智能一氧化碳报警器原理与设计
一氧化碳报警器
摘要当今社会上，出现了许多煤气报警器，而这些产品大都是针对煤气的泄漏所做出的相应的报警，即为家庭式。
但是随着社会的发展，煤气报警器也在发展。
在微机控制技术、传感器在工业控制、机电一体化、智能仪表、通信、家用电器等方面得到了广泛应用，显著提高了各种设备的技术水平和自动化程度。
因此对这些原理和结构我们就需要很好的了解并掌握。
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AbstractIn the current society, a lot of coal gas alarms have appeared, and these products are mostly to letting out corresponding alarms made of coal gas , it is family. But with the development of society, coal gas alarm develop too.Microcomputer control technology, sensors in the industrial control, mechatronics, smart instrumentation, communications, household appliances, etc. has been widely applied, significantly improved the technological level of equipment and degree of automation. Thus the structure of these principles and we need to understand and grasp the good.Carbon monoxide alarm is designed based on AT89C51 with a high level of integration. In order to improve sensitivity and accuracy ,the electrochemical 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， MCU， alarm，electrochemical sensor目录摘要 (I)Abstract ............................................................ I I 1 绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2 一氧化碳报警器的概述 (2)1.3 课题研究的目的及意义 (2)1.4 设计主要任务 (2)2 方案设计 (4)2.1 设计要求 (4)2.2 初始化方案 (4)2.2.1 系统方案的选择 (5)2.2.2系统方案的确定 (6)2.3 系统组成 (6)2.3.1 一氧化碳报警器系统的三大部分 (7)3 硬件电路设计 (9)3.1硬件的总体构思 (9)3.2 芯片介绍及相关电路模块设计 (9)3.2.1 主控电路原理 (10)3.2.2 传感器的选择及电路 (17)3.2.3 报警电路的设计 (21)4.1 主程序设计流程 (22)4.2 程序编程与调试 (22)4.2.1程序调试的步骤 (23)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录A (28)附录B (29)附录C (30)附录D (32)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。
一氧化碳报警器原理
一氧化碳报警器原理
一氧化碳报警器是一种用于检测室内一氧化碳浓度的设备，它可以在一氧化碳
浓度超过安全范围时发出警报，保护人们的生命安全。
其工作原理主要包括传感器检测、信号处理和报警三个部分。
首先，一氧化碳报警器的工作原理是基于传感器检测一氧化碳浓度。
传感器通
常采用电化学传感器或红外线传感器，电化学传感器通过一氧化碳与氧气发生化学反应产生电流信号来检测浓度，而红外线传感器则是通过一氧化碳分子吸收红外光的特性来检测浓度。
这些传感器能够准确快速地感知到室内一氧化碳的浓度变化。
