论文总字数：21917字

摘 要

随着科技的迅猛发展，自动化的各类机器也为我们的社会生活带来了很大的便利。但是在取得许多成果的同时，安全问题也不容小觑，特别是在一些易燃易爆的气体发生泄露时，更加容易造成很大的潜在威胁；在农业方面，大棚种植也是一种传统的种植方式，而大棚中气体的浓度高低与否也成为了一个令人头疼的问题，所以对于了解周围环境的气体浓度也成了一个至为关键的话题，为了及时了解周围环境中各种气体的浓度,本设计以两类气体传感器代替其余所有传感器作为检测元件,开发了一种以传统52芯片为基础的气体浓度检测器，本系统可以实时检测环境中的气体浓度浓度。此系统简便易于操作。本系统是基于单片机的气体检测系统来设计方案，阐述了系统结构、硬件组成和软件设计，实现了对二氧化碳以及烟雾实时检测。该系统具有体积小、成本低、工作可靠等特点，适用于现场环境安全检测。本设计选取室内最常见的二氧化碳气体以及烟雾浓度作为检测目标。由气体传感器与周围的气体对象发生反应再由ADC模数传感器将模拟信号转换成数字信号送入52单片机由烧录进去的程序对所检测对象进行处理，再将数据实时传到LCD上，便于我们观察周围环境的气体浓度，超过阈值蜂鸣器会报警，且数据会通过无线蓝牙传输模块实时上传到电脑。

关键词：单片机 ；传感器；ADC0832；液晶屏；蜂鸣器；无线蓝牙传输

Design and Implementation of Single Chip Microcomputer Gas Concentration Detection System

Abstract

With the rapid development of science and technology, all kinds of automatic machines have brought great convenience to our social life. However, while many achievements have been achieved, security problems should not be underestimated, especially when some flammable and explosive gases leak, which is more likely to pose a great potential threat; In agriculture, greenhouse planting is also a traditional planting method, and the concentration of gas in greenhouse has become a headache. In order to understand the concentration of gas in the surrounding environment in time, two kinds of gas sensors are used instead of all the other sensors as detection elements. The system is simple and easy to operate. The system is based on the single-chip microcomputer gas detection system to design the scheme, the system structure, hardware composition and software design, to achieve the real-time detection of carbon dioxide and smoke. The system has the characteristics of small size, low cost and reliable work, and is suitable for site environmental safety detection. This design selects the most common indoor carbon dioxide gas and smoke concentration as the detection target. The gas sensor reacts with the surrounding gas object and the analog signal is converted into digital signal by the ADC analog-to-digital sensor into 52 single chip microcomputer to process the detected object by burning in the program, and then the data is