内容发布更新时间 : 2024/9/20 0:47:45星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
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基于51单片机的一氧化碳报警器的设计
作者：秦风元
来源：《丝路视野》2016年第23期
【摘要】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。 【关键词】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。
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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。
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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.