn)而變成紫色。會(huì)因?yàn)楹粑щy而去世，如果有幸被救活，也會(huì)有伴隨而來(lái)的后遺癥，部分患者可發(fā)生繼發(fā)性腦病。在偏遠(yuǎn)的農(nóng)村由于人們對(duì)于燃煤導(dǎo)致一氧化碳中毒的知識(shí)比較欠缺，對(duì)防范措施也知道的比較少，每逢冬季，新聞上總會(huì)有因?yàn)槿济翰划?dāng)而導(dǎo)致中毒的事件，所以針對(duì)偏遠(yuǎn)農(nóng)村容易在冬季取暖時(shí)候出現(xiàn)煤氣中毒的情況設(shè)計(jì)一款檢測(cè)臥室內(nèi)一氧化碳濃是否超標(biāo)的檢測(cè)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(cè)儀總體設(shè)計(jì)我國(guó)每年報(bào)道出來(lái)的室內(nèi)一氧化碳中毒的事件越來(lái)越多，一氧化碳中毒對(duì)人們健康的威脅越來(lái)越大，因此促使專(zhuān)家去研究一氧化碳濃度超標(biāo)的報(bào)警器，現(xiàn)在市場(chǎng)上的一氧化碳濃度檢測(cè)儀有多個(gè)類(lèi)型，比較流行的是熱催化監(jiān)測(cè)方式，一氧化碳能夠催化氧化燃燒，檢測(cè)的濃度就不準(zhǔn)確。它的最大缺點(diǎn)是體積大，功耗高。本次設(shè)計(jì)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(cè)儀的軟件和硬件展開(kāi)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)由幾大部分構(gòu)成：硬件控制部分、A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、檢測(cè)超過(guò)報(bào)警、鍵盤(pán)輸入、檢測(cè)數(shù)值的讀取。由于單片機(jī)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(jìn)行數(shù)據(jù)處理，一氧化碳濃度限制設(shè)置，測(cè)量，超過(guò)設(shè)定值時(shí)報(bào)警，鍵盤(pán)檢測(cè)，采用功能模塊化的思想可以使電路系統(tǒng)更加的簡(jiǎn)單、明了，出現(xiàn)問(wèn)題便于修改，我們這次設(shè)計(jì)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(jì)。具體分為：（1）硬件電路的搭建和設(shè)計(jì)；（2）在軟件的主控制部分的硬件電路，編寫(xiě)軟件程序；（3）調(diào)試軟件和硬件電路滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；（4）得出結(jié)果是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。3 一氧化碳檢測(cè)儀硬件電路的設(shè)計(jì)3.1硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(bào)警采用ISD1760語(yǔ)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(jì)、數(shù)據(jù)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、液晶顯示電路設(shè)計(jì)、鍵盤(pán)接口電路等功能模塊電路設(shè)計(jì)。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(bào)警電路的選擇而在實(shí)際中報(bào)警的方案有很多種，比如采用普通的數(shù)字電路設(shè)計(jì)的，使用數(shù)字芯片的成本高，而且和單片機(jī)控制電路的連接不方便，在編程時(shí)比較麻煩。采用單片機(jī)設(shè)計(jì)的報(bào)警電路簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。采用D

13、SP設(shè)計(jì)要考慮和單片機(jī)的兼容問(wèn)題，采用PLD色設(shè)計(jì)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(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單既能夠?qū)崿F(xiàn)本次設(shè)計(jì)的要求，而且硬件電路容易實(shí)現(xiàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的預(yù)算低，但是也有缺點(diǎn)，在一氧化碳傳感器后沒(méi)有加入功率放大器可能對(duì)于微弱的信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器檢測(cè)不到進(jìn)而不能進(jìn)行處理，主控單元就不能產(chǎn)生動(dòng)作。方案一的優(yōu)點(diǎn)在于利用靈敏度搞得一氧化碳?xì)怏w傳感器，當(dāng)有臥室內(nèi)的煤氣濃度升高時(shí)，可以立即將信號(hào)通過(guò)前置功率放大器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳遞到單片機(jī)中，進(jìn)而進(jìn)行報(bào)警；使用語(yǔ)音芯片的好處就是我們可以錄自己喜歡的聲音來(lái)作為報(bào)警音，如果使用蜂鳴器可能會(huì)受到外界環(huán)境影響。但是方案一的缺點(diǎn)在于報(bào)警電路比較復(fù)雜，這樣會(huì)

