基于c51单片机的有害气体检测课程设计--强欣

摘要随着电子科学技术的发展，电子技术成为安全方面的有力手段，许许多多安全方面的电子产品，是人们的生活的得力助手。

本设计利用单片机技术结合A/D 转换芯片构建了一个可燃气体检测报警器。

当环境中可燃或有毒气体泄露时，当气体报警器检测到可燃气体浓度达到报警器设置的临界点时，可燃气体报警器就会发出报警信号，以提醒工作人员采取安全措施。

本文首先简要介绍了设计可燃气体检测报警器的主要方式以及单片机系统的优势；然后详细介绍了可燃气体检测报警器的设计流程，以及硬件系统和软件系统的设计，并给出了硬件电路的设计细节，包括各部分电路的走向、芯片的选择以及方案的可行性分析等。

本次设计采用MQ-2气体传感器作为可燃气体的信号采集工具，采集到的模拟电压量经过ADC0804转换为数字信号。

单片机采集到ADC0804的数字信号后经过计算，如果可燃气体浓度达到报警器设置的临界点时单片机将驱动LED 和蜂鸣器发出报警信号。

在无可燃气体的情况下，发生未知的危险，报警器可以人为的控制按键发出报警信号提醒人们。

按下S1时蜂鸣器报警，LED闪烁；S2用来取消报警。

关键词MQ-2传感器；STC89C52单片机；ADC0804芯片；数码管显示；按键第一章功能要求及方案论证1.1选择器件按系统功能实现要求，决定控制系统采用市场上很普遍的ADC0804，其转换速度完全可以达到本次设计的要求，显示部分由价格便宜，显示醒目。

1.2系统原理及基本框图根据毕业设计的要求本次设计采用STC89C52单片机机芯片配合ADC0804模/数转换芯片构成一个简易的可燃气体检测报警系统，显示部分由数码管进行显示可燃气体的浓度级别。

该电路通过MQ-2传感器检测可燃气体并发出0-5V的电压信号并输入到ADC0804芯片采样模拟量电压，经过模/数转换后，产生相应的数字量经过其输出通道DB0〜DB7传送给STC89C52单片机的P1 口。

STC89C52单片机负责把接收到的数字量经过数据处理，产生正确的7段数码管的显示，显示可燃气体浓度级别。

目录摘要 (I)Abstract ........................................................ I I 绪言 (3)1 控制系统设计 (5)1.1 系统方案设计 (5)1.2 系统工作原理 (5)2 硬件设计 (6)2.1 主电路 (6)2.1.1 单片机最小系统 (6)2.1.2 STM32F103单片机 (6)2.1.3 晶振电路 (8)2.1.4 复位电路 (8)2.2 按键控制电路 (9)2.3 报警电路 (10)2.4 LCD1602液晶显示电路 (10)2.5 ESP8266模块电路 (11)2.6 传感器模块电路 (11)3 软件设计 (13)3.1 系统主程序设计 (13)3.2 系统子程序设计 (13)3.2.1 LCD1602显示设计 (13)3.2.2 ESP8266无线通信设计 (13)3.2.3 按键子程序设计 (15)3.2.4 气体浓度检测程序设计 (16)3.2.5 报警程序设计 (16)结论 (17)参考文献 (18)附录源程序清单 (20)致谢 (26)摘要为了尽早发现和预防各类危险气体减少对人的危害，保护自己和个人或公共财产的安全，需要使用自动报警器对人进行预警。

本文中作为危险气体检测系统的主要技术采用了传感器和单片机，该系统基于STM32F103单片机无线数据传输系统和通过气体传感器MQ-4对危险气体的浓度进行监测，并通过AD模数转换模块将模拟量转换为数字值，再发送给单片机，LCD1602液晶显示屏显示当前检测到的气体浓度值，单片机通过ESP8266无线模块和手机进行传通讯将当前数据发送至手机上显示，通过按钮设置气体浓度报警上限数值，当气体浓度超过上限值时，启动蜂鸣器进行报警。

