基于STC单片机的一氧化碳监测报警系统设计

1、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

2、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05V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。MQ-7气体传感器按键控制单片机LCD显示报警装置图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

3、的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡（SnO2）。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：产品型号MQ-7产品类型半导体气敏元件标准圭

4、寸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 c5浓度斜率aw 0.6（R300ppm/R100ppm CO）标准测试条件温度、湿度20CC; 65%h5%RH标准测试电 路Vc:5.0V .1V; VH （高）： 5.0V .1V; VH （低）：1.5V .1V预热时间不少于48小时基本测试回路:Vrl传感器的输出电压太小， 无法满足 单片机的要求。故需要将气体传感器的 输出信号进行放大。由于STC12C5A60S2单片机内部集成了 10位的ADC模块，这样可以直接将放大电路输出的模拟电压与单片机的A/D输入通道P1.2相连接。2.2声光报警模块P1.

5、7控制。报警的上、下限值由P1.5、P1.7=0则可实现声光报警。2.3 按键模块系统中由于需要的控制按键比较少，故采用独立按键式键盘。功能按键有4个，主要实现一氧化碳报警值的设定、查询等功能。他们分别与单片机的P3.2P3.5 口连接，通常情况下给这几个引脚以高电平，当按键被按下时引脚变成低电平，个引脚的电平，就可以确定是否有按键按下，从而进入相应的子程序。因此，只要在软件查询这几图3为按键模块。2.4 显示模块显示模块由LCD1602液晶屏组成。其中，单片机的 P2.5P2.7与液晶的控制端连接，输入信号控制液晶。单片机的P0.0P0.7与液晶的数据端连接，控制显示的数据。图4为显示模块。

6、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 软件设定。当气体传感器采集到的值超过报警范围时，令2.5 STC12C5A60S2单片机电路系统采用的是 STC12C5A60S2单片机。STC12C5A60S2系列单片机是 STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代 8051单片机，指令 代码完全兼容传统 8051,但速度快8-12倍，内部集成 MAX810专用复位电路，2路PWM， 8路高速10位A/D转换（250K/S,即25万次/秒）针对电机控制，强干扰场合。3 系统软件

7、设计系统采用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，并将数据进行处理， 根据处理后的结果来进行显示或者报警。由于报警的上限和下限需要设置，因此主程序先检查 FLASH里面的一氧化碳报警门限是否需要修改。 如果需要修改则进行等待修改数据，设置完后才进入下一步处理。当设置的标志为变为0时，定时器0到来，单片机停止对气体传感器采集的数据的A/D转换，读取数据，读取完毕后再启动A/D转换。如此循环。程序流程图如下图图5所示。图5 系统流程图4 结束语 系统采用了高性能的单片机，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。