14、導(dǎo)致硬件電路的成本升高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且語(yǔ)音芯片的錄音放音時(shí)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(jìn)行完成本次設(shè)計(jì)。3.2硬件電路主要芯片的選擇與設(shè)計(jì)3.2.1單片機(jī)的特點(diǎn)與參數(shù) 單片機(jī)具有以下特點(diǎn)1：（1）電壓低，功耗低。（2）控制能力相對(duì)比較強(qiáng)而且通電之后能夠很快的運(yùn)行，可以有目的性的從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的解決各種控制問(wèn)題，滿(mǎn)足各類(lèi)控制電路的要求，具有很強(qiáng)的位處理和接口的邏輯功能。（3） 抗干擾能力強(qiáng)，適用溫度范圍寬；時(shí)鐘、復(fù)位電路等早已經(jīng)被嵌入在芯片的里面，這樣的話(huà)芯片的功能就不會(huì)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(kuò)展。（5） 可以非常方便的實(shí)現(xiàn)多機(jī)

15、和分布式控制?？刂齐娐肥褂肁T89C52單片機(jī)作為核心。圖3為AT89C52 的引腳圖圖3 AT89C52引腳圖13.2.2單片機(jī)能夠運(yùn)行的最小系統(tǒng)運(yùn)用AT89C52來(lái)搭建一個(gè)基于單片機(jī)并且能夠讓這個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)的最小系統(tǒng)2。單片機(jī)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(jī)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(jì)（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?yàn)闅饷舨牧隙趸a(SnO2)的作用，因此當(dāng)我們的室內(nèi)一氧化碳濃度升高的時(shí)候，它的電導(dǎo)率也會(huì)升高，采用一些常用的轉(zhuǎn)換電路就

16、會(huì)將濃度轉(zhuǎn)變成與之等價(jià)的電信號(hào)4。特點(diǎn)：可以適應(yīng)很寬濃度范圍，最主要的是對(duì)煤氣等有很好的靈敏度、長(zhǎng)壽命、低成本 、簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路即可。 （3）傳感器檢測(cè)到的電壓信號(hào)，必須通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換，放大，才能夠被主控芯片識(shí)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(huì)很大，所以信號(hào)的采集一般用多路模擬通路進(jìn)行選擇。但是當(dāng)我們選擇多路模擬開(kāi)關(guān)時(shí)有幾個(gè)因素是我們一定要去關(guān)心的：元件的封裝、開(kāi)關(guān)電阻裝置、通道的數(shù)目、切換的快慢?？傊?dāng)?shù)據(jù)采集與硬件的選擇有很大的關(guān)系。（4）測(cè)量電路測(cè)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(cè)到后，產(chǎn)生一個(gè)與和一氧化碳濃度等

17、價(jià)的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大電路傳輸給ADC0832進(jìn)而送到單片機(jī)，此時(shí)單片機(jī)控制的LCD上就有與之對(duì)應(yīng)的一氧化碳的濃度值，如果所檢測(cè)到的濃度值高于設(shè)定的上限值，MCU會(huì)給報(bào)警電路發(fā)出指令，報(bào)警電路便會(huì)報(bào)警。3.2.4模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選擇與簡(jiǎn)介 （1）AD0832的實(shí)物圖的引腳圖如圖5和圖6圖5 AD0832的實(shí)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(jī)對(duì)ADC0832的控制原理： ADC0832和AT89C52有4根數(shù)據(jù)線(xiàn)可以進(jìn)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(shí)不是同時(shí)有效，而且同單片機(jī)的接口是雙端的，因此在電路設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮把DO以及D

18、I并聯(lián)使用一根傳輸線(xiàn)即可。當(dāng)ADC0832沒(méi)有參與系統(tǒng)的時(shí)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(shí)施A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)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(shí)處理器把時(shí)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(hào)5。3.2.5按鍵選擇與簡(jiǎn)介（1）對(duì)獨(dú)立按鍵系統(tǒng)的選擇，鍵盤(pán)分為：獨(dú)立式和矩陣式兩類(lèi)，每一類(lèi)根據(jù)編碼方法可分為兩種：編碼和非編碼。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)只設(shè)置、加、減，3個(gè)控制指令，需要的按鍵比較少，所以獨(dú)立按鍵系統(tǒng)是最佳的選擇6。電路圖見(jiàn)圖8。圖8 按鍵電路圖（2）獨(dú)立式按鍵的構(gòu)成很簡(jiǎn)單，直接連接到單片機(jī)I/O口

