基于51单片机室内有害气体监测系统的设计与实现
基于51单片机的家居空气检测系统的设计-11.15
常州信息职业技术学院学生毕业设计（论文）报告二级学院：电子与电气工程学院专业：电气自动化技术班号：中韩电气141 学生姓名：孙玉鹏学生学号： 1405133119 设计（论文）题目：基于51单片机的家居空气检测系统的设计与实现指导教师：张志柏设计地点：常州信息职业技术学院起迄日期：2016.6.1~2016.11.20毕业设计（论文）任务书专业电气自动化技术班级中韩电气141姓名一、课题名称：基于51单片机的家居空气检测系统的设计与实现二、主要技术指标（或基本要求）：本系统要求实现分布式节点的温度等多种数据采集与处理，下位机MCU2对现场各节点的温度数据进行采集，以异步串行通信方式将各节点数据发往上位机MCU1进行显示处理。
上位机接收下位机发送来的数据信息，驱动字符液晶显示对应结果，同时检测按键电路对选中的节点报警温度上限的设置过程进行处理，另一方面，上位机驱动LED显示当前正在进行设置的节点和处于报警状态的节点。
当某一节点的实测温度超过报警设置时，对应的报警LED 点亮，否则熄灭。
功能设定：1、显示部分采用LCD1602显示屏，循环显示各项测量值如：实际浓度、实际温度、湿度。
并在按键选择情况下连续显示一个测量值的变化。
2、当有害气体浓度超出安全范围时进行声光报警。
3、按键操作可以对测量的范围进行调整。
三、主要工作内容：本文深入探讨了家居空气采集系统的发展状况及趋势，分析了当前空气采集系统的不足之处，设计了基于51单片机的家居空气采集系统的总体架构以及硬件部分，对系统的硬件的选型、外围模块的设计、搭建以及部分传感器模块做了详细论证和设计。
控制节点经过研究对比，选用STC89C52，对外围电路中的传感器模块、供电电源模块、报警电路、键盘、协调器接口电路以及时钟均做了详细设计，通过对比分析选择了适合本课题的温湿度传感器、空气质量传感器、甲醛传感器及烟雾传感器。
最后，进行了软件的设计和实现，主要包括主控程序、数据上传设计、报警子程序设计、按键扫描子程序设计以及终端子程序设计等。
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。
基于单片机的有害气体检测与报警系统设计
摘要 (2)第一章功能要求及方案论证 (4)1.1选择器件 (4)1.2系统原理及基本框图 (4)第二章主要元件介绍 (5)2.1STC89C52单片机 (5)2.1.1 概述 (5)STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-FlashProgramable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器。
该器件采用A TMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
(5)2.1.2引脚介绍和最小系统 (5)2.1.3 定时器描述 (7)2.2模数转换芯片ADC0804 (8)2.2.1概述 (8)2.2.2引脚介绍 (8)10.VCC: 电源供应以及作为电路的参考电压. (9)2.2.3 ADC0809典型接法 (9)如图2-2-3所示： (9) (9)图2-2-3 ADC0804典型接法 (9)2.2.4 A/D转换的性能参数 (9)2.2.5 A/D转换的方法和原理 (10)2.2.6 连接方式 (10)2.3 MQ-2传感器 (10)图2-3-1 结构和外形 (11)图2-3-2 MQ-2基本电路 (11)2.4 数码管 (12)第三章电路各部分介绍 (13)3.1 可燃气体信号采集部分 (13)3.2显示部分 (13)3.3 A/D转换部分 (14) (16)3.5最小系统及按键 (16)单片机接+5V电源；晶体振荡器频率为12MHz，晶振的两个引脚分别连接在单片机的XTAL1和XTAL2端，晶振的两端再分别连接一个22pF电容后接地；复位电路经电源正极（+5V）接10uF电容后接1k欧姆电阻接地，单片机复位端RST接在电容和电阻之间。
(16)本次设计电路中加入两个按键，用于人为报警。
单片机P3.6和P3.7端分别连接一个按键后接地。
当按下S1时蜂鸣器报警，LED闪烁；S2用来取消报警。
基于51单片机的室内空气质量检测系统设计毕业论文
基于单片机的气体质量检测系统的设计摘要本论文研究设计了一种用于公共场所及室内具有检测及超限报警功能的室内空气质量检测系统。
其设计方案基于89C51单片机，选择瑞士蒙巴波公司的CH20/S-10甲醛传感器和MQ-5气体传感器。
系统将传感器输出的4~20mA的标准信号通过以AD0832为核心的A/D转换电路调理后，经由单片机进行数据处理，最后由LCD显示甲醛浓度值。
文中详细介绍了数据采集子系统、数据处理过程以及数据显示子系统和报警电路的设计方法和过程。
系统对于采样地点超出规定的甲醛容许浓度和天然气规定浓度时采用三极管驱动的单音频报警电路提醒监测人员。
同时，操作人员对于具体报警点的上限值可以通过单片机编程进行设置。
另外，该系统对浓度信号进行了信号补偿等处理，减少了测量误差，因此，具有较高的测量精度，而且结构简单，性能优良。
本系统的量程为0-10ppm，精度为0.039ppm 。
