基于单片机一氧化碳CO有毒气体采集报警系统设计

**单片机设计介绍，基于单片机一氧化碳CO有毒气体采集报警系统设计

文章目录

• 一 概要
• 二、功能设计
• • 设计思路
  • 三、 软件设计
  • • 原理图
    • 五、 程序
    • 六、 文章目录

      一 概要

        基于单片机的一氧化碳（CO）有毒气体采集报警系统设计，主要目的是实现对一氧化碳浓度的实时监测，并在浓度超标时及时发出报警信号，以保障人员生命安全和正常生产的顺利进行。以下是该设计的概要：

      一、系统概述

      该系统以单片机为核心控制单元，结合一氧化碳传感器、模数转换器、报警电路等模块，构建了一个完整的CO浓度采集与报警系统。通过实时采集环境中的CO浓度数据，并与预设的报警阈值进行比较，一旦浓度超标，系统便会自动触发报警机制，实现及时预警。

      二、硬件设计

      单片机选型与电路设计：选用适合本系统的单片机型号，并设计相应的外围电路，包括电源电路、时钟电路和复位电路等，以确保单片机的稳定工作。

      一氧化碳传感器选型与电路设计：选用高灵敏度、高稳定性的一氧化碳传感器，设计相应的信号调理电路，将传感器输出的模拟信号转换为单片机可处理的数字信号。

      模数转换器选型与电路设计：选用合适的模数转换器，将一氧化碳传感器输出的模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行后续处理。

      报警电路设计：包括声光报警电路和继电器控制电路。当CO浓度超标时，单片机通过控制报警电路触发声光报警，并通过继电器控制外接电机风扇进行排气。

      显示电路设计：采用LCD显示屏实时显示CO浓度值和报警状态，方便用户了解当前环境状况。

      三、软件设计

      初始化程序：包括单片机初始化、传感器初始化、模数转换器初始化等，确保各模块正常工作。

      数据采集与处理程序：实时采集一氧化碳传感器数据，并进行滤波和计算处理，得到准确的CO浓度值。

      报警阈值设定程序：通过按键电路接收用户设定的报警阈值，并存储在单片机内部。

      报警判断与响应程序：根据实时采集的CO浓度值和设定的报警阈值，判断是否需要报警。若超标，则触发报警电路和声光报警。

      四、功能特点

      实时监测：系统能够实时采集环境中的CO浓度数据，并进行处理和分析。

      报警功能：当CO浓度超过预设阈值时，系统会自动触发声光报警，提醒用户及时采取措施。

      用户设置：用户可以根据具体环境通过按键电路设置报警阈值，满足不同场景的需求。

      显示功能：LCD显示屏能够实时显示CO浓度值和报警状态，方便用户随时了解环境状况。

      五、应用拓展

      该系统不仅可用于家庭、工厂等场所的一氧化碳监测与报警，还可根据需求进行功能拓展，如加入无线通信模块实现远程监控、增加数据存储功能记录历史数据等。

      综上所述，基于单片机的一氧化碳有毒气体采集报警系统设计是一个涉及硬件、软件和算法等多个方面的综合性项目。通过合理的硬件选型和软件设计，可以实现对一氧化碳浓度的实时监测和超标报警功能，为保障人员生命安全和正常生产的顺利进行提供有力支持。

      二、功能设计

      实现了CO气体得实时采集，并可以通过按键设定报警范围，同时可以涌继电器外接电机风扇排气，使用声光报警方式。电路包含：按键电路，报警电路，继电器电路，传感器电路，LCD显示电路等。

      设计思路

      设计思路

      文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

      调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

      比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

      软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

      三、 软件设计

      本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

      ————————————————

      仿真实现

      本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

      Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。

      ————————————————

      原理图

      

      

      

      五、 程序

      本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

      

      ————————————————

      

      六、 文章目录

      目 录

      摘 要 I

      Abstract II

      引 言 1

      1 控制系统设计 2

      1.1 主控系统方案设计 2

      1.2 传感器方案设计 3

      1.3 系统工作原理 5

      2 硬件设计 6

      2.1 主电路 6

      2.1.1 单片机的选择 6

      2.2 驱动电路 8

      2.2.1 比较器的介绍 8

      2.3放大电路 8

      2.4最小系统 11

      3 软件设计 13

      3.1编程语言的选择 13

      4 系统调试 16

      4.1 系统硬件调试 16

      4.2 系统软件调试 16

      结 论 17

      参考文献 18

      附录1 总体原理图设计 20

      附录2 源程序清单 21

      致 谢 25

手机扫描二维码访问