其次，传感器检测到一氧化碳浓度后，会将信号传输给信号处理部分进行处理。
信号处理部分会对传感器采集到的信号进行放大、滤波和数字化处理，以确保信号的准确性和稳定性。
经过信号处理后，一氧化碳报警器能够得到准确的一氧化碳浓度数值。
最后，当一氧化碳浓度超过安全范围时，报警器会发出警报。
这是通过内置的
报警装置，如声光报警器或无线信号发送器来实现的。
声光报警器会发出响亮的声音和闪烁的灯光，提醒室内的人们立即采取行动，打开窗户通风或者撤离危险区域。
而无线信号发送器则可以将警报信号发送给其他设备，如智能手机或安全监控系统，以便及时采取措施。
总的来说，一氧化碳报警器的工作原理是基于传感器检测、信号处理和报警三
个部分。
通过这些部分的协同作用，一氧化碳报警器能够准确、快速地检测到室内一氧化碳浓度的变化，并及时发出警报，保护人们的生命安全。
在日常生活中，我们应该重视一氧化碳报警器的作用，定期检测和维护，确保其正常工作，以防范一氧化碳中毒的危险。
一氧化碳报警器工作原理
一氧化碳报警器工作原理
一氧化碳报警器是一种用来检测空气中一氧化碳浓度的设备，它能够在一氧化碳浓度超过安全范围时发出警报，保护人们的生命安全。
那么，一氧化碳报警器是如何工作的呢？
一氧化碳报警器的工作原理主要基于化学传感技术。
它内部装有一种叫做氧化铅的化学传感元件，当空气中含有一氧化碳时，这种气体会与氧化铅发生化学反应，使得氧化铅的电阻发生变化。
一氧化碳浓度越高，氧化铅的电阻变化就越大。
报警器内部的电路会检测这种电阻变化，并根据预设的阈值来判断一氧化碳浓度是否超过安全范围。
一旦浓度超过安全范围，报警器就会发出声光信号，提醒人们及时采取措施。
除了化学传感技术，一氧化碳报警器还采用了微处理器技术。
微处理器能够对传感元件采集到的数据进行处理和分析，从而提高了报警器的准确性和稳定性。
一些高端的一氧化碳报警器还配备了可编程的逻辑控制，能够根据不同的环境条件自动调整报警阈值，提高了适用范围和灵敏度。
此外，一氧化碳报警器还具备自检功能。
它会定期自动进行自
检，确保传感元件和电路的正常工作。
一旦发现故障或者低电量，
报警器会发出特定的信号，提醒用户及时更换电池或者进行维护。
总的来说，一氧化碳报警器是通过化学传感技术和微处理器技
术来检测空气中一氧化碳浓度的设备。
它的工作原理简单而有效，
能够在一氧化碳超标时及时发出警报，保护人们的生命安全。
在日
常生活中，我们应该重视一氧化碳报警器的作用，定期检测和维护，确保其正常工作，为我们的生活提供安全保障。
一氧化碳检测仪原理
一氧化碳检测仪原理
一氧化碳（CO）检测仪的原理是基于化学传感器技术。
化学传感器通常由一个活性物质和一个信号转换器组成。
在一氧化碳检测仪中，活性物质通常是氧化剂，如二氧化铜。
当一氧化碳气体进入检测仪时，它与氧化剂发生化学反应，生成二氧化碳。
这个化学反应会引起活性物质的电学性质的变化，例如电阻或电容值的变化。
信号转换器会将这个电学性质的变化转化为检测仪的输出信号，该信号通常以电压或电流的形式表示。
通过测量输出信号的大小，就可以确定一氧化碳气体的浓度。
为了提高检测的准确性和稳定性，一些一氧化碳检测仪还配备了温度传感器。
温度传感器可以测量环境的温度，并对检测结果进行修正，以消除温度对传感器性能的影响。
一氧化碳检测仪通常用于室内空气质量监测、工业场所和汽车尾气检测等领域。
它的原理简单而有效，可以提供及时准确的一氧化碳浓度信息，以保障人们的健康和安全。
一氧化碳气体报警器
一氧化碳气体报警器简介一氧化碳（CO）是一种无色、无味、无臭的气体，但其对人类健康危害极大，可引起中毒，甚至致死。
因此，为了保障人们的生命安全，采用一氧化碳气体报警器是非常必要的。
一氧化碳气体报警器，也叫CO报警器，是一种智能化的安全设备。
其通过检测空气中CO浓度，一旦CO浓度超过一定值就会发出警报，提醒人们及时采取应对措施。
工作原理一氧化碳气体报警器采用的是电化学传感器或红外传感器。
在测量时，传感器通过电化学检测或红外吸收检测检测CO浓度，并对检测到的CO浓度进行处理，然后根据设定的阈值进行判断，如果超过了阈值，就会触发报警。
将一氧化碳气体报警器安装在房间的合适位置是非常关键的。
一般来说，应该安装在可能产生CO的地方附近，并且距离热源和空气流通口至少20厘米以上。
比如，可以将CO报警器安装在燃气锅炉、烤炉、热水器等设备的附近，并且应该保持在室内的合适高度。