关键词: 甲醛检测/天然气检测/AT89C52单片机ABSTRACTThis thesis design of a paper for public places and indoor testing and over-limit alarm functions with indoor air quality testing system. Its design is based on 89C51 single chip, with the choice of MQ-5 gas sensors and CH20/S-10 formaldehyde sensor from Switzerland mengbabo company. Sensor system will output 4 ~ 20mA standard signal through the core ADC0832 for A / D conversion circuit after conditioning, by the single-chip microcomputer for data processing, at last display the formaldehyde concentration on the LCD . The article detailed the data acquisition subsystem, data processing and data display and alarm system circuit design method and process. When the sampling sites when the formaldehyde and Natural gas concentration exceeded，To the single-transistor drive circuit audio alarm will sound the alarm，Testing staff to remind. At the same time，The concentration of formaldehyde, Can be set through the single-chip programming.In addition, the system signals a concentration compensation signal processing, a reduction of measurement error, therefore, have a high measurement accuracy, and simple structure, excellent performance. The range of the system for 0-10ppm, accuracy 0.039ppm.Keywords: Formaldehyde detection,Natural gas detection, AT89C52 single-chip毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
基于c51单片机的有害气体检测课程设计
目录第一章系统总体方案选择与说明 (2)1.1方案选择 (2)1.2系统说明 (2)第二章系统结构框图与工作原理 (3)2.1设计框架图 (3)2.2工作原理 (4)第三章各单元硬件设计说明及法计算方 (5)3.1 主控芯片80C51 (5)3.2 A/D转换集成电路主芯片0809 (7)3.3 集成气体传感器TGS202元件 (8)3.4 地址锁存器主芯片74LS373 (9)3.5 单片机时钟电路 (11)3.6 复位电路 (12)3.7 光报警系统 (13)3.8 单片机振荡电路 (14)第四章软件设计 (15)4.1 软件总体设计 (15)第六章总结..................................... 错误！未定义书签。
附件A（原理图） (16)附录C 参考文献 (17)第一章系统总体方案选择与说明1.1方案选择用单片机控制一个检测报警系统，与以往用数字逻辑电路组成的控制系统相比，用单片机组成的检测报警系统，应具有更大的灵活性，功能也更强，并具有智能性, 在实际工作中是一种行之有效的方法。
因此，从理论上分析利用单片机为核心设计一个工业现场报警器系统是可行的。
1.2系统说明单片机工业现场报警系统是对工业现场的有害气体进行检测，一旦有害气体的浓度超过容许的气体浓度范围，系统闪光响铃报警。
通过传感器对工业现场有害气体浓度的检测从而转换成相应的电压值，又通过A/D模数转换器将传感器的电压值的模拟信号转换为数字信号，然后所转换的数字量接到单片机80C51的P0口，最后单片机对接入的数字信号做出反应，判断所测有害气体的浓度是否超标，超标则做出闪光响铃的报警指示，处于安全范围保持正常状态不变。
第二章系统结构框图与工作原理2.1设计框架图被测试气体气体传感器采样信号处理模数转换器89C51单片机外部报警装置图2—12.2工作原理单片机工业现场报警器主要由气体传感器、信号调理、A/D模数转换器、80C51单片机和闪光响铃报警等几部分构成。
基于51单片机的家庭有害气体报警器的设计和实现
