基于51单片机的一氧化碳报警器的设计
基于单片机控制的一氧化碳报警器的毕业设计论文
引言 (3)1 绪论 (4)1.1课题背景 (4)1.2一氧化碳报警器的概述 (5)1.3课题研究的目的及意义 (6)1.4系统设计主要任务 (6)2 方案设计 (7)2.1设计要求 (7)2.2初始方案 (7)2.2.1系统方案的选择 (8)2.2.2系统方案的确定 (11)2.3系统组成 (11)2.3.1一氧化碳报警器系统的三大部分 (11)2.3.2系统各个模块功能说明 (13)2.3.3系统功能扩展 (13)3 硬件电路设计 (14)3.1设计使用的基本知识介绍 (14)3.2芯片介绍[4]及相关电路模块设计 (14)3.2.1主控电路原理 (14)3.2.2电源电路 (19)3.2.3传感器的选择及电路 (21)3.2.4事故处理电路的设计 (24)3.2.5显示电路的设计 (26)3.2.6 计算机串口通信的技术与其标准 (29)3.3设计的硬件电路 (35)4 软件部分 (36)4.1单片机编程 (36)4.1.1软件部分设计的功能 (36)4.1.2程序框图和主要程序介绍 (37)4.2上位机（PC机）编程 (38)4.2.1 VB下串行通信的方法 (38)4.2.2串行通信的控件MSComm及其使用方法 (39)5 系统制作及调试 (40)5.1系统PCB板的设计 (41)5.1.1确定PCB的大小 (41)5.1.2布局 (41)5.1.3布线 (41)5.2硬件调试 (42)5.2.1检测元器件 (42)5.2.2检测各个引脚信号 (42)5.3软件调试 (42)6 结论 (42)谢辞 (43)参考文献 (44)附录1 (45)附录2 (52)附录3 .................................................................................. 错误！未定义书签。
附录4 .................................................................................. 错误！未定义书签。
基于51单片机的一氧化碳(CO)报警器设计【最终稿】
第一章概述1.1 设计背景一氧化碳（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。
唐山中润煤化工有限公司甲醇分厂，是利用炼焦过程产生的焦炉气，经过净化、脱硫等工段后，纯净的焦炉气传输到甲醇分厂再各个工段用来生产甲醇。
净化后焦炉气主要含量是CO在生产现场及周围不可避免的有煤气存在，当CO 超出安全范围时，常人很难发现，为了保证人员财产安全和正常生产不受影响，检测其含量十分重要。
所以基于单片机设计制作一氧化碳报警器，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”、可燃气体报警器（简称“报警器”）四大系列产品。
可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 设计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。
意义在于：（1）成本低廉并能对一氧化碳准确报警。
（2）该产品不需专业人员操作，只要放在合适位置，通电即可，连续使用方便，操作简单。
（3）能起到预防一氧化碳中毒的效果，使人们安全放心的工作。
（4）出现一氧化碳漏或者着火时，报警器能够立即鸣笛报警，告之工作人员及时采取措施。
基于单片机的一氧化碳浓度监测及报警系统设计毕业论文
基于单片机的一氧化碳浓度监测及报警系统设计毕业论文目录前言 (1)第1章×××××× (2)1.1 ×××××× (2)1.1.1 ×××××× (2)1.1.2 ×××××× (2)1.1.3 ×××××× (4)第2章×××××× (6)2.1 ×××××× (6)2.1.1 ×××××× (6)2.1.2 ×××××× (6)2.2 ×××××× (8)2.2.1 ×××××× (8)第3章×××××× (12)3.1 ×××××× (12)3.1.1 ×××××× ......................................... 错误!未定义书签。
3.1.2 ×××××× ......................................... 错误!未定义书签。