19、就好。每個(gè)獨(dú)立式按鍵占有一根I/O口線(xiàn)。各根I/O口線(xiàn)之間不會(huì)相互影響。在本次設(shè)計(jì)的硬件電路中，按鍵輸入部使用低電平有效，當(dāng)按鍵斷開(kāi)時(shí)，排阻能夠確保I/O口線(xiàn)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(pán)抖動(dòng)的消除：抖動(dòng)的消除大致可以分為硬件消抖和軟件消抖。運(yùn)用硬件電路的辦法對(duì)鍵盤(pán)的按下抖動(dòng)和松開(kāi)抖動(dòng)消除就是硬件消抖，使用消抖電路后，按鍵的電平信號(hào)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(diǎn)。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(gè)引腳7。如表1所示，正反面如圖10、圖 117。表1 LCD1602引腳說(shuō)明表編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)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(xiě)選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)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(fù)極圖 10 LCD1602 正面圖 圖11 LCD1602 反面圖 LCD1602液晶顯示模塊與計(jì)算機(jī)的接口電路有兩種方式。分為直接訪問(wèn)方式和間接控制方式。本次設(shè)計(jì)采用間接控制方式。液晶顯示電路連接原理圖見(jiàn)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(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表液晶顯示模塊是一個(gè)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(bào)警電路的選擇圖14 報(bào)警電路接線(xiàn)圖在有單片機(jī)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(lái)顯示，操作人員可以讀取它們上面的內(nèi)容進(jìn)而了解系統(tǒng)是否工作在良好的狀態(tài)，如有問(wèn)題可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。但是萬(wàn)一出現(xiàn)十分緊急的情況，就拿一氧化碳濃度濃度檢測(cè)來(lái)說(shuō)吧，冬季北方農(nóng)村的煤氣中毒大多是晚上發(fā)生，如果報(bào)警只有LED燈亮對(duì)于晚上熟睡中的人的提醒是沒(méi)有效果的，所以遇到緊急情況必須有警報(bào)信號(hào)立刻引起人們的注意，以便于人們采取及時(shí)有效的措施防止危險(xiǎn)的發(fā)生。通常報(bào)警信號(hào)有以下三種類(lèi)型：一是閃光報(bào)警，一段有規(guī)律的燈光的閃動(dòng)，很容易讓人的眼球捕捉到；二是鳴音報(bào)警，當(dāng)遇到緊急情況時(shí)，有一段提前設(shè)定好的聲音發(fā)出來(lái)，刺激人的聽(tīng)覺(jué)器官，這個(gè)很符合本次設(shè)計(jì)的理

23、念；三是語(yǔ)音報(bào)警，這個(gè)不但能夠起到報(bào)警作用而且能夠提供人們更加詳細(xì)的關(guān)于緊急情況的信息，但是它的也暴露出它的缺點(diǎn)：硬件成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的預(yù)算提高；而前兩種報(bào)警電路因?yàn)橛布娐泛蛙浖幊毯?jiǎn)單，被喜歡用單片機(jī)的經(jīng)常使用，出現(xiàn)在各種各樣的單片機(jī)系統(tǒng)的中。4 硬件設(shè)計(jì)主電路圖。4.1硬件電路圖說(shuō)明 由AT89C52組成單片機(jī)的最小系統(tǒng)，三個(gè)獨(dú)立式按鍵1、2、3分別為設(shè)置鍵、加、減，通過(guò)改變電位器RV1的值，就可以改變輸入到ADC0832的模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)ADC0832轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，最后送至AT89C52處理就可以在LCD1602上顯示出檢測(cè)值，如果超過(guò)設(shè)定上限值，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)

