15-单片机原理及接口技术课程设计(CO气体浓度监测仪设计)

辽宁工业大学

单片机原理及接口技术课程设计（论文）题目： CO气体浓度监测仪设计

院（系）：电气工程学院

专业班级：

学号：

学生：

指导教师：（签字）

起止时间：2013.06.24-2013.07.12

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：电气工程学院教研室：

注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

摘要

本系统利用51单片机做核心控制模块，利用MQ-7一氧化碳传感器探测一氧化碳。实时监控多处一氧化碳浓度变化，如果某处一氧化碳浓度过高，系统将发出声音报警，并显示报警传感器，提醒人们及时抢险。本系统可用于家庭环境，也适用于工业环境。

由于单片机成本低廉，自动控制功能比较强大，运行稳定，环境适应性好，所以本系统采用单片机做控制的核心元件。

MQ-7一氧化碳传感器对一氧化碳的灵敏度高；长寿命，低成本；简单的驱动电路即可。因此，很适用于家庭的一氧化碳检测。

数码管能清晰的显示报警的房间，即使在光线较暗时，所以选用数码管做显示模块。

关键词：一氧化碳；单片机；检测；报警

目录

目录............................................................... IV 第1章绪论. (1)

1.1CO浓度监测仪研究概况 (1)

1.2本文研究容 (1)

第2章 CPU最小系统设计 (2)

2.1CO气体浓度监测仪总体设计方案 (2)

2.2CPU的选择 (3)

2.3时钟电路设计 (6)

2.4复位电路设计 (6)

2.5单片机最小系统设计 (7)

第3章 CO浓度监测仪输入输出电路设计 (8)

3.1CO传感器的选择 (8)

3.2运算放大器选择 (9)

3.3A/D转换电路 (10)

3.4声光报警电路 (11)

3.5显示电路 (12)

第4章软件设计 (13)

4.1流程图设计 (13)

4.2程序编写 (14)

4.2.1 主程序 (14)

4.2.2 调零子程序 (15)

4.2.3 显示子程序 (16)

4.2.4 报警子程序 (18)

4.2.5 中断取值子程序 (19)

第5章软件仿真 (22)

第6章课程设计总结 (24)

参考文献 (25)

附录硬件原理图 (26)

第1章绪论

1.1CO浓度监测仪研究概况

燃气(人工煤气、天然气、液化石油气)的普及，提高了生产效率、市民的生活质量，但在使用燃气的过程中，因燃气泄漏、废气等原因造成的燃气爆炸、中毒等意外事故时有发生，给人们的生命和财产安全带来了严重的威胁，因此安全使用燃气一直是燃气主管部门工作的重中之重。CO浓度监测仪能有效监测环境中可燃气体或毒性气体CO的浓度，一旦其浓度超出报警限定值，就能发出声光报警信号，并且能自动开启排风扇把燃气排出室外，甚至能通过联动装置自动切断燃气供应防止燃气继续泄漏，起到安全防的作用。但监测仪选用得是否合理，直接关系到其功能的充分发挥。该设计所研究的CO浓度监测仪正是应这种要求而开发的。

一氧化碳是一种无色、无味的气体，它与血液中的血红素结合的能力是氧的240 倍，它与血红素形成稳定的络合物，使血红蛋白丧失了输送氧气的能力，从而导致组织低氧症，甚至死亡。一氧化碳浓度的高低是评价空气质量好坏的重要指标之一，也是工厂、煤矿井下是否发生自燃火灾的重要标志之一。为了保证人们身体健康和环境洁净，世界各国都纷纷致力于防止空气污染的产生监测仪是否灵敏可靠关系到人身财产安全,因此监测仪属于强制检定的计量器具。目前大多数报警器用户都使用汽油或液化气等超过以上高浓度的易挥发可燃气体对报警器进行检测, 若报警即判断监测仪正常。这样做虽然省缺了购买可燃气体标准物质的麻烦和费用, 但实际上达不到保证安全的目的, 从而形成重大安全隐患, 有时还会造成报警器检测元件中毒。如果使用标准气体检测报警器, 就能保证人身安全, 同时杜绝报警器检测探头中毒现象。

1.2本文研究容

本文所设计的数字气体报警器采用单片机AT89C51，其价格便宜，易于产品化。本设计能将置于测试环境中的气体传感器输出的模拟电压通过A/D转换器送入单片机AT89C51中进行处理并通过数码管显示，通过设置报警值，当检测到的

浓度达到或者超过设定值时，用单片机控制发光二极管发光报警，同时打开喇叭发出声音报警，来达到报警的目的，并通过外接排风扇与电磁阀对其进行程控，以防事故的发生。而当系统出现故障时，黄色LED

亮启，便于用户及时对报警器进行维修。

系统以MQ-7气体传感器和AT89C51 单片机为核心, 设计气体泄漏报警器。实现：

1．准确测量周围环境中的可燃性气体、有毒有害气体的泄漏；

2．实现系统各个模块的功能控制；

3．实现单片机编程语言系统的控制及传感器电路的控制。

4．研究单片机各接口的作用及功能；

5．了解MQ-7气体传感器的具体功能；

6．实现对基本报警电路的控制。

第2章CPU最小系统设计

2.1CO气体浓度监测仪总体设计方案

单片机应用系统的结构分三个层次：

(1)单片机：通常指应用系统主处理机，即所选择的单片机器件。

(2)单片机系统：指按照单片机的技术要求和嵌入对象的资源要求而构成的基本系统，如时钟电路、复位电路和扩展存储器等与单片机构成了单片机系统。(3)单片机应用系统：能满足嵌入对象要求的全部电路系统。在单片机系统的基础上加上面向对象的接口电路，如前向通道、后向通道、人机交互通道(键盘、显示器、打印机等)和串行通行口(RS232)以及应用程序等。

以此理解，一氧化碳报警器同样具有单片机应用系统的三个层次。其中以AT89C51单片机为核心构成单片机系统。在此系统中，检测信号进入单片机进行运算处理。为了更好的理清设计思路，将整个系统细分为三部分加以设计说明。整个报警器由三个部分组成，分为三大模块：浓度检测模块、主控模块和报警模块。在本次设计中，使用的核心器件是单片机和一氧化碳传感器。为了保重整个系统可靠的运行，设计中必须明确三大部分的实际联系：以单片机为中心，其他各大模块一一展开。其中，浓度检测及显示模块所实现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，并且浓度值显示出来：主控模