3.2 ×××××× (12)第4章×××××× (29)4.1 ×××××× (29)4.1.1 ×××××× ......................................... 错误!未定义书签。
基于STC51单片机的一氧化碳监测报警系统设计
基于STC51单片机的一氧化碳监测报警系统的设计摘要：文中设计提出了一种基于STC51单片机的一氧化碳监测报警系统。
冬季天气寒冷，洗澡的时候浴室内空气的湿度会比较大，再加上空气流通性差、气压低，很容易造成一氧化碳中毒，造成人员伤亡。
针对这种不安全因素，而设计了此一氧化碳实时监测系统，安装于浴室内。
该系统通过单片机控制MQ-7气体传感器，实现对浴室内一氧化碳浓度实时采集、处理，同时可根据环境手动设定报警值，并当所测一氧化碳浓度超过设定的报警上、下限时自动报警，提醒正在沐浴的人员及时采取相应措施，防止中毒事故发生，保证沐浴人员生命安全。
关键词：STC12C5A60S2；MQ-7一氧化碳气体传感器；一氧化碳浓度1、监控系统的组成及工作原理根据小型化、实时检测等要求，系统利用STC51单片机及其外围电路完成对MQ-7一氧化碳气体传感器（下文简称气体传感器）的控制和数据转换。
整个系统是流程是：首先通过气体传感器采集现场的数据；气体传感器输出的数据经过运算放大电路转换成单片机所需要的0～5V电压信号，单片机通过自身的8路AD转换器将采集到的一氧化碳数据进行转换。
利用LCD显示当前现场的一氧化碳浓度。
当测得的值超过预先设定的值时，由单片机控制进行声光报警。
系统框图如图1所示。
图1系统框图2、功能单元介绍2.1 MQ-7气体传感器模块系统所采用的是MQ-7气体传感器，其所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO 2)。
采用高低温循环检测方式低温（1.5V 加热）检测一氧化碳，传感器的电导率随空气中一氧化碳气体浓度增加而增大，高温（5.0V 加热）清洗低温时吸附的杂散气体。
使用简单的电路即可将电导率的变化，转换为与该气体浓度相对应的输出信号。
MQ-7气体传感器对一氧化碳的灵敏度高，这种传感器可检测多种含一氧化碳的气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。
特点： 元件外形结构*针对一氧化碳有良好的灵敏度 *长寿命低成本 *简单的驱动电路即可应用：*家庭用气体泄漏报警器 *工业用一氧化碳气体报警器 *便携式气体检测器技术指标：传产品型号 MQ-7 产品类型 半导体气敏元件标准封装 塑封 检测气体 一氧化碳 检测浓度 10-1000ppmCO 标准电路条件回路电压V c ≤10V DC加热电压 V H 5.0V±0.2V ACorDC （高） 1.5V ±0.1V ACorDC （低） 加热时间 T L 60±1S （高）90±1S （低）负载电阻R L 可调标准测试条件下元件特性 加热电阻 R H 31Ω±3Ω（室温）加热功耗 P H ≤350mW敏感体表面电阻 R s 2K Ω-20K Ω(in100ppmCO) 灵敏度 S Rs(in air)/Rs(100ppmCO)≥5浓度斜率α≤0.6(R 300ppm /R 100ppm CO) 标准测试条件温度、湿度 20℃±2℃；65%±5%RH 标准测试电路 Vc:5.0V±0.1V ； V H （高）: 5.0V±0.1V ； V H（低）: 1.5V±0.1V 预热时间不少于48小时VcV H GND R LV RL基本测试回路：传感器的输出电压太小，无法满足单片机的要求。
基于单片机的室内一氧化碳监测及报警装置
www�ele169�com | 71电子基础0 绪论血液中的血红蛋白与一氧化碳结合后,就很难与氧气结合，这就会造成人体缺氧,轻则会造成头晕头痛等症状,重则危及生命,尤其是会对大脑造成严重的损伤。
一氧化碳无色无味，除非专门的仪器，否则很难被察觉,在室内生煤炉取火做饭、使用一些家用电器时,很容易产生一氧化碳,如果通风不好,很容易造成一氧化碳的堆积,造成的结果难以预料,近年来由于一氧化碳中毒而造成的事故可以说数不胜数，尤其是在冬天，在车内开启车载空调取暖而造成的死伤事故时有发生。
而且在一些使用炭炉火锅的地方，一氧化碳中毒事件屡见不鲜。
因此建立一个自动完整的一氧化碳报警系统就显得尤为必要。