24、紅色LED燈亮。如果未達(dá)到設(shè)定值，綠色LED亮。圖15和圖16分別為硬件設(shè)計(jì)原理圖和PCB原理圖。圖15硬件設(shè)計(jì)主電路圖 圖16 PCB電路圖5軟件設(shè)計(jì)5.1軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 通過(guò)對(duì)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(kāi)發(fā)；（2）硬件的每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)的程序開(kāi)發(fā)；（3）將程序植入單片機(jī)后與硬件結(jié)合調(diào)試。主要功能模塊有：?jiǎn)纹瑱C(jī)驅(qū)動(dòng)程序，檢測(cè)，液晶顯示，鍵盤(pán)，軟件開(kāi)關(guān)模塊。見(jiàn)圖17。 圖17 軟件結(jié)構(gòu)框圖5.2主程序模塊的設(shè)計(jì)主程序要實(shí)現(xiàn)的功能：協(xié)調(diào)好每個(gè)模塊，讓每個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的功能，具體點(diǎn)來(lái)講就是周?chē)h(huán)境中的煤氣濃度的檢測(cè)以及濃度的數(shù)值在顯示屏上表示出來(lái)。見(jiàn)圖18。 圖1

25、8 主程序框圖5.3模數(shù)轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì) （1）模數(shù)轉(zhuǎn)換的功能簡(jiǎn)而言之就是把傳感器送過(guò)來(lái)的模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào)交給單片機(jī)即可。ADC0832轉(zhuǎn)換的流程圖見(jiàn)圖19。 圖18模數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖5.4按鍵模塊的設(shè)計(jì)（1）一種人機(jī)對(duì)話(huà)控制按鈕的出現(xiàn)，通過(guò)按鈕操作，發(fā)送操作指令到系統(tǒng)中，并通過(guò)單片機(jī)的串口通信，并顯示在LCD上。按鍵查詢(xún)式的流程圖見(jiàn)圖20： 圖20 按鍵查詢(xún)式的流程圖5.5液晶顯示模塊的設(shè)計(jì)（1） 在這個(gè)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(shí)際電路焊接、調(diào)試 ProteusISIS因?yàn)槠鋸?qiáng)

26、大的功能，能夠在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行電路的仿真、分析。6.1 軟件仿真在硬件和軟件的設(shè)計(jì)這個(gè)步驟完成后，接下來(lái)就是在ProteusISIS進(jìn)行多次仿真，通過(guò)改變RV1滑動(dòng)變阻器的值，可以改變MQ-2傳感器的檢測(cè)信號(hào)，通過(guò)2號(hào)按鍵和3號(hào)按鍵我們可以對(duì)設(shè)置的上限值進(jìn)行加、減。在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，我們默認(rèn)濃度上限初始值為50ppm，以下為仿真的結(jié)果：（1）我們?cè)O(shè)置一氧化碳濃度的上限值為 20 ppm. 如圖 22開(kāi)機(jī)狀態(tài) ，圖23為測(cè)試狀態(tài)。 圖22 開(kāi)機(jī)狀態(tài) 圖23為測(cè)試狀態(tài)（2）我們?cè)O(shè)置一氧化碳濃度的上限值為 40 ppm. 如圖 24開(kāi)機(jī)狀態(tài) ，圖25為測(cè)試狀態(tài)。 圖 24開(kāi)機(jī)狀態(tài) 圖25為測(cè)試狀態(tài)（3）我

27、們?cè)O(shè)置一氧化碳濃度的上限值為 50 ppm. 如圖 26開(kāi)機(jī)狀態(tài) ，圖27、28為測(cè)試狀態(tài)。 圖26開(kāi)機(jī)狀態(tài) 圖27 未報(bào)警狀態(tài) 圖28 報(bào)警狀態(tài) 6.2 硬件電路的焊接、實(shí)驗(yàn)。 在軟件仿真達(dá)到的設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行實(shí)際電路的焊接、調(diào)試，檢驗(yàn)軟件的仿真的效果，在實(shí)際情況下能否達(dá)到要求。通過(guò)按鍵可以設(shè)置報(bào)警閥值。當(dāng)測(cè)量值超過(guò)報(bào)警閥值時(shí)，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(hào)干電池。圖29 為單片機(jī)外圍實(shí)物圖。圖30為整體圖。圖29 單片機(jī)外圍實(shí)物圖圖30 整體圖按鍵操作說(shuō)明：從左到右分別是：1號(hào)設(shè)置鍵、2號(hào)加鍵、3號(hào)減鍵。按下設(shè)置鍵可以調(diào)節(jié)報(bào)警值，系統(tǒng)默認(rèn)值為50ppm

