【《某二氧化碳检测系统总体设计方案案例》2700字（论文）】

某二氧化碳检测系统总体设计方案案例目录TOC\o"1-3"\h\u13603某二氧化碳检测系统总体设计方案案例 1256821.1二氧化碳检测系统的设计思路 1248141.2二氧化碳检测系统的设计结构 237311.3检测系统的设计要求 254821.4主控器件 389621.4.1主要特性 3244611.4.2串口通信 4222451.5LCD1602液晶 449001.5.1LCD1602的概述 4153641.5.2LCD1602的操作时序 469741.5.3LCD1602的基本命令 5225161.6二氧化碳气体传感器 61.1二氧化碳检测系统的设计思路此次二氧化碳检测系统检测的总体思路是以51单片机作为控制的核心。整个系统会用到比较多的元件。单片机和各外接电路的配合实现出需要的功能。所需要的用到的元器件：51单片机、红绿发光二极管、蜂鸣器、1602显示屏、继电器、风扇和按键等等。二氧化碳的检测是通过MH-Z14A气体传感器对环境气体的采集，A/D转换会将收集产生的模拟量转换为单片机能够识别的数字信号，然后单片机会收到此数字信号，再由单片机执行二氧化碳浓度检测模块的程序，经过换算后，通过I/O串口传输到1602液晶显示出测量值。在对二氧化碳的检测过程中，测量得的浓度值超过报警测定值时，发光二极管会由绿变为红色，继电器闭合，风扇也开始工作，鸣器发出警报。当周围环境的二氧化碳浓度值降低时，测量值也会随之变低，这个时候，红灯熄灭，绿灯再次亮起；继电器也会断开，风扇停止；蜂鸣器停止出声。报警的设定值可以通过按键对其进行调整，在不同的环境中对二氧化碳的浓度要求可能也不相同，所以增加按键调节这个功能很好地解决了这个问题。1.2二氧化碳检测系统的设计结构此系统设计的主要控制芯片为89C52单片机，其他的外接元件还有MH-Z19C传感器、继电器、风扇、蜂鸣器、按键、晶振等等。在设计总比框架时，最主要的是先设计有气体传感器，有了气体的检测就能够实现出了最重要的功能。在能够检测出CO2浓度值的时候，还需要拥有一个报警功能，就好像手机温度过高时会发出警告。有了报警功能就可以让用户更方便快捷的知道浓度偏高，从而才能够更快速的做出处理。在浓度值偏高时，还可以加入一个加快空气流通的风扇，能够更快的降低二氧化碳浓度。因为单片机的特性，不可以直接对风扇进行供电，所以连接风扇还需要通过一个继电器控制风扇的停启。系统的设计总体框架如图所示：单片机控制电路电源电路单片机控制电路电源电路液晶显示电路液晶显示电路继电器控制电路时钟电路继电器控制电路时钟电路声光报警电路复位电路声光报警电路复位电路二氧化碳检测电路按键电路二氧化碳检测电路按键电路图2-1系统总设计框图1.3检测系统的设计要求（1）需要一个CO2检测传感器模块，要求能够对气体中的CO2进行探测。检测的准确值不能有很大的偏差。（2）用户能够通过对按键的按压来对报警值进行设定。最少有两个按键，一个按键用来降低报警设定值，一个按键用来增加报警设定值，并且还可以通过对按键的长按对设定值进行连续的增减。（3）在系统运行的过程中，二氧化碳实时值超过报警设定值时要发出声光警报，蜂鸣器要进入工作状态，蜂鸣器报警；红灯点亮，用以警报。（4）二氧化碳浓度偏高时，打开风扇，加速气体的流通，以此达到浓度降低的目的。（5）能够通过LCD显示观看的二氧化碳的实时浓度和通过按键所设定的报警值。1.4主控器件STC公司研制出的一种新型的51单片机。此款单片机内含有多个模块。封装图如图：图2-251单片机管脚图1.4.1主要特性1.8051单片机增强版，对传统8051的指令代码完全兼容。1.5V的单片机工作电压是5.5V～3.3V；3V的单片机工作电压是3.8V～1.0V。