该系统要完成的工作为实时检测目标空间内的一氧化碳浓度,并且在一氧化碳浓度达到预定值的时候进行自动的报警。
综上所述,本设计要解决的问题主要有以下几个方面:(1)一氧化碳浓度的检测问题；(2)自动报警的问题。
1 总体设计该系统中无论检测还是报警都是自动进行的,不需要人为的控制。
目前,在自动控制领域主要有单片机以及PLC 两大类。
PLC 主要应用在工业生产领域,相比于单片机,其在体积、功耗以及费用等方面都存在明显的差距,因此本设计采用单片机控制的方法。
本设计要完成的目标是在一氧化碳浓度达到设定值的时候进行自动的报警,要解决的问题主要有一氧化碳浓度的检测以及自动报警的问题。
为了解决以上问题,本设计制作了中央控制系统、检测系统以及报警系统。
其中中央控制系统由单片机构成,主要负责接收以及转化检测系统传递过来的信息并发送命令给报警系统,检测系统里边的一氧化碳传感器主要负责检测一氧化碳的浓度,并将该信息以电信号的形式传递给单片机。
报警系统由蜂鸣器组成,主要负责接收单片机传递的命令进行报警。
本设计的结构框图如图1所示。
图1 系统结构框图本设计中采用的单片机的型号为STC89C51，一氧化碳基于单片机的室内一氧化碳监测及报警装置冉昊伦（郑州市第四十七中学，河南郑州，450016）摘要：随着科技的发展以及人们对于环境安全程度重视程度的提高，人们越来越重视室内的一氧化碳的危害，基于此，本设计制作了一款一氧化碳的监测报警装置。
基于单片机的燃气和一氧化碳检测报警器电路设计
[3].基于单片机智能化燃气报警器的设计[J].揭懿晖,李天龙,胡梓东,陈旭辉,黄美莲.山东工业技术.?2019(18)
[4].易燃气体泄漏自动远程报警系统的设计[J].曹冬平,于卫,朱丽娟,彭坤彦,滕藤,马兴峰.山西电子技术.2018(04)
Keyword: single-chip computer; gas detection; carbon monoxide detection; gas Sensor; alarm
1绪论
1.1设计目的及意义
近年来人民生活水平不断提高，科技也在日益发展，人们在不断需求高质量的生活的同时，也希望生活的环境也能越来越好。天然气具有燃烧热量高、无污染和价格便宜等优点，深受人们的欢迎，因此燃气正在取代煤炭给人们供热。但同时也带来了一个十分严重的问题，就是天然气本身也是一个很危险的气体，如果使用不当就会产生一氧化碳气体或者造成燃气泄漏，导致严重的事故。因此，本设计主要是为使用天然气的用户设计出一种检测报警器，避免事故的发生。
1.2现有燃气和一氧化碳检测报警器现状
现在每家每户只要安装天然气管道的都必须安装天然气报警器，该报警器只能检测天然气的泄露情况，但通过查阅相关资料我们可以发现近年来因为一氧化碳致人伤亡的事件并不是少数，每一例都是惨痛的教训。
对于目前市场上多种气体同时检测报警装置存在以下问题：1、价格昂贵，基本都是为满足工业要求而制作，不能用于人们日常生活中使用；2、气体之间干扰非常严重，存在谎报误报的现象，当空气中存在油烟时也会进行报警。
模数转换电路将从气敏传感器送出的模拟信号转换成单片机可识别的数字信号后送入单片机单片机对该数字信号进行处理并对处理后的数据进行分析看是否大于或等于预设的报警限当检测气体浓度低于设定报警阈值的时候不进行报警当检测气体浓度超出设定报警阈值时进行声光报警
基于51单片机的室内一氧化碳检测及报警系统设计
基于51单片机的室内一氧化碳检测及报警系统设计摘要本文设计了一种基于51单片机的室内一氧化碳（CO）检测及报警系统。
该系统利用MQ-7传感器进行一氧化碳的检测，并通过51单片机进行数据采集和处理，同时通过LCD显示模块和蜂鸣器进行实时显示和声音报警。
实验结果表明，该系统能够较为准确地检测室内一氧化碳含量，并能够及时进行报警，具有较好的实用性和可靠性。
