基于IAP15W4K58S4单片机的一氧化碳监测报警系统设计.doc

单片机课程设计报告题目 基于IAP15W4K58S4单片机CO报警系统的设计 学生姓名 学号:1415092030所在学院：机械工程学院 专业班级：机自专升本1401指导教师: 完成地点：2015年7月15日基于IAP15W4K58S4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IAP15W4K58S4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，实现所测一氧化碳浓度超过设定的报警值时自动报警，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:IAP15W4K58S4；MQ-7一氧化碳气体传感器；一氧化碳浓度。Abstract:This paper design a IAP15W4K58S4 microcontroller based carbon monoxide monitoring alarm system. The cold weather in winter, the shower bathroom air humidity is big, coupled with poor liquidity, low air pressure, air is easy to cause carbon monoxide poisoning, causing casualties. For this kind of insecurity, and the carbon monoxide real-time monitoring system is designed, installed in the bathroom. The system controlled by single chip microcomputer MQ - 7 gas sensor, realize the measured carbon monoxide concentrations than the alarm value set automatic alarm, remind bathing personnel to take corresponding measures, to prevent the poisoning accidents, ensure bath life. Key words: IAP15W4K58S4; MQ - 7 carbon monoxide gas sensor; Carbon monoxide concentrations.目录第1章 CO泄漏报警系统的组成及工作原理41.1系统框图41.2 设计的目的及意义4第2章 功能单元介绍52.1MQ-7气体传感器模块其程序5一氧化碳中毒的概述52.2声光报警模块9第3章 系统软件设计10第4章 主程序11第5章 实物图及仿真图12第6章 结束语13致谢14参考文献15第1章 CO泄漏报警系统的组成及工作原理1.1系统框图根据小型化、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；单片机行转换 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。MQ-7气体传感器按键控制单片机LED显示蜂鸣器报警装置 图1系统框图1.2 设计的目的及意义 设计出性能更加可靠，经济实惠的一氧化碳报警器。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2章 功能单元介绍2.1MQ-7气体传感器模块其程序一氧化碳中毒的概述CO为无色、无味、无臭的气体，凡是碳或含碳物质在氧不充分时燃烧，均可产生CO。在使用柴炉、煤炉时，如通风系统不畅通，尤其是近年来煤气取暖器和煤气热水器使用不当使CO中毒大为增加。因为CO是无色、无味的气体，所以称之为“沉默的杀手”。人体吸入CO后，往往毫无知觉，甚至出现严重的症状后仍不知何故，从而继续处在高浓度的CO环境中，直至死亡。CO进入体内后，一部分与血红蛋白结合，引起血红蛋白氧运输量明显减少;另一部分直接与细胞线粒体内的细胞色素a3结合，抑制组织细胞内呼吸。故CO中毒时临床表现与血中HbCO水平可能不一致。简要说明：一、 尺寸：32mm X22mm X27mm 长X宽X高二、 主要芯片：LM393、MQ-7气体传感器三、 工作电压：直流5伏四、 特点：1、具有信号输出指示。2、双路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出）3、TTL输出有效信号为低电平。（当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机） 4、模拟量输出05V电压，浓度越高电压越高。5、对一氧化碳具有很高的灵敏度和良好的选择性。6、具有长期的使用寿命和可靠的稳定性五、应用：用于家庭、环境的一氧化碳探测装置。适宜于一氧化碳、煤气等的探测。【测试方式】1、传感器先预热20秒左右。2、将传感器放在无被测气体的地方，顺时针调节电位器，调节到指示灯亮，然后逆时针转半圈，调到指示灯不亮，然后接近被测气体，指示灯亮，离开被测气体，指示灯熄灭，就证明传感器是好的！