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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。
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。
基于单片机一氧化碳监测报警仪设计
随着工业的迅速发展，人类接触有害气体的场合越来越多，由此造成对人类本身的危害也越来越大。
在炼钢厂、炼铁厂中，高炉生产的副产品高炉煤气（主要成分为CO）经过降温、除尘、加压后送入煤气管网或送入煤气柜储存。
在高炉旁或附近工房内的工人以及加压站的工人经常发生一氧化碳中毒的事故，危害较大；而且在煤气管道及储存柜检修期间，也经常发生泄露的一氧化碳气体遇明火产生爆炸的事故，因而研制一种一氧化碳气体监测仪有着十分重要的现实意义。
本文采用AD公司的数据采集芯片ADuC834为主控芯片，介绍了一种灵敏度高、性能可靠、操作简单的一氧化碳监测报警仪。
1系统硬件组成
1.1系统框图
这个系统的工作原理为：首先通过一氧化碳传感器采集现场的一氧化碳数据信息，传感器选用的是英国CityTechnologyLtd公司的电化学一氧化碳气体传感器7E／F；当一氧化碳气体经过传感器外壳上的气孔扩散到工作电极表面上时发生化学变化，工作电极输出变化的电流，其电流大小与气体浓。
基于超低功耗单片机MSP430的矿用一氧化碳报警器设计冯波;高昌【摘要】本文设计实现了一款基于MSP430F4250超低功耗单片机的一氧化碳报警器.报警器采用电化学一氧化碳传感器输出浓度信号,通过4位数码管实时显示CO气体浓度值,精度可达到1PPM(百万分之一).同时,报警器可预设报警值,当浓度值超过报警值后,发出报警信号.文章最后对报警器进行了实际校准,并对检测结果进行了数据分析.%This paper design and implement a carbon monoxide alarm based on MSP430F4250 ultra low power microcontroller. The alarm uses an electrochemical carbon monoxide sensor to export concentration signal, and display real-time CO gas concentration value through a 4 digital tube. The accuracy can reach 1PPM (Parts Per Million). At the same time, the alarm can be preset alarm value by users. When the concentration value exceeds the preset value, the alarm module will work. In the end of the paper, the alarm is calibrated and the results are analyzed.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2017(000)016【总页数】3页(P20-21,9)【关键词】超低功耗单片机;CO报警器;校准【作者】冯波;高昌【作者单位】陕西国防工业职业技术学院,陕西西安,710300;西安华丰仪表有限责任公司,陕西西安,710014【正文语种】中文目前，气体闪爆事故发生率呈上升趋势，特别是具有可燃性的一氧化碳气体，在工业中、生活中严重威胁到我们的生命安全。
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STC12C560S2单片机的家庭CO 气体报警器的设计XX：1009-3044（20XX）08-1806-03CO（一氧化碳）是常见的室内主要污染物之一，当一氧化碳进入人体后会和人体血液中的血红蛋白结合，进而阻止血红蛋白与氧气的结合，从而引起机体组织缺氧，严峻时导致人体窒息死亡，这就是一氧化碳中毒。
由于一氧化碳是一种无色、无臭、无味的气体，故容易被忽略而引起中毒。
家庭CO中毒多见于液化灶具泄漏或煤气管道泄漏，北方的冬天用煤炉取暖，排烟不畅时也时常发生，近几年使用燃气热水器造成CO中毒也经常出现报道。
因此，研究和设计一氧化碳检测和报警电路的是非常重要和迫切的。
现有一氧化碳检测仪器主要是面对工矿企业或公共场所的检测，价格高昂，该文设计了一款经济有用的适用于家庭的CO检测和报警器。
1 系统设计本系统包括CO气体传感器，信号调理电路，STC12C560S2微处理器，液晶显示电路，声光报警电路和按键电路组成，系统的总体设计框图见图1。
该设计以单片机为核心，操纵模数转换，显示和声光报警。
系统首先通过CO气体传感器测量室内的CO浓度，将CO浓度信息转换成电压信号，电压信号经信号调理电路完成对信号的处理和/D转换，将模拟电信号转换为数字信号后送到微处理器进行处理，微处理器对收到的信号进行计算处理，一方面操纵液晶模块显示出当前的浓度值，另一方面将当前测得的浓度值与预设的报警值进行比较，如果测得的浓度值大于预设的报警值则启动声光报警。
2 硬件设计2.1 CO气体传感器目前市场上常见的CO传感器主要有电化学气体传感器、催化型可燃气体传感器、固态传感器、红外汲取气体传感器几种类型，由于此次设计是针对家庭使用，考虑到使用环境和成本等因素，选择了固态半导体传感器MQ-7气敏传感器。
MQ-7传感器的气敏材料是在清洁空气中电导率低的电解质二氧化锡（SnO2），二氧化锡是目前应用最多的一种气敏材料，具有灵敏度高、响应快、稳定性好、使用简单等特点。
成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）论文题目：基于单片机一氧化碳报警设计教学点：指导老师：职称：学生姓名：学号:专业：机电一体化成都电子机械高等专科学校成教院制年月日成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）任务书题目：基于PLC控制霓虹灯的设计任务与要求：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时间： 2013 年 2 月10 日至 2013 年 1 月 15 日共 9 周教学点：学生姓名：学号：专业：电气自动化技术指导单位或教研室：指导教师：职称：成都电子机械高等专科学校成教院制毕业设计(论文)进度计划表第一章摘要一氧化碳（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。
所以基于单片机设计制作一氧化碳报警器，来保障人们的生命财产安全。