关键词：51单片机；室内一氧化碳；MQ-7传感器；报警系统AbstractThis paper designs an indoor carbon monoxide (CO) detection and alarm system based on the 51 single-chip microcomputer. The system uses an MQ-7 sensor for carbon monoxide detection, and collects and processes data throughthe 51 single-chip microcomputer. Meanwhile, real-timedisplay and sound alarms are performed through an LCD display module and a buzzer. Experimental results show that thesystem can detect indoor carbon monoxide levels accuratelyand issue alarms in a timely manner, and has goodpracticality and reliability.Keywords: 51 single-chip microcomputer; indoor carbon monoxide; MQ-7 sensor; alarm system1.引言一氧化碳是一种无色、无味、无毒的气体，但它会与人体中的血红蛋白结合成为一氧化碳血红蛋白，导致血红蛋白的氧运输能力降低，进而导致组织缺氧，对人体健康造成严重威胁。
基于单片机AT89C51的一氧化碳浓度检测仪设计
基于单片机AT89C51的一氧化碳浓度检测仪设计李瑞福【摘要】一氧化碳是一种常见的无色无味有毒气体，不易被人们发现，当人处于CO气体之中是十分危险的，甚至威胁到生命安全。
本设计针对空间的 CO 浓度进行测量与报警。
采用了探测器、单片机控制电路设计思路，该方案具有反应速度快，检测误差小等优点。
选用一种十分稳定的 CO 传感器 MQ7，对空间的一氧化碳浓度进行检测，采用AT89C51单片机作为中央处理单元，对浓度信号进行采集、数据处理、显示、报警及打开排气装置等工作，当一氧化碳的浓度超过允许值时，控制电路进行报警。
%Carbon monoxide (CO) is a common colorless, odorless and poisonous gas. It is not easy to be found by people. It’s very dangerous when people are in CO gas environment. It can even threaten the safety of life. This design is to measure the CO concentration of space and alarm. The design idea of detector, single-chip microcomputer control circuit is to be adopted for its advantages of quick reaction speed and small detection error. The author chooses MQ7, a kind of very stable sensor, to make detection of carbon monoxide concentration in space, using AT89C51 single-chip microcomputer as the central processing unit. The author collects data, displays and opens the exhaust device for the concentration signal. When the concentration of carbon monoxide exceeds the allowable value, the control circuit will alarm.【期刊名称】《软件》【年(卷),期】2015(000)009【总页数】3页(P106-108)【关键词】一氧化碳;报警器;单片机;电化学(气敏)传感器【作者】李瑞福【作者单位】辽宁石化职业技术学院，辽宁锦州 121001【正文语种】中文【中图分类】TP29由于发生一氧化碳中毒事件的隐蔽性和普遍性，迫切需要一种监控室内一氧化碳浓度的检测仪，当一氧化碳浓度过高时及时报警，保护人们的生命财产安全。
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基于51单片机的一氧化碳报警器的设计