优点和缺点一氧化碳气体报警器的优点主要有：1.功能强大：能够快速检测一氧化碳浓度，并在超过阈值时发出声光报警，提醒人们注意安全。
2.精度高：采用先进的电化学或红外技术，能够得到高精度的测量结果。
3.稳定性好：传感器灵敏度高，稳定性强，能够在挥发性化合物干扰下正常工作。
4.易于安装：体积小巧，安装简单方便。
但一氧化碳气体报警器也存在以下一些缺点：1.价格较高：相对于普通气体报警器而言，一氧化碳气体报警器的价格略高。
2.检测范围有限：CO报警器只能检测CO浓度，对于其他气体浓度无法检测。
3.检测灵敏度受温度等因素影响：CO浓度的检测灵敏度受温度等因素的影响比较大，可能会导致误报警或漏报警情况的发生。
维护及保养在平时的使用中，需要注意以下几点：1.安装位置要正确：为了保证CO报警器的检测效果，需要正确安装在CO浓度较高的位置，距离热源等因素要考虑到。
2.定期更换电池：CO报警器需要电池供电，平时需要定期检查电池电量，并及时更换。
3.定期维护：CO报警器需要定期维护，包括清洁传感器、更换损坏的零部件等，以保证其正常工作。
一氧化碳检测器工作原理
一氧化碳检测器工作原理一氧化碳检测器是一种用于检测环境中一氧化碳浓度的设备。
一氧化碳是一种无色、无味、无臭的气体，但高浓度的一氧化碳可引起中毒甚至危及生命。
因此，一氧化碳检测器的工作原理至关重要，它可以及时发现一氧化碳泄漏并发出警报，保护人们的生命安全。
一氧化碳检测器通常由传感器、信号处理电路和报警器三部分组成。
传感器是关键的部件，用于检测环境中的一氧化碳浓度。
常见的传感器类型包括电化学传感器、光学传感器和半导体传感器。
电化学传感器是最常用的一种传感器类型。
它的工作原理基于一氧化碳与电极表面发生化学反应。
电化学传感器通常由两个电极组成，一个工作电极和一个参比电极。
当一氧化碳与工作电极接触时，会发生氧化还原反应，产生电流。
传感器中的电路会测量这个电流的大小，并与预设的阈值进行比较。
如果电流超过阈值，就会触发报警器发出警报。
光学传感器是另一种常用的传感器类型。
它的工作原理基于一氧化碳与特定光敏材料的相互作用。
光学传感器通常包含一个发光二极管和一个光敏元件。
发光二极管会发射特定波长的光，当一氧化碳与光敏元件接触时，会吸收光的能量并产生电流。
传感器中的电路会测量这个电流的大小，并进行相应的处理。
如果电流超过设定的阈值，就会触发报警器。
半导体传感器是一种基于半导体材料的传感器。
它的工作原理是通过半导体材料的电导率变化来检测一氧化碳浓度。
当一氧化碳与半导体材料接触时，会改变半导体材料的电导率。
传感器中的电路会测量电导率的变化，并与设定的阈值进行比较。
如果电导率超过阈值，就会触发报警器。
传感器检测到一氧化碳浓度后，信号会传送到信号处理电路进行处理。
信号处理电路负责处理传感器的输出信号，并将其转化为可读取的数值。
一般情况下，信号处理电路会将测得的一氧化碳浓度转化为以单位体积空气中的部分百分比表示。
一旦超过预设的安全阈值，报警器会立即发出警报，提醒人们可能存在的一氧化碳泄漏。
报警器通常会发出声音和光线信号，以确保人们能够及时采取适当的措施，例如打开窗户通风、关闭燃气设备或撤离危险区域。
无线一氧化碳检测报警器设计
无线一氧化碳检测报警器设计摘要：CO是工农业生产人民生活的重要能源，同时它也是一个很危险的有毒气体，在其产生、存储、转运及使用环节，都可能由于CO泄露造成中毒事件、火灾或者爆炸事故的发生，因此对其进行准确的实时检测，对保证工农业生产和人民的生命安全有重要的意义。
本文主要是对无线CO检测报警装置的各组成部分进行了分析说明，并设计了相应部分的控制电路、功能实现逻辑以及程序编写。
完成的无线传输报警装置具有精确度适中、性能稳定、灵敏度高、使用范围广泛的特点，具有良好的使用价值。
关键词：CO气体；STC89C52单片机；MQ-7气体传感器；无线传输一、总体设计方案1.1系统设计要求1.1.1报警装置的系统设计本课题按照使用现场的检测指标要求拟设计了一种基于51单片机的无线CO检测报警器。
以单片机为核心，选用合适的电化学传感器、模数转换器和无线模块，显示系统和报警器等来搭建电路，组成检测装置，实现CO的实时在线检测，使装置具备对异常情况的实时检测及预警能力，最终使报警器达到工业现场应用要求。
图1.1 无线CO检测报警器系统设计1.1.2 报警装置的系统介绍在本设计中，拟通过MQ-7 CO气体传感器检测气体浓度、利用单片机处理浓度数据，利用显示装置、报警装置等实现对CO气体的检测与报警功能。