28、，在調(diào)節(jié)好報(bào)警值時(shí)按下2號(hào)鍵報(bào)警值加1，按下三號(hào)鍵報(bào)警值減1，再次按下設(shè)置鍵，即可進(jìn)行檢測(cè)。在實(shí)際電路的焊接的時(shí)候，選用的傳感器為MQ-2可燃?xì)怏w檢測(cè)傳感器，它對(duì)一氧化碳等可燃?xì)怏w的靈敏度很高，由于純凈一氧化碳必須到化學(xué)實(shí)驗(yàn)室制備，需要老師的引薦。所以在剛焊接完成的時(shí)候，通過(guò)普通打火機(jī)里面的丁烷進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)過(guò)多次檢測(cè)，均能夠達(dá)到預(yù)期設(shè)定值，為了能夠驗(yàn)證在一氧化碳環(huán)境也能夠達(dá)到，我通過(guò)老師的幫助，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室制備了一瓶一氧化碳完成了最后的驗(yàn)證。 （1）我們?cè)O(shè)置一氧化碳濃度的上限值為 20 ppm. 如圖 31開(kāi)機(jī)狀態(tài) ，圖32為測(cè)試狀態(tài)。圖31開(kāi)機(jī)狀態(tài) 圖32為測(cè)試狀態(tài)（2）我們?cè)O(shè)置一氧化碳濃度

29、的上限值為 40 ppm. 如圖33為開(kāi)機(jī)狀態(tài) ，圖34為測(cè)試狀態(tài)。圖33開(kāi)機(jī)狀態(tài) 圖34為測(cè)試狀態(tài)（3）我們?cè)O(shè)置一氧化碳濃度的上限值為 50 ppm. 如圖 35為開(kāi)機(jī)狀態(tài) ，圖35為測(cè)試狀態(tài)。 圖 35開(kāi)機(jī)狀態(tài) 圖36測(cè)試狀態(tài)6.3 調(diào)試總結(jié) （1）硬件的焊接、調(diào)試 在對(duì)方案有一點(diǎn)點(diǎn)了解的時(shí)候，以為這個(gè)設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單，由于沒(méi)有在ProteusISIS仿真也不知道電路是否可行就匆忙的進(jìn)行實(shí)際的硬件電路的焊接，自己在平時(shí)焊接電路的機(jī)會(huì)也少，因此在把電路圖轉(zhuǎn)化實(shí)際的東西時(shí)，出現(xiàn)了很多問(wèn)題，比如：液晶不顯示，電源指示燈不亮，傳感器檢測(cè)不到信號(hào)等，通過(guò)查電路發(fā)現(xiàn)液晶數(shù)據(jù)引腳短路，電源指示燈正負(fù)極接反，

30、傳感器短路，單片機(jī)沒(méi)有接上拉電阻、沒(méi)有總的控制開(kāi)關(guān)、電源線(xiàn)的位置焊接錯(cuò)誤等電路問(wèn)題。最后第一塊板子就被報(bào)廢了。 有了前車(chē)之鑒，我認(rèn)認(rèn)真真的在ProteusISIS把方案進(jìn)行了仿真，在仿真的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了方案的一些問(wèn)題，我在構(gòu)思大致的方案的時(shí)候，由于對(duì)ADC0832和AT89C52的連接還不是很了解，所以將兩者的連接畫(huà)錯(cuò)了，后來(lái)分析出第一塊板子報(bào)廢的真正原因是因?yàn)檫@個(gè)錯(cuò)誤。因此導(dǎo)致在ProteusISIS 上面仿真的時(shí)候，不管怎樣移動(dòng)RV1滑動(dòng)變阻器，LCD1602上面的檢測(cè)數(shù)值一直沒(méi)有變化，我開(kāi)始重新檢查自己的方案，讓每個(gè)模塊單獨(dú)運(yùn)行，最后發(fā)現(xiàn)了解決錯(cuò)誤的方法。 在第二次重新焊接電路的時(shí)候，我請(qǐng)教