AbstractCarbon monoxide (CO) is a colorless, odorless, non irritant gases, specific gravity 0.967, almost insoluble in water, not easily by activated carbon adsorption. When the incomplete combustion of carbon material, can produce CO, such as the human body in a short period of time to absorb high levels of C0, or concentration is low, but suck for a long time, all can cause acute poisoning. CO combined with hemoglobin ability more than the combination of oxygen and hemoglobin ability of 200-300 times, when CO is formed by the combination of carbon and oxygen hemoglobin and hemoglobin content reaches 5%, will produce chronic damage to human body, 60% will be in a coma, and 90% will die. So based on single chip design and production of carbon monoxide alarm, to ensure people's life and property security.4目录第一章一氧化碳报警器简介 (6)第二章设计方案 (6)第一节单片机的介绍和选用 (6)第二节设计要求及思路 (7)第三节初始方案与确定 (7)第四节系统组成 (8)第五节一氧化碳报警器系统的三大部分 (8)第二章硬件电路设计 (11)第一节单片机基础知识简介介绍及主控电路设计 (11)第二节模数转换部分电路设计 (16)第三节传感器部分电路设计 (19)第四节报警电路的设计 (22)第三章软件设计 (23)第一节单片机编程 (23)第二节汇编语言概况 (23)第三节源程序 (24)结论 (26)致谢 (27)5第一章一氧化碳报警器简介设计出性能更加可靠，经济实惠的一氧化碳报警器。
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。
如果环境中CO含量超出安全范围，常人很难发现，为了保证人们生命健康和正常生产不受影响，实时检测CO含量十分重要。
所以基于单片机设计制作一氧化碳报警器，来保障人们的生命财产安全。
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。
第二章设计方案第一节单片机的介绍和选用单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统，目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的6控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机，更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表以及各种智能机械了。
因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
设计选用ATMEl公司的AT89C51和美国国家半导体公司生产的ADC080。
第二节设计要求及思路设计要求:报警器需在一氧化碳浓度达到100ppm时启动报警。
具体实现如下功能：（1）系统要求设置正常工作状态除正常工作状态外,LED红灯处于熄灭状态，蜂鸣器处于关闭状态。
（2）在正常工作状态下，绿灯应长亮。
当室内一氧化碳浓度达到100ppm时系统应启动蜂鸣器报警，红灯闪烁。
设计思路：采用单个传感器检测气体浓度，将检测结果通过高精度运算放大器放大后送入模/数转换芯片中进行转换，传给单片机进行数据处理。
处理后的信息将通过单片机控制，驱动报警。
第三节初始方案与确定（1）初始设计以设计思路展开研究：根据该设计要实现的基本功能，设计大概应该分为信号接收，信号处理，信号控制和信号响应四个部分。
A.信号采集接收部分即通过检测一氧化碳气体浓度，并将这种变化量转换成电压或者电流等模拟量的变化B.信号处理部分是将接收部分得到的电压或电流等变化进行必要放大，为后一部分信号控制提供准备。
C.信号控制部分是通过预定控制方式等实现对设计要求的准确操作。
D.信号响应是通过事故处理部分和显示部分实现控制部分的要求。
（2）对上述四个部分进行分析，得到如下一些基本的结论：A.信号接收部分为了能准且采集到气体浓度的变化应选用传感器敏感器件，为使其有效部分的检测房间中气体浓度，必须选用高温一氧化碳传感器。
B.信号处理部分应该根据实际情况选用电荷放大，或比较器等装置，这部分电路将包含在传感器接口电路中。
C.控制部分为了实现精确控制，采用单片机较为合适。
D.信号响应及报警部分，用蜂鸣器和LED灯即可。
根据对上面设计系统的分析，我们得到该设计思想框图如下图2.1所示：7图2.1 设计思想框图（2）方案确定经过分析采用初始方案设计，即用单个传感器检测一氧化碳气体浓度，将检测到的浓度结果通过运算放大器放大后送入模/数芯片ADC0809中进行模—数转换，传入单片机中，由AT89C51单片机处理数据，并利用单片机控制报警器进行声音报警。
分析：此设计十分简单，也十分实用。
虽然对气体浓度的采集不是很精确，但报警方面已经十分符合设计目的。
第四节系统组成本设计属于单片机应用系统。
单片机在系统检测以及工程控制方面的应用，是典型的嵌入式系统。
通常将满足海量高速数据计算的计算机称为通用计算机系统；而把面向工控领域对象，嵌入到工控系统中，实现嵌入式应用的计算机称之为嵌入式计算机系统，简称嵌入式系统。
嵌入式系统分为四种：工控机，通用CPU模块，嵌入式微处理，单片机。
嵌入式系统具有以下特点：(1)面对控制对象。
如传感器信号输入、人机交互操作、伺服驱动等。
(2)嵌入到工控应用系统中的结构形态。
(3)能在工业现场环境中可靠运行的品质。
(4)突出控制功能。
如对外部信息的捕捉、对控制对象实时控制和有突出控制功能的指令系统（I/O控制、位操作和转移指令等）。
单片机有唯一的专门为嵌入式应用系统设计的体系结构与指令系统，最能满足嵌入式应用要求。
单片机是完全按嵌入式系统要求设计的单芯片形态应用系统，能满足面对控制对象、应用系统的嵌入、现场的可靠运行及非凡的控制品质等要求，是发展最快、品种最多、数量最大的嵌入式系统。
第五节一氧化碳报警器系统的三大部分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。
8（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。
（单片机应用系统三个层次的关系如图2.2：图2.2 单片机应用系统三个层次的关系以此理解，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。
