论文总字数：14635字

摘 要

如今人们在不断地前进发展中，生活条件也越来越好。因此人们对于自己所处的室内,无论是房屋内还是私家车内空气状况也越来越重视了。本设计是以美国公司出产的低电压高性能CMOS 8位集成电路芯片AT89C51为核心,采用MQ-7和MQ-135传感器来检测环境中是否含有有毒气体,例如一氧化碳、氨气、硫化物、苯蒸气等有害气体。并配合ADC0809模数转换器来实现必要功能，即当气体传感器检测到环境中的某种有毒气体浓度高于设定值时,对应指示灯会亮并且蜂鸣器发警报,来提醒人们采取安全措施来规避风险。

关键词： MQ-7传感器，MQ-135传感器，AT89C51单片机

Abstract：Nowadays, people are constantly advancing and developing, and their living conditions are getting better and better. Therefore, people are paying more and more attention to the indoor air condition of their own rooms, whether in houses or private cars. This design is based on the low voltage and high performance CMOS 8 bit monolithic integrated circuit chip AT89C51 produced by American companies and uses MQ-7 and MQ-135 sensors to detect toxic gases in the environment, such as carbon monoxide, ammonia, sulfide, benzene vapor and other harmful gases. And with the ADC0809 analog to digital converter to achieve the necessary function, that is, when the gas sensor detected a certain toxic gas concentration in the environment is higher than the set value, the corresponding indicator light and the buzzer alarm, to remind people to take safety measures to avoid risk.

Keywords: MQ-7 sensor, MQ-135 sensor,AT89C51 microcontroller

目录

1 前 言 6

2 系统总体设计 7

2.1 系统的组成及方案设计 7

2.2 主控单元设计 7

2.3 LCD液晶显示 9

2.4 传感器的选择 10

2.5 模数转换器的选择 11

2.6 报警电路设计 13

2.7 按键电路设计 13

3 软件系统设计 13

3.1 Keil软件介绍 14

3.2 Protues软件介绍 15

3.3 程序流程图 15

4 调试与仿真 16

4.1 调试 16

4.2 软件仿真 17

结论 20

参考文献 21

致谢 22

附录 23

1 前 言

如今人们的生活条件越来越好，衣食住行方面也在逐渐的改变。其中就行方面来说，私家车渐渐的走进各家各户，人们出行也越来越方便快捷。但是在各类相对而言封闭的驾驶室内，甲醛、二甲苯、苯、一氧化碳等有毒物质污染也会由于车身本身、装饰材料和车内吸烟等产生。开窗透风虽然能够相对的降低有害气体的浓度，但是又因为驾驶室内空间相对较小，封闭性相对较强，在某些情况下，有害气体浓度仍然会维持在一定程度上。住方面的话，大多居民以煤气、天然气等能源作为日常主要使用品，也就导致管道毒气和灌装毒气进入到了寻常百姓家。那么比如人们不正确的使用或者设备老化等，就有可能引起毒气泄漏，从而更大的威胁人们的人身财产安全。

如今阶段大多数的有毒气体报警器功能简单，性能方面也不太稳定。但是规模大的监控系统价格高，而且还要相应的技术人员进行维护管理，对于中小企业和个人家庭来说使用成本过高了。而对于车内有毒气体检测装置也很少，很多人也都没有意识到这个问题的严重性。本设计就是为了能够实现对居住的室内以及驾驶室内进行一些有毒气体浓度的相关监测。

车子内有许多气体污染物，大多是无机气体，例如一氧化碳、VOC等。如果正处于开动时，车内一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、硫化氢和总烃夏季低于冬季，而TSP和苯冬季低于夏季，二氧化碳、甲苯的浓度没有明显性季节差异^[1]。而在家中，如果煤气意外泄漏就有可能产生大量的一氧化碳，甲烷等可燃有毒气体。

人如果长时间待在含有低浓度CO环境中，就有可能会出现各种神经系统症状，如头痛、乏力、记忆力减退和睡眠障碍等。而如果短时间内CO浓度突然达到很高，就会致使处于其中的人窒息死亡。工业上很多地方都运用苯作为原料，它较易挥发。在苯含量超标的时候，人的脑和脊髓会出现麻痹现象；人的造血器官和造血细胞会因为长时间处于其中而被破坏。甲苯差不多，也会出现呼吸道、眼结膜、头部、中枢神经系统等方面的各种病症。过多的甲苯或二甲苯被呼吸进人体的话，大脑和脊髓会被麻醉。合成高分子化合物、可燃物、高弹性聚合物等材料，还有化学混合物调料以及其中的添加剂和胶、防水材料等都有可能产生二甲苯。还有像氨气，如果被大量吸入，会出现淌眼泪、喉咙疼、声音哑、咳嗽并伴有头晕、头痛。恶心、呕吐、乏力等，甲醛也有潜在的致癌危险性^[2-5]。因而对于人身财产安全，有毒气体报警器是十分重要的保护设备。

有毒气体监测系统采用气体传感器测得四周环境里有毒气体的浓度，然后将测得的电压信号用AD0809模数转换芯片转换成数字信号，传递给控制电路，液晶显示当前空气质量情况和一氧化碳浓度，如果当前测得的有毒气体浓度超过了控制电路中设置的阈值时，控制器经过执行电路发出报警信号并打开继电器。

2 系统总体设计

2.1 系统的组成及方案设计

硬件设计包括单片机AT89C51、A/D转换器、数码管、蜂鸣器等的选择；硬件主电路设计、数据采集、模数转换电路设计、数码显示电路设计、复位电路、报警电路等功能模块电路设计。硬件结构框图2-1。

图2-1 硬件结构图

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