为了实现上述功能，系统应该包含MQ-7一氧化碳传感器、ADC0809模数转换芯片、单片机、输入键盘、声光报警单元、LCD1602液晶显示和无线传输控制单元。
本系统设计预期实现的功能包括：●手动设置或系统预设CO气体报警阈值；●显示CO气体报警阈值；●显示CO气体当前浓度值；●指示当前CO气体浓度状态（亮红灯或亮绿灯）；●CO气体浓度报警后换气处理；●CO气体浓度报警信息远传至预设用户端。
图1.2 无线CO检测报警器系统框图1.2 系统技术要求在了解本设计的主要功能和基本工作原理后，下一步应该确定该设计的技术要求。
本设计采用的是89C51核心的单片机，可以满足多数使用环境和工程的需求。
一氧化碳报警仪原理
一氧化碳报警仪原理
一氧化碳报警仪是一种专门用来检测空气中一氧化碳浓度的设备。
它的原理是通过一氧化碳与特定化学物质的反应来生成电信号，进而触发报警。
一氧化碳报警仪通常包括以下几个部分：传感器、控制电路和报警器。
传感器是一氧化碳报警仪的核心部件，主要起到检测一氧化碳浓度的作用。
常见的传感器类型有电化学传感器、半导体传感器和红外线传感器等。
其中，电化学传感器是最常用的一种。
在电化学传感器中，含有固态电解质的电极浸泡在一氧化碳感知层中。
当空气中的一氧化碳分子进入感知层与其反应时，会产生一种或多种化学反应，导致电解质的电流发生变化。
这个变化的电流信号被测量，经过放大和处理后，被控制电路接收。
控制电路是用来处理传感器产生的电信号的部分。
它包括放大电路、滤波电路和比较器等。
放大电路用来放大传感器产生的微弱电流信号，以便后续处理。
滤波电路则用来滤除噪声和干扰信号，确保检测结果的准确性。
比较器是控制电路中最重要的部分，它将放大和滤波后的信号与事先设定的报警阈值进行比较。
当传感器所检测到的一氧化碳浓度超过预设的报警阈值时，比较器会触发报警器发出警报。
报警器通常采用声光报警的方式，通过发出声音和闪烁灯光来提醒人们存在一氧化碳泄漏的危险。
总结起来，一氧化碳报警仪的工作原理是利用传感器检测一氧化碳浓度并将信号转化为电信号，通过控制电路处理并与设定的阈值进行比较，当浓度超过报警阈值时，报警器发出声光警报。
这样能够及时提醒人们存在一氧化碳泄漏的危险，保障人们的生命安全。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
●M OT OROL A IC 技术应用专栏
智能一氧化碳报警器原理与设计
广东省深圳大学电子工程系EDA 技术中心(518060) 朱明程 李昆华 李远辉
摘 要:介绍一种新型家用的一氧化碳(CO )报警器的原理与设计。
其采用M OTOROLA 半导体的M GS 1100一氧化碳传感器作为CO 敏感元件,辅之温度补偿,由M OTOROLA 半导体的M CU 68HC 05P 9进行实时控制和特性修正。
文中对CO 传感器温度补偿方法、CO 浓度测量温度修正及环境湿度影响,进行了分析和讨论。
实际调试证明,本设计也适合采用其他公司的CO 传感器来进行。
关键词:
一氧化碳报警器 温度补偿 湿度补偿 实时控制 特性修正
图1 一氧化碳报警器电路原理图
本文叙述的CO 报警器采用M oto ro la 半导体公司的CO 传感器M GS1100作为敏感元件。
M G S1100是M oto r ola 应用全微电子工艺制成的半导体CO 传感器,具有对CO 气体响应的选择性好、灵敏度高、稳定性强等特点;报警器控制部分采用M O T O RO L A M C68HC705P 9单片机,通过它的A /D 口对温度传感器和M GS 1100进行环境温度及CO 浓度实时检测的数据采集,然后进行相关数据处理,其中包括传感器CO 灵敏特性非线性的处理、CO 浓度的温度特性的校正。
(由于在探测60PP M 以上的CO 浓度时,环境湿度的变化对CO 传感器特性的影响较小,故忽略对传感器M G S 1100的湿度修正)。
经过一定的算法处理修正后,最后通过判断作出相应的数据显示和报警输出。
作为一种家用CO 报警器,它主要是测量环境CO 的浓度,判断该浓度CO 对人体的危害性,从而作出相应的报警输出。
报警输出分别采用光报警和声报警。
其
功能要求根据有关标准设定如表1所示。
表1 CO 报警功能设定
CO 浓度X 报警方法X<60ppm 不报警,亮绿灯
60ppm <X<100ppm 60分钟后报警,亮红灯,蜂鸣器响100ppm <X200ppm 30分钟后报警,亮红灯,蜂鸣器响200ppm <X<400ppm