本文设计了一款能够自动检测房间内一氧化碳气体浓度的报警器，当气敏传感器检测到的浓度值大于安全值时，报警器发出报警信号并控制外部的排风扇和电磁阀进行事故处理；整个过程中通过LED实时显示一氧化碳气体的浓度值。
标签：一氧化碳；气体传感器；单片机；检测；浓度
一、引言
现今，单片机技术快速发展、应用广泛，涉及到现实生活中的各个领域，单片机技术产品和设备的应用促进了生产技术水平的不断提高。
本文中的气体浓度检测系统正是单片机应用系统中的一种。
这次设计使用的气体传感器就是要测量一氧化碳浓度的动态信号，然后利用A/D转换芯片将浓度值转换为数字值，实现整个系统的检测与事故处理功能，实现智能控制。
二、系统硬件设计
（一）系统硬件电路组成
本系统属于单片机在系统检测及工程控制方面的应用。
为保证可靠运行，整个硬件系统包括三个部分：主控模块、浓度检测及显示模块、报警及事故处理模块，其中，主控模块以单片机为中心，对其他模块的运行进行控制；浓度检测及显示模块的功能是将房间中的一氧化碳浓度值转换成为单片机能够处理的数字信号，并且将浓度值通过LED显示出来；报警及事故处理模块是此系统的外围电路，它的功能实现形式最人性化，体现了智能控制，在检测到一氧化碳的浓度超过指定值时会启动蜂鸣器报警，报警无效后即会进行事故处理，启动排气扇和关闭电磁阀来防止事故的发生。
（二）系统各个模块功能说明
1.主控模块
系统选用单片机控制，采用MCS-51单片机。
MCS-51系列单片机是美国Intel 公司1980年推出的一种高性能8位单片微型计算机，内带4K字节的内存和程序保护系统，便于程序的调试修改和保密。
它的主要功能是和ADC0809芯片一起共同接收检测信号，通过对数字信号的处理来控制外围电路及显示电路。
模数转换芯片采用ADC0809，接收经过运算放大器处理后的一氧化碳传感器的检测值，检测结果经过ADC0809处理后送单片机进行数据处理。
处理后的信息将通过单片机控制，在LED显示管上显示出来，并且控制事故处理模块。
2.气体浓度检测模块
检测器件采用高温一氧化碳气体传感器TP-2检测房间气体浓度，检测结果将经过高精度运放器放大后送入模/数芯片ADC0809中进行模-数转换。
3.报警及事故处理模块
此模块主要由蜂鸣器、电磁阀和排气扇组成。
在气体浓度过大，超过安全值时，蜂鸣器工作，提供报警服务。
这个时候，用户可以自行关闭煤气，打开门窗通风；若5分钟内气体浓度依然超过安全值，系统自动启动排气扇来降低房间一氧化碳浓度，并且关闭电磁阀防止煤气泄漏造成事故。
三、系统软件设计
本设计软件采用C语言编写程序。
C语言是一种编译型程序设计语言，它兼顾了多种高级语言的特点，并具备汇编语言的功能。
C语言有功能丰富的库函数。
运算速度快、编译效率高、有良好的可移植性，而且可以直接实现对系统硬件的控制。
C语言是一种结构化程序设计语言，它支持当前程序设计中广泛采用的由顶向下结构化程序设计技术。
此外，C语言程序具有完善的模块程序结构，可为软件开发中采用模块化程序设计方法提供有力的保障。
使用C语言进行程序设计已成为软件开发的一个主流，用C语言来编写目标系统软件，会大大缩短开发周期，明显提高软件的可读性，便于改进和扩充，从而研制出规模更大、性能更完备的系统。
软件用来配合硬件电路，控制后面电路的响应，以实现设计预定功能。
它主要由两部分功能组成：一是对传感器检测到的信号进行处理，包括A/D转换和LED现实。
二是实行中断处理，控制事故处理模块。
当系统检测到的浓度小于指定值时，等待定时器中断；当检测到的浓度超过指定值时，执行中断程序进行事故处理，显示浓度。
按照以上软件程序设计思想，可以画出程序的流程图并根据流程图写出相应的程序，如图1、图2所示。
最后，将编写好的程序加载到单片机上，控制硬件电路完成各部分的功能。
四、结语
将硬件电路和编写好的软件结合在一起就构成了一个完整的单片机应用系统，通过软件来控制硬件电路的各个部分完成其功能，最终实现了气体的检测和报警。
我国每年都会发生很多室内一氧化碳中毒身亡的事件，一氧化碳已经成为损害人们身体健康的隐患，有鉴于此，笔者设计了可靠性强、灵敏度高的一氧化碳报警器，实现了对房间内一氧化碳气体浓度的实时监测，并根据监测结果做出相应的处理。
参考文献
[1] 张志良.单片机原理与控制技术[M].北京：机械工业出版社，1999.
[2] 李华.MCS-51系列单片机原理及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，1995.。