实现了液晶显示危险气体的浓度和报警的功能，对气体检测报警系统的实现技术展开了较为深入地研究，为有害气体监测技术的实现提供了参考。

关键词：气体监测；传感器；单片机；无线数据传输AbstractIn order to find and prevent all kinds of dangerous gases as soon as possible to reduce the harm to people, protect themselves and personal or public property safety, it is necessary to use automatic alarm to warn people.The system is based on STM32F103 microcontroller wireless data transmission system and gas sensor MQ-4 to monitor the concentration of dangerous gases, and then send the analog quantity to digital value through AD digital-to-analog conversion module, then send to the microcontroller, LCD1602 LCD display to display the current detected gas concentration value, the microcontroller through ESP8266 wireless module and mobile phone transmission, send the current data to the mobile phone display, set the upper limit value of gas concentration alarm through the button, when the gas concentration exceeds the upper limit value, start the buzzer for alarm. The liquid crystal display function of hazardous gas concentration and alarm is realized, and the technology of gas detection and alarm system is studied in depth to provide reference for the realization of hazardous gas monitoring technology.Keywords: gas monitoring; the sensor; single chip microcomputer; wireless data transmission.绪言为了加快经济的发展，人们几乎无休止的开采资源，破坏环境，使本来就已经污染严重的环境再次受到了重大的影响，人类的生存环境变得十分恶劣，人们面临着环境污染不断的严重问题。

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。

文章编号:1673-2103(2009)05-0058-07基于单片机的有害气体检测装置3卜宪敏1,2,宋洪军3(1.曲阜师范大学运筹与管理学院,山东日照276826;2.日照广播电视大学信息工程系,山东日照276826;3.北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京100022) 摘　要:设计了一种有害气体检测装置.它采用单片机控制,实现对有害气体的数据采集及显示,并将采集的数据转换为对应频率的脉冲信号,上传到监控主机,实现远程实时监控.该装置为适应防爆现场的要求,采用红外遥控技术,不用打开设备即可完成数据的查询、仪表的校准及报警值的设定.它具有超限声光报警、切断用电设备电源的功能,可有效预防爆炸或人员伤亡事故的发生.该装置的软硬件设计在Pr oteus 的虚拟环境下进行了联合调试.关键词:单片机;有害气体;检测装置中图分类号:TP206+.1 文献标识码:A随着我国经济发展,对能源的需求量大增,刺激了煤炭产业的发展。

由于井下环境恶劣,我国煤矿瓦斯爆炸事件频繁发生,给人民生活和国家经济建设带来巨大影响,本文设计了一种用于井下瓦斯实时监测装置,当瓦斯气体浓度达到设定值时,自动切断设备电源,自动发出声光报警,提醒井下人员立刻离开.防止用电设备引起瓦斯爆炸事故.该装置采用红外遥控技术,不用打开设备即可完成数据的查询、仪表的校准及报警值的设定.该装置将采集的数据转换为对应频率的脉冲信号,上传到监控主机,可实现远程实时监控.该设计的硬件电路、软程序在Pr oteus 的虚拟环境下进行了联机调试.1　有害气体检测装置系统总体结构 该装置的总体结构如图1所示.图1　有害气体检测装置系统总体设计图第31卷第5期Vol .31 No .5 菏泽学院学报Journal of Heze University 2009年9月Sep.　20093收稿日期:2009-09-04作者简介:卜宪敏(1980-),女,山东日照人,助教,在读硕士研究生,研究方向:运筹学与控制论.宋洪军(1981-),男,山东泰安人,在读博士研究生,研究方向:智能交通.从图1可知,该系统由气体传感器及其恒压源供电、数据采集、声光报警、断电控制、远程通讯、红外遥控和开关电源电路构成。