10分钟后报警,亮红灯,蜂鸣器响X >400ppm
立即报警,亮红灯,蜂鸣器响
1 电路及其原理
一氧化碳报警器电路原理如图1所示,该电路由M OT OR OL A M CU 的M C 68HC 705P 9作为核心控制元件。
传感器M G S 1100的工作需要周期为15s (5s 的电压为5V ,10s 的电压为1V )的方波驱动。
在M CU 的控制下,很容易利用DA C0832来产生所需方波,但其成本高,故可利用图2所示电路来产生所需的方波信号,
68
《电子技术应用》1998年第3期
调试结果证明,符合器件工作状态的要求。
该电路同样适用于其他公司生产的CO 传感器,仅仅工作周期、驱动电流大小不同,需要加以调整即可。
图2 方波产生电路图
本系统所需的直流电源,通过7806、7805稳压后,提供+6V 和+5V 的工作电压。
其中+5V 电压主要提供单片机、温度传感器、CO 传感器等部分的电源。
而+6V 电压主要用来提供给报警电路和CO 传感器的加热元件部分的电源。
环境的CO 浓度检测和温度检测的数据采集,分别通过M C68HC705P9的有关的A /D 口来进行。
2 软件控制
一氧化碳报警器的软件程序设计流程如图3所
示。
图3
其主要功能是:通过控制PA 5的输出电平,使方
波产生电路产生如图4的方波,去驱动传感器M GS1100的加热元件。
通常设定在1V 的9.5s 时刻对
M G S 1100的CO
浓度传感器进行采样,同时对温度传感器采样,采集当时环境的温度值,实时进行传感器温度校正。
由于环境湿度的对CO 传感器影响相对较小,故忽略,不进行湿度校正。
对于温度的测量,由于使用单片机进行数据
处理,对于传感器的非线性
输
图4 驱动方波波形图出,可使用查表法得出最终结果。
它具有程序简单、执行速度快等优点。
通常传感器M GS1100不但受环
境温度的影响,而且在一定温度下,它的灵敏度输出特性也是非线性的。
故对M G S1100进行采集的数据要进行两步处理。
1.对于温度变化的特性处理(假设CO 的浓度为60ppm )
在温度T 下,传感器的输出电阻Rs 为:
Rs (X ,T )= ・Rs (X ,25)即
Rs (X ,25)=Rs (X ,T )/
其中Rs (X ,25)为在一定CO 浓度下(Xppm )和25℃室
温的环境下的传感器的输出电阻; 为温度系数,根据M OT OR OL A 半导体提供的测定数据,如表2所示:
表2 CO 传感器的温度系数
温度 值0℃～5℃ 2.55℃～15℃ 1.515℃～35℃135℃～50℃
0.75
2.CO 浓度的线性分段处理
69
《电子技术应用》1998年第3期 四通工控 研华加值商62626144 62626145
传感器M G S1100的灵敏度输出曲线可分为: 60ppm以下、60ppm—100ppm、100—200ppm、200—400ppm、400ppm以上5段,经分析,每一段可作为直线处理近似。
只要预先记录60ppm、100ppm、200ppm、400ppm 在25℃下的传感器输出电阻值,由经过温度校正的电阻值Rs(X,25℃),即可判断出实际CO浓度值X的所属范围。
根据表2的报警功能设定,由M CU作出相应的报警处理。
3 调试与结语
采用如图1所示电路实现的CO报警器,由于M O T O RO LA M G S1100传感器具有的低功耗、稳定性好、灵敏度高的特点。
加之采用M C68HC705P9单片机,其A/D变换电路置于片内,故产品的整体设计,体积小、功耗低、外围电路简单。
调试结果证明,其性能稳定,重复性好,抗干扰能力强,特别是系统采用的带参数实时校正方式,对降低电路CO检测误差,提高CO报警的准确率,克服传感器参数离散性的影响,具有决定的意义。
本系统虽然忽略湿度对测量的影响,但由于实际中,特别是在低CO浓度的测量中,M GS1100受湿度的影响还是不能忽略的。
由此一种带有湿度、温度同步修正,同时显示的新型智能CO报警器,正在积极的研制之中。
参考文献
1 S em iconductor T echnical DATA for M GS11001997
2 S em iconductor T echnical DATA for M C68HC05P91996 3 M68HC05原理与应用大全 刚寒冰主编、齐秋群副主编
70《电子技术应用》1998年第3期。