3.工作的频率为0～40MHz。

4.单片机上集成了512字节RAM。5.具有看门狗功能。6.具有EEPROM功能。1.4.2串口通信串口通信分为并行通信、串行通信；两种方式各有优势。并行通信方式控制简单、传输数据快，但是由于传输线较多，所以会构成长距离传输时成本就会偏高。串行通信较并行通信而言就很大的减少了传输用线，并且还可以通过电话网等现成的设备传输。不过它的数据传输控制就比并行通信复杂，所以在选择串口通信方式的时候要结合电路设计、成本、实际情况等方面进行综合考虑后，再做出选择用哪种方式。1.5LCD1602液晶1.5.1LCD1602的概述LCD1602作为一款小巧型的液晶显示屏。在很多电路中都会用到1602液晶显示。虽然此款显示器显示的内容比较少,但是因为它的小巧、轻便,并且完全能够满足设设计的要求,所以考虑到种种问题,最终选择了这款显示器。它能够显示出32个字符,这32个字符又分为2行、16列来显示。1602LCD主要技术参数：显示容量:16×2个字符芯片工作电压:4.5—5.5V工作电流:1.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:1.95×4.35(W×H)mm1.5.2LCD1602的操作时序LCD1602时序，其操作：读状态RS=L，RW=1，(E=1;读完后E=0；）写指令RS=L，RW=0，D0—D7指令码，E=1；E=0;写数据RS=1，RW=0，D0—D7，E=0；图2-3操作时序图1.5.3LCD1602的基本命令液晶显示屏要显示字符时首先要输入显示字符地址，也就是等同于告诉显示模块要在哪里显示字符。在收到指令后，显示屏再翻译成字符显示。图2-4字符代码与图形对应图1602液晶模块控制器的11条控制指令，如下表所示：表2-51602控制指令表1.6二氧化碳气体传感器1.6.1MH-Z19C二氧化碳传感器的概述MH-Z19C型号的二氧化碳气体传感器是小型的智能传感器，它可以通过红外检测探测出空气中CO2的浓度值并且能够自行将产生的模拟信号转换为数字信号。此款传感器还有小巧、方便、寿命长的优点。该型号传感器采用敞开式的气室，并且通过了镀金处理，所以提高了它的防水防腐蚀性能，还支持数字输出和波形输出。这种小型的感应器因为所占的空间位置较小，所以多用于冷暖制冷设备；空气检测设备、智能家居等。1.5.2MH-19C二氧化碳传感器的说明1、产品技术参数产品型号：MH-Z19C检测气体：二氧化碳平均电流：小于0.6A（5V供电）峰值电流：1.5A（5V供电）供电电压：4.5V～5.5V(直流电）接口电平：3.3V(兼容5V)测量范围：0～5000ppm范围输出信号：串口、PWM、模拟输预热时间：小于3min响应时间：T90<120s工作温度：高于0度，低于50度工作湿度：0～95%RH(无凝结)2、串行接口此传感器使用的是串行基本通信方式。传感器的Vin接到用户的5V;GND接到用户的GND；RXD接到用户的TXD；TXD接到用户的RXD。通讯协议有8位数据位；1位停止位。图2-6协议命令接口列表校准零点功能：每种传感器都应具备校零功能，NH-Z19C也不例外。它一个有三种可以实现校零的方式。第一种是命令校零，第二种是自动校零，最后是手动校零。零点校准的标准为400ppm。自动校准零点：传感器的自动校准零点是在传感器的允许过程中根据环境气体的浓度做出智能的判断，并且能够自动校准。不过自动校准的周期会比较长，在运行的过程中，传感器会进行进行自动校准，校准的周期为24小时。校准的零点是400ppm。此校准方式一般只适用于家庭的居住环境和办公室。手动校准零点：将传感器的HD引脚输入一个持续7秒钟以上的低电平就是对传感器进行了手动校准。3、传感器使用时须注意的事项：在进行电路板的焊接时，需要避免焊枪可能对传感器造成损坏。传感器不能够靠近热源和阳光的直射等。温度过高会对传感器造成不必要的损坏。在不经常使用的情况下，需要每