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。

基于单片机控制的室内有害气体监测系统的研究【摘要】在室内有害气体监测系统设计中，选用ATMEL公司的8位STC89C51微处理器芯片作为核心，采用了Keil操作系统作为软件开发平台，开发了基于Keil操作系统的程序。

通过安装调试，实现了对室内甲醛、甲苯、水煤气、天然气、液化石油气浓度的监测、显示以及超限及时报警等功能，达到预期设计效果。

【关键词】传感器;有害气体;实时监测;STC89C52一、总体系统方案设计本研究采用STC89C51 单片机作为控制核心，直接利用甲醛传感器采集室内甲醛浓度，利用一氧化碳传感器采集室内一氧化碳浓度，利用烟雾传感器来监测烟雾的危害程序，经过处理后直接传给单片机，单片机综合分析以后，送到数码管上显示，并且通过独立键盘来设置，真题电路设计简单，具体模块框图如下：图1 模块框图二、硬件电路设计1.STC89C51型单片机简介89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。

该器件采用ATMEL高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。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的89C51是一种高效微控制器，89C2051是它的一种精简版本。

89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

89C51总控制电路如下：图2 89C51总控制电路2.显示电路由于51单片机P0口内部无上拉电阻，所以我在P0口外加了1k的上拉排阻。

总电路图如下：图3 总电路图3.电源模块及声光报警模块蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。

本技术新型涉及气体检测控制技术领域，尤其涉及一种基于单片机控制的气体检测控制系统，包括单片机单元、信号调理电路、有毒气体传感器、键盘、GPRS模块和排气系统；信号调理电路的输入端与有毒气体传感器的输出端连接，信号调理电路的输出端与单片机单元的输入I/O口连接。

本技术新型采用了以单片机系统为核心，集监测系统、通信系统和控制系统为一位的技术方法，解决了传统有毒气体监控系统功能简单单一，工作效率低下的技术问题，达到了自动监测室内有毒气体浓度、自动调节、实时将信息传输的技术效果；达到了集中监测室内空气质量、做出调整的技术效果；达到了若有毒气体超标，系统通信方式稳定、可靠并及时向用户手机发送数据的技术效果。

技术要求1.一种基于单片机控制的气体检测控制系统，包括单片机单元(1)、信号调理电路(3)、有毒气体传感器(4)、键盘(5)、GPRS模块(6)和排气系统(8)；信号调理电路(3)的输入端与有毒气体传感器(4)的输出端连接，信号调理电路(3)的输出端与单片机单元(1)的输入I/O口连接；键盘(5)的输出口与单片机单元(1)的输入I/O口连接；GPRS模块(6)与单片机单元(1)的I/O口连接，GPRS模块(6)与平板电脑(7)进行无线连接；排气系统(8)的输入口与单片机单元(1)的输出I/O口连接；电源模块(2)与单片机单元(1)的电源I/O口连接，信号调理电路(3)、GPRS模块(6)和排气系统(8)的电源端与单片机单元(1)的电源I/O口连接，其特征在于：信号调理电路(3)包括有毒气体传感器(4)和运算放大器U2A；有毒气体传感器(4)的1、3引脚与单片机单元(1)的VCC口连接，有毒气体传感器(4)的2引脚与单片机单元(1)的VCC 引脚连接；有毒气体传感器(4)的4引脚与阻值为10k的电阻R1和阻值为5k的电阻R2的一侧连接，R1的另一侧与单片机单元(1)的GND口和阻值为5k的电阻R3的一侧连接，R2的另一侧与U2A的负向输入端连接，R3的另一侧与U2A的正向输入端、阻值为10k的电阻R4和电容值为0.01μF的电容C1的一侧连接，R4和C1的另一侧与U2A的输出端连接，U2A的输出端与电容值为10μF的电容C2的一侧和单片机单元(1)的P1.5口连接，C2的另一侧与单片机单元(1)的GND口连接；U2A为LM358，U2A的VCC口与单片机单元(1)的VCC口连接，U2A的GND口与单片机单元(1)的GND口连接；有毒气体传感器(4)为MS1100甲醛VOC传感器。