31、了老師，同學(xué)在實(shí)際電路的焊接的時(shí)候該注意什么，在同學(xué)的幫助下，經(jīng)過(guò)一天時(shí)間的努力，終于焊接好了這塊板子，由于這次比較細(xì)心，而且方案仿真也實(shí)現(xiàn)了一氧化碳濃度檢測(cè)的功能，硬件電路焊接好之后，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室制備了一瓶一氧化碳，首先通電啟動(dòng)，并且設(shè)置好三組的一氧化碳濃度的報(bào)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(dá)到上限值時(shí)，記錄開(kāi)機(jī)數(shù)據(jù)和檢測(cè)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(jìn)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(duì)工程具體參數(shù)設(shè)定；（4）編譯、鏈接、運(yùn)行。

32、如果程序沒(méi)有錯(cuò)誤就會(huì)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(shí)候碰到一部分問(wèn)題： 【1】沒(méi)有asm文件。 編譯時(shí)會(huì)出現(xiàn)：F:.XX.asmFile has been changed outside the editor, reload ？ 將項(xiàng)目重新生成一次，直到產(chǎn)生text.asm文件。 【2】在鍵盤(pán)輸入程序的時(shí)候，有時(shí)候會(huì)將中文的標(biāo)點(diǎn)當(dāng)做英文的輸入，在編譯時(shí)會(huì)有錯(cuò)誤。 【3】字母和數(shù)字形似的會(huì)出現(xiàn)輸入錯(cuò)誤。這個(gè)程序出錯(cuò)率很高的一個(gè)地方。 【4】編譯之后程序出現(xiàn)錯(cuò)誤的時(shí)候，在修改了對(duì)應(yīng)行之后，程序依然編譯錯(cuò)誤，這時(shí)候可以將程序斷點(diǎn)運(yùn)行，一步一停

33、，這樣就可以找出具體問(wèn)題所在，然后進(jìn)行修改。結(jié)論及不足這次設(shè)計(jì)的一氧化碳檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)體積小，質(zhì)量輕，性?xún)r(jià)比高。主要分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。能夠滿(mǎn)足一般的農(nóng)村家庭用作臥室內(nèi)的煤氣濃度的檢測(cè)。軟件是基于C語(yǔ)言編寫(xiě)的，具有很好的可控性、模塊化和移植性。編寫(xiě)的思路以模塊化思想，將系統(tǒng)的各個(gè)功能進(jìn)行劃分，然后對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)的主要模塊為一氧化碳檢測(cè)、A/D轉(zhuǎn)換、液晶顯示。由于以前對(duì)單片機(jī)控制的電路的應(yīng)用比較少，在設(shè)計(jì)硬件電路的時(shí)候沒(méi)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(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí) ，在一氧化碳濃度較低的時(shí)候，MQ-2檢測(cè)到的信號(hào)很微弱，導(dǎo)致ADC083

34、2不能夠識(shí)別MQ-2輸送的信號(hào)，因此LCD1602上的檢測(cè)數(shù)值為0。在實(shí)際情況下，如果在室內(nèi)燃煤取暖時(shí)，一氧化碳的濃度各個(gè)地方是不一樣的，距離太遠(yuǎn)傳感器也檢測(cè)不到信號(hào)，不能報(bào)警，如果安裝在煤爐子周?chē)?，因?yàn)橐谎趸紳舛雀撸秩菀讏?bào)警。在設(shè)計(jì)的時(shí)候，沒(méi)有考慮到休眠模式，如果某個(gè)設(shè)定時(shí)間檢測(cè)儀沒(méi)有檢測(cè)到一氧化碳濃度信號(hào)，檢測(cè)儀可進(jìn)入自動(dòng)休眠的狀態(tài)，這樣可以節(jié)能。自己對(duì)C語(yǔ)言的編程不熟悉，所以這次的程序的調(diào)試和編寫(xiě)主要是靠老師和同學(xué)幫忙，這也提醒我在以后要加強(qiáng)在編程方面的練習(xí)。一氧化碳傳感器一定會(huì)存在的誤差，在比較的特殊環(huán)境的溫度和濕度對(duì)傳感器會(huì)有一定的影響，這樣可能造成測(cè)量的不精確。傳感器檢測(cè)輸出的