【测试程序】实现功能：1， 当测量浓度大于设定浓度时，单片机IO口输出低电平说明：1、当测量浓度大于设定浓度时，单片机IO口输出低电平#include /库文件#define uchar unsigned char/宏定义无符号字符型#define uint unsigned int /宏定义无符号整型sbit LED=P10; /定义单片机P1口的第1位 （即P1.0）为指示端sbit DOUT=P20; /定义单片机P2口的第1位 （即P2.0）为传感器的输入端void delay()/延时程序uchar m,n,s;for(m=20;m0;m-)for(n=20;n0;n-)for(s=248;s0;s-);void main()while(1) /无限循环 LED=1; /熄灭P1.0口灯 if(DOUT=0)/当浓度高于设定值时 ，执行条件函数 delay();/延时抗干扰if(DOUT=0)/确定 浓度高于设定值时 ，执行条件函数 LED=0; /点亮P1.0口灯 2.2声光报警模块主要是驱动一个蜂鸣器，图2为声光报警电路的实现。此报警电路的声音输入引脚由单片机的P1.5控制，光闪烁电路的输入引脚由单片机的P1.7控制。报警的上、下限值由软件设定。当气体传感器采集到的值超过报警范围时，令P1.5、P1.7=0则可实现声光报警。第3章 系统软件设计Y数据超限数据显示程序初始化打开中断读取EEPROM Flash的内存修改数据等待修改数据启动定时器数据处理N报警NY系统采用c语言进行程序设计，大大提高了开发调试工作 的效率，同时，所产生的文档资料也容易理解，便于移植。主处理模块主要是将各个模块进行协调处理和实现数据交互。主处理模块首先完成MQ-7气体传感器初始化工作，初始化后进入循环处理，在循环过程中主处理获得采集模块的数据结果来进行显示或者报警。单片机停止对气体传感器采集的数据的AD转换，读取数据，读取完毕后再启动AD转换。如此循环。程序流程图如下图图5所示。定时器0中断停止A/D转换读取数据启动A/D转换设置标志 图5 系统流程图第4章 主程序#includeconfig.h#includeGPIO.h#includedelay.h sbitP_COM0 = P20; /传感器 sbitP_COM1 = P36; / 蜂鸣器 sbitP_COM2 = P10; /灯voidGPIO_config(void)GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;/结构定义GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_Pin_0;/指定要初始化的IO, GPIO_Pin_0 GPIO_Pin_7, 或操作GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_OUT_PP;/指定IO的输入或输出方式,GPIO_PullUp,GPIO_HighZ,GPIO_OUT_OD,GPIO_OUT_PPGPIO_Inilize(GPIO_P2,&GPIO_InitStructure);/初始化void main(void)P_COM1=0;P_COM2=1;while(1)if(P_COM0=0) delay_ms(10);if(P_COM0=0)P_COM1=1; P_COM2=0; elseP_COM1=0;P_COM2=1;第5章 实物图及Proteus仿真图第6章 结束语系统采用了高性能的单片机IAP15W4K58S4，其丰富的片内资源使得外围扩展器件少，体积小，降低了故障率。从实际应用效果来看，系统工作稳定。将MQ-7一氧化碳传感器和IAP15W4K58S4有机地结合起来，组成低功耗的小型监测系统,适用于浴室内的CO安全监测。该系统经过适当的扩展，可实现温度、煤气、CO的监测等功能，具有广阔的应用背景和实用价值。在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里老想着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多.我趁着做毕业设计的同时也对课本知识有了巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次毕业设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。 经过两个多月的设计里，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时的满富激情到后来汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。 通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。 致谢 当我以学子的身份踏入大学校门的那天起，便已注定我将在这里度过人生中最美丽的青春年华。提笔写下“致辞”，我才惊觉自己即将真正离开，人生亦从此展开新的画卷。尽管不舍，却更珍惜，因为我的生命中有那么多可爱的人值得感激。他们使我的大学生活充满了色彩，无论收获、遗憾，对我来说都是一笔宝贵的财富。 两年的大学生活不知不觉中就要结束了，在这段难忘的生活中，有我许多美好的回忆。在这份大学的最后一页里，首先感谢学院给我们提供这个能自我展示的平台，感谢我的指导教师程普、刘慧敏、张新岭老师，你们从一开始的论文方向的选定，到最后的整篇文论的完成，都非常耐心的对我进行指导。给我提供了大量数据资料和建议，告诉我应该注意的细节问题，细心的给我指出错误，修改论文。谢谢我辅导员老师们，从大一到大二是你的悉心教导、孜孜不倦我们才能顺利的完成学业。我要感谢在我二年的学习中无私传授我知识的各位老师，是你们将自己宝贵的财富无私地奉献给了我们，让我们能在学业上有所成绩；是你们让我倍感教师职业的伟大，交给我们知识，又不忘教育我们如何做人！我会在你们的教诲下成功步入社会，在社会中尽自己的所能来回报社会和国家对我们的培养。 我会踏踏实实做人，勤勤恳恳的工作，在今后的路途中也许也会有坎坷和困难，但我已经不是入学之初的我，经受磨练的勇气和克服苦难的决心已经在老师和父母的指导教育下成长起来了，所以在未来的人生中我会努力前行，风雨无阻。 再次感谢所有给予我支持