毕业设计说明书基于51单片机的可燃气体检测设计办学单位：班级：学生：指导教师：提交日期：2014年12月日摘要随着城市煤气、天然气事业及化学工业的迅速发展，易燃、易爆的气体种类和应用范围在不断增加，这些易燃易爆气体在生产和使用过程中，一旦发生泄露将会引起中毒、火灾、爆炸等重大事故。

在人们对安全生产的重视程度和生产技术手段不断提高的同时，可燃气体监测报警器正广泛地应用在这些领域中。

可燃气体探测报警器是预防易燃易爆气体在生产和使用过程中发生泄露的报警装置。

为了防止这类事故的发生，装设可燃气体监测报警器是非常必要的，可以及时发现事故隐患，及早采取补救措施。

本论文主要阐述了可燃气体监测报警器的软件和硬件设计。

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的可燃气体报警器，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-2。

该报警器对可燃气体进行实时控制，当可燃气体的浓度超过允许值时，控制电路进行报警,设计的可燃气体监测报警器具有性能稳定，测量准确等优点.本设计的可燃性气体报警、控制器可以检测空气中以烷类及一氧化碳气体为主的多种可燃性气体的浓度，实时显示浓度值，当达到预先设定的上限报警设定值时，发出声音报警和控制信号，以提示操作人员采取安全对策或自动控制相关安全装置。

该报警器可以实时、准确检测可燃性气体，并且可以长时间可靠无误的报警，具有很广泛的应用前景。

关键词：报警器；传感器；单片机；蜂鸣器AbstractWith the city gas, natural gas utilities and the chemical industry is developing rapidly, flammable, explosive gas type and range of applications is increasing, the flammable and explosive gases in the process of production and use, in the event of leakage will be caused by poisoning, fires, explosions and other major incidents. People of the importance of safety in production and the production of technical means to continuously improve, the combustible gas alarm monitoring is widely used in these areas. Combustible gas alarm monitoring is the prevention of explosive gas in the production and use of the leakage occurred during the alarm. In order to prevent the occurrence of such incidents, the installation of combustible gas alarm monitoring is essential to the timely detection of potential causes of accidents and take remedial measures.This paper elaborated on combustible gas alarm monitoring software and hardware design. 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 . that this method is designed to monitor combustible gas alarm has a stable performance, accurate measurement.Combustible gas alarm instrument designed detects alkyl combustible gas and carbon monoxide especially, and displays concentration on the instrument. When combustible gas reaches alarm threshold value, the instrument sends out sound and light alarm, The combustible gas alarm instrument has got past the test on the spot andgot a satisfying result.Key words: alarm; sensor; single-chip;buzzer目录1.1 课题背景和意义 (5)2 可燃气探测报警器的方案设计 (7) (7)2.1.1 方案一 (7) (8)2.1.4 方案比较及选择 (9)2.2 气体传感器的选型 (9)2.2.2 MQ-2传感器简介 (11)2.3 可燃气体探测报警控制器的总体设计 (13)2.3.1 系统总体结构设计 (13)2.3.2 系统的工作流程 (14)3.3 ADC0832模数转换电路 (20)4.1 主程序设计流程 (26)主流程图 (27)4.2 A/D转换子程序设计 (28)4.2.1 A/D转换控制流程图 (28)4.2.2 A/D转换控制程序设计流程图 (28)4.3 显示子程序的设计 (29)4.3.1 液晶与单片机的接口电路控制流程图 (29)4.3.2 液晶与单片机的接口电路控制程序设计流程图 (29)4.4 报警子程序的设计 (30)4.4.1 报警电路控制流程 (30)4.4.2 报警电路控制程序设计流程图 (30)1 绪论1.1 课题背景和意义随着我国改革开放的不断深入，工业化的发展，人类的生活水平在不断地提高。