摘 要

一氧化碳是无色，无味，无刺激性的气体，极易与血红蛋白结合，形成缺氧血红蛋白，使血红蛋白丧失携氧的能力和作用，造成组织窒息，严重时死亡。另一方面，一氧化碳也广泛存在，在化学，石墨电极制造，冶金等工业领域以及家用煤炉或煤气，汽车排放的尾气中均存在一氧化碳。一氧化碳其应用范围越来越广，检测仪在工业、矿业，环境监测和日常生活等方面有广泛的应用市场。因此，实时、准确地测出这些场合一氧化碳的浓度，对保障工业安全生产、提高人们生活质量具有十分重要的意义。

本设计的系统应用电化学一氧化碳传感器ZE07-CO和STC12C5A60S2单片机为核心技术设计的一氧化碳检测装置，运用单片机内部的十位模数转换器把传感器采集到的气体的浓度信号转换成数字信号，实现了一氧化碳气体浓度显示，报警、报警限设置等功能，对有一氧化碳气体检测报警的实现技术进行了的有意义的探索与研究，在一氧化碳气体监测实现方面有一定的参考价值。

关键词：气体传感器，STC12C5A60S2，单片机，一氧化碳

Abstract

Carbon monoxide (CO) is a colorless, odorless, and tasteless gas，It combines with hemoglobin to produce carboxyhemoglobin, which usurps the space in hemoglobin that normally carries oxygen, but is ineffective for delivering oxygen to bodily tissues. Meanwhile is wildly used in Chemistry, Metallurgic Industry, Graphite electrode manufacture, domestic gas, and there is Carbon monoxide in car exhaust. The application of carbon monoxide is more and more widespread, carbon monoxide detector is great needed industry, mineral, Environment Monitoring and daily life. Thus, monitoring the concentration of carbon monoxide accurately and in real time is significant to ensure the safety of industrial production and people’s life.

This system use carbon electrochemical gas sensor ZE07-CO and MCU STC12C5A60S2 to build a carbon monoxide detector device. The device use the internal 10-bit A/D converter to transform the analog signal into digital signal. And the system use LCD to display the concentration of carbon monoxide, it can also alarm by a buzzer. The experiment on carbon monoxide detector is significant to monitoring the concentration of carbon monoxide.

Key Words: gas sensor, STC12C5A60S2, MCU, carbon monoxide

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究的背景 1

1.2研究的目的及意义 1

1.3一氧化碳检测仪概述 2

1.4系统设计的主要任务 3

第2章 方案设计 4

2.1设计原理 4

2.2设计思路 5

2.3传感器及控制芯片的选择 5

第3章 硬件电路设计 7

3.1 STC12C5A60S2单片机简介 7

3.2 ZE07-CO电化学气体传感器介绍 8

3.3 LCD1602液晶显示电路设计 10

3.4蜂鸣器概述 10

3.5按键设计 11

3.6 系统功能扩展及电路设计图 11

第4章 软件设计 13

4.1 主程序设计 13

4.2 A/D转换模块编程 14

4.3按键设计编程 16

4.4 LCD液晶显示编程 17

第5章 系统制作及调试 18

5.1系统PCB板的制作 18

5.2 硬件调试 19

5.3 软件调试 19

总结 21

参考文献 22

附录A:系统总体电路图 23

附录B：程序代码 24

致谢 29

第1章 绪论

1.1研究的背景

一氧化碳是一种无色无味的有毒气体，如果长时间吸入大量一氧化碳气体，会对人体造成伤害。一氧化碳进入血液后会与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白，碳氧血红蛋白不能给身体的组织提供充足的氧气，这种情况被称为血缺氧。当空气中的一氧化碳浓度达到一定浓度时可能会导致大量的人体血红蛋白转换为碳合血红蛋白，而直接的结果是可能会导致昏迷，严重的甚至会导致死亡的发生。常见的一氧化碳中毒症状包括头痛，恶心，呕吐，头晕，疲劳和虚弱，严重的还会产生视网膜出血、异常樱桃红色的血等症状，而且长期暴露在含有大量一氧化碳的空气中还可能严重损害心脏和中枢神经系统，留下严重的、不可逆的后遗症，孕妇长期暴露接触在一氧化碳超标的气体中也可能对孕妇和胎儿产生严重的不良影响，留下严重的后遗症，胎儿出生后也有能出现先天缺陷等疾病。

同时，一氧化碳的应用范围也越来越广，一氧化碳在工业上是重要的工业原料，工业燃气和民用燃气中也含有一氧化碳，日常的生活中我们也会经常接触到一氧化碳，如：矿业，汽车的尾气，燃煤的燃烧等等。在工业上，一氧化碳可以用来当做燃料电池的燃料，它是来自于燃煤的气化形成的含有一氧化碳的气体，一种被称为水煤气的燃气，它可以替代大规模的火力发电，可以降低成本，减少环境污染物的排放。同时，一氧化碳也是很重要的工业原料，它可以合成许多其他的工业原料，如甲醇，甲酸，醋酸等。在工矿中，煤矿的安全生产十分的重要，原矿中会CO，EX等有毒有害、易燃易爆气体。日常生活中也会经常接触到一氧化碳气体，人们经常使用的燃气中、汽车排放的尾气里也含有大量的一氧化碳气体。一氧化碳传感器的体积越来越小，其精度也越来越高，其发展趋势也是往微型化方向发展，而且，传感器也会越来越智能，智能化也是未来传感器的一大特点。同传感器的精度会更高，稳定性会更强。

1.2研究的目的及意义

由于发生一氧化碳在很多工业领域，矿业领域及日常生活中都存在着广泛的应用，而且一氧化碳中毒事件存在很强的普遍性和隐蔽性，当一氧化碳发生泄漏时，在逃生、或者是消除火灾隐患黄金时间内，人们往往并不知觉，或者根本没有在现场，因此，人们需要一种能够实时、精确的监控室内和周围环境中一氧化碳浓度的仪器，并且在环境的一氧化碳浓度超过我们设定的阈值时能够采取相关措施防止火灾和安全事故的发生，保护人们的生命财产安全。

在工业生产过程中，有一些特定情况下需要精确的知道某一环境中的一氧化碳浓度，因为一氧化碳也是工业生产的原料，其浓度对工业生产的质量有很大的影响，这时也需要很准确、很快速的知道环境的浓度值，而且相对于民用的一氧化碳探测仪，在精度上也有更高的要求。在工矿行业，便携式一氧化碳检测仪也工矿工人必备，当隧道中的一氧化碳或者其他有毒有害、易燃易爆气体浓度超过某一极限值时，情况往往会变得很危险，这时也需要对各种存在潜在危险的气体进行浓度检测，确保相关工作人员的安全。在生活中，人们经常使用天然气，液化气及燃煤等等，而且经常是在一个相对封闭的环境中时使用的，一旦这些气体或者产生的气体发生泄漏，后果不堪设想，同样也需要对环境中的气体浓度进行监测。所以，对环境中一氧化碳浓度的监测，对保障工业安全生产的顺利进行、提高人们生活质量和幸福生活具有十分重要的意义。

1.3一氧化碳检测仪概述

一氧化碳检测仪的核心是一氧化碳气体传感器，而常用的一氧化碳气体传感器根据其不同的测量原理分为三种： 半导体气体传感器，电化学气体传感器以及红外气体传感器。