基于51单片机的家庭有害气体报警器的设计和实现孙瑾【摘要】当今日常生活中,室外空气污染严重,导致室内的空气也不健康,而人们在室内的时间则多于室外,因而室内更容易发生有害气体危害人们健康的事故.设计一个室内有害气体检测报警器,可在室内PM2.5超标时报警提示.该系统以单片机最小系统为核心,结合粉尘检测模块、按键模块、报警模块、温湿度检测模块和显示电路模块等有害气体检测报警器的开发过程进行设计,实现室内气体实时监测并把数据显示在1602液晶显示器上,在超过警戒值时会通过蜂鸣器进行报警,以提醒人们可以通过净化设备来提高家中空气质量确保健康的生活环境.%The outdoor air pollution is serious in our daily life,it results in indoor air is not healthy.People stay in the room more than out of the room,so the indoor harmful gas is easier to occur accident of harming people'shealth.Therefore,an indoor harmful gas detection alarm is designed,it can remind people when PM 2.5 exceeds in the indoor.The system uses the minimum system as the core,combines with the dust detection module,key module,alarm module,temperature and humidity detection module and display circuit module and so on,and is designed for harmful gas detection alarm.The indoor gas is monitored real-time and the data are displayed on the 1602 LCD.The system can alarm for people when the real value will exceed the special value.At the same time,it reminds people of improving the air quality through the purification equipment to ensure a healthy living environment.【期刊名称】《微型电脑应用》【年(卷),期】2017(033)005【总页数】4页(P35-38)【关键词】单片机;报警器;Keil;程序设计【作者】孙瑾【作者单位】宝鸡文理学院计算机学院,宝鸡721016【正文语种】中文【中图分类】TP311室内环境是人们日常生活和工作的空间，是为了生活需要而建立的室内环境，包括办公室、家庭居室、酒店、图书馆、商场、教室等公共场所及内部空间，而室内的光、热、空气品质都对人的生活、工作、健康产生着直接影响。
基于单片机控制的空气质量监测系统设计
基于单片机控制的空气质量监测系统设计基于单片机控制的空气质量监测系统设计1. 引言随着现代工业化和城市化的不断发展，空气质量成为人们越来越关注的一个问题。
糟糕的空气质量会对人们的健康和生活质量产生负面影响。
为了实时监测和改善空气质量，开发一种基于单片机控制的空气质量监测系统成为了一个重要的课题。
本文将深入探讨基于单片机控制的空气质量监测系统的设计方案和实现过程。
2. 设计原理基于单片机的空气质量监测系统主要由传感器、单片机、显示屏以及数据存储模块组成。
传感器负责测量环境中的关键指标，如PM2.5、PM10浓度、温度、湿度等。
单片机则用来处理传感器采集到的数据，并将其显示在屏幕上。
数据存储模块可以记录历史数据，以便后续分析和比较。
3. 传感器选择在空气质量监测系统中，选择合适的传感器是至关重要的。
常见的空气质量传感器有光学传感器、化学传感器和声学传感器等。
考虑到系统的精确度和稳定性，本设计选择了光学PM2.5和PM10传感器，以及温湿度传感器。
这些传感器具有高精确度、快速响应和长期稳定的特点。
4. 单片机选择单片机是空气质量监测系统的核心控制部分。
在选择单片机时，需要考虑其计算能力、接口数量和功耗等因素。
本设计选择了一款常用的ARM Cortex-M系列单片机。
这款单片机具有高性能和低功耗的优势，可以满足系统的要求。
5. 系统实现系统的实现包括传感器的连接、数据采集和处理、以及数据显示和存储。
在实现过程中，首先需要连接传感器到单片机的相应引脚上，并根据传感器的规格书来编写对应的驱动程序。
接下来，单片机通过读取传感器的数据，进行数据处理和计算，并将结果显示在连接的显示屏上。
为了方便用户进一步分析和比较数据，系统还需要添加一个存储模块，将历史数据记录下来。
6. 总结与展望基于单片机控制的空气质量监测系统设计可以帮助人们了解周围环境的空气质量状况，并采取相应的措施来改善室内和室外的空气质量。
本文深入探讨了该系统的设计原理和实现过程，并总结了传感器选择、单片机选择以及系统实现的关键步骤。
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。
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基于51单片机室内有害气体监测系统的