35、信號(hào)通常是很微弱的還可能伴隨其它無(wú)關(guān)的信號(hào)，這樣就必須經(jīng)過(guò)前置放大、濾波然后傳給模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換達(dá)到滿(mǎn)足單片機(jī)對(duì)輸入信號(hào)的要求。本次設(shè)計(jì)的一氧化碳你濃度檢測(cè)儀比較簡(jiǎn)單只是實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)這一個(gè)功能，檢測(cè)到的數(shù)據(jù)不能存儲(chǔ)。軟件與硬件相結(jié)合的仿真演示出了一氧化碳檢測(cè)儀主要的工作情況。畢竟實(shí)驗(yàn)和實(shí)際情況會(huì)存在誤差的。而且自己對(duì)這方面的知識(shí)儲(chǔ)備不一定足夠，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候或許會(huì)漏掉一些功能，但這次過(guò)程對(duì)我以后的設(shè)計(jì)也積累了一部分經(jīng)驗(yàn)。本次設(shè)計(jì)方案比較簡(jiǎn)單，僅僅實(shí)現(xiàn)了一氧化碳濃度的檢測(cè)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)我還想將這個(gè)一氧化碳濃度檢測(cè)儀做的更好，加入一些功能，實(shí)現(xiàn) “開(kāi)始”、“ 時(shí)間設(shè)置”、“ 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)”“通訊設(shè)置

36、”等4個(gè)基本功能，但這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，收獲還是很多的。今后我會(huì)進(jìn)一步進(jìn)完善該系統(tǒng)。參考文獻(xiàn):1何立民MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) M北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2012:23-24.2馬忠梅單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)M北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2001:34-36.3陳小忠單片機(jī)接口技術(shù)實(shí)用子程序M北京:人民郵電大學(xué)出版社，2011:45-47.4楊旭方,李慧,余金棟.單片機(jī)控制與應(yīng)用實(shí)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(guó)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(guó)電力出版社,2013:2

37、4-30.7王勇, 冷劍青, 徐健健. 基于單片機(jī)的室內(nèi)一氧化碳安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)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(jì)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(jì)方面的造詣很高，對(duì)模擬和數(shù)字電路比較精通。在我遇到困難時(shí)能耐心解答直至我明白。在去年選擇畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目的時(shí)候，楊教授不會(huì)先入為主，自己找一些題目讓大家選擇，這樣會(huì)限制對(duì)我們的設(shè)計(jì)思維，當(dāng)時(shí)我提出要做一個(gè)火

39、災(zāi)檢測(cè)裝置，但老師說(shuō)那個(gè)范圍大，老師說(shuō)你可以針對(duì)北方農(nóng)村家庭冬天使用煤爐子取暖，做一個(gè)煤氣檢測(cè)儀器，比較有現(xiàn)實(shí)意義。就這樣我就確定了自己的題目，剛開(kāi)始拿到題目，沒(méi)有一點(diǎn)頭緒，經(jīng)過(guò)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(gè)設(shè)計(jì)之前，對(duì)Proteus ISIS和 Keil uvision3 這兩款軟件的應(yīng)用相對(duì)較少，從這次設(shè)計(jì)中，我能夠更加熟練的運(yùn)用這兩款軟件來(lái)做一些單片機(jī)控制系統(tǒng)的制作。楊教授帶了十名學(xué)生的畢業(yè)論文，還有教學(xué)任務(wù)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，遇到很小的問(wèn)題，老師都耐心給我講解，這樣楊教授的工作量比平時(shí)增加了不少。在不斷的接觸中，楊教授的樸實(shí)無(wú)華，平易近人的性格對(duì)我影響頗深，

40、除楊教授之外，還要感謝我的同學(xué)們。在程序的調(diào)試和編寫(xiě)的過(guò)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(cè)量值顯示的固定字符uchar code tab2="setD: PPM"/報(bào)警值顯示的固定字符uint set_D=50;/報(bào)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(shí)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(xiě)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(zhǔn)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(xiě)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(zhǔn)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(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)write_1602com(0x0c);/開(kāi)顯示不顯示光標(biāo)write_1602com(0x06);/整屏不移動(dòng)，光標(biāo)自動(dòng)右移write_1602com(0x01);/清顯示write_1602com(yh+0);/顯示固定符號(hào)從第一行第1個(gè)位置之后開(kāi)始顯示for(a=0;a<11;a+) write_1602dat(tab1a);/向液晶屏寫(xiě)顯示的固定符號(hào)部分write_1602com(er+0);/ 顯示第二行固定符號(hào)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