设计与实现
摘要：空气质量的异常给人们的身心和身体都会带来巨大影响，尤其是当空气中的有害气体甲醛，苯，甲烷以及一氧化碳等超标时，一旦不及时发现就会导致人体出现中毒，严重甚至导致死亡，因此在日常生活当中能对有害气体进行精确的检测与控制，对于提高生活质量，保证身心健康具有重要意义。
本智能环境检测系统一共设计四个传感器参数检测网络，对环境相关的四个参数苯，一氧化碳，甲烷和甲醛四种有害气体进行检测；4个传感器共同对四个有害气体进行检测，确保环境安全。
整个智能环境检测系统围绕对4个参数的检测，显示、报警与控制出发，硬件上以STC89C51单片机为核心，MQ2完成对环境甲烷的检测，MQ7传感器检测环境一氧化碳浓度，两路MS1100模块对环境中的甲醛和苯浓度进行采集，单片机通过引脚读取到数据后在内部对数据进行处理，在LCD1602上显示的同时，并与设定的安全数据进行处理，如果数据有异常那么就输出指令来驱动蜂鸣器同时驱动风扇，来实现报警和调控。
软件上以C语言为核心，结合传感器的工作原理与通信特点，通过程序来驱动引脚实现对数据的和指令的输出，实现预期的功能。
非常适合在居家环境中应用，提高环境的安全可靠性。
关键词：报警与控制气体检测单片机智能居家环境监测
一、研究背景
空气污染不仅会使得生态环境遭受破坏甚至会直接危害人的生命安全。
当前我国的环境污染问题尤其是大气污染情况已经迫在眉睫，在工业生产中排放的有毒有害气体以及发动机尾气中包含的有害气体，使得大气中含有的有害颗粒、有毒气体含量一直在升高，但是空气污染的情况比较难以琢磨，受多方面因素的影响，所处地方不同，空气污染的情况也不一样，所以如果需要掌握当地环境污染的具体情况，还需对当地环境参数进行实时监测，由此才能掌握当地环境污染的各种参数以及其变化规律，并以此为依据来制定整改措施。
所以利用多传感器融
合技术设计出一种空气质量检测设施显得尤为必要，此款检测设备不仅检测精度有保证而且便于随身携带、使用简单、性价比高。
使用者能够用其完成很多有害气体以及颗粒物的含量检测，以此采取措施，提升周围环境，更好的享受生活。
二、系统设计方案
本系统以STC89C51为核心，具有简单、实用、便宜、宽电压、高稳定、难破解等优点。
软件开发方面使用Keil开发环境，具有方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具，Keil使用C语言，C语言简洁紧凑、灵活方便，编写的程序可读性强、编译效率高，在结构及维护方面具有很大优势，综上所述本系统具有良好可行性。
本系统以单片机为控制核心，检测数据输入模块，包括居家工作环境对人体健康影响较大的甲醛气体，一氧化碳，甲烷以及苯气体，还有提高系统适应性的指令设置模块；单片机接收到这些参数后根据设置的参数与检测到的实际产生进行比对后，输出指令来驱动风扇对环境进行调控和驱动蜂鸣器来进行异常报警，同时驱动LCD1602显示屏来对数据实时显示。
系统结构图如图1所示。
图1 系统结构图
三、系统硬件设计
主控芯片为STC89C51开发板，对采集到的室内有害气体的含量进行管理。
甲烷与一氧化碳检测传感器采用MQ系列中的MQ7和MQ2来完成对甲烷和一氧化碳数据的采集。
甲醛与苯检测传感器采用MS1100来检测室内的TVOC浓度值包括甲醛与苯气体浓度，其能实现对大于0.1ppm的苯、二甲苯等有机气体挥发进行采集，同时具有体积小巧、价格便宜、响应速度快等特点。
四、系统软件设计
本室内有害气体检测系统工作流程如下：上电开机后，检测按键状态，依次
读取四个参数值，处理后在LCD上显示，然后内部判断是否出现异常，如果出现
异常，就输出指令来驱动蜂鸣器报警，驱动风扇开启工作调控空气质量，依次循环。
主程序工作流第一步完成初始化，包括参数初始化；模块初始化，包括LCD，AD模块等；完成三个初始化工作根据按键的信息完成，按照设置好的工作模式的
工作流程进行顺序工作，并对对于四个参数界限值初始化辅助，完成整个自动工
作过程。
开发环境采用Keil C51。
它是美国Keil Software公司出品的51系列
兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。
Keil提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过
一个集成开发环境将这些部分组合在一起。
五、总结
本系统主要的工作是通过在客户端和服务端之间进行通信，使得用户能在一
定范围内通过手机对花卉植物周围的环境进行调节。
针对基础理论展开了一系列
的研究，针对我们的单片机进行设计以及通信调试等。
后期可以考虑结合微灌控
制系统直接进行数据反馈而不需要基础处理，使得单个终端可以并行的完成控制
反馈，同时又具备数据通讯的功能。
参考文献
[1]周兴达,韦焱文,刘洁,杨文武,姜鑫蕾.基于单片机的环境检测与自动调节
系统设计[J].电子设计工程,2022,30(02):110-114.
[2]李惠娜.基于STM32和物联网公有云的鸡蛋孵化环境检测系统设计[J].电
子制作,2022,30(02):9-11+100.
[3]杜永峰,黄伟钧,伲坤,胡华健.蔬菜大棚环境监测仪的设计与制作[J].电
子世界,2021(01):200-201.
[4]张宝,梁继俊,孙腾达,任靖宇,李丽,周伦.一种空气环境检测仪设计[J].
电器工业,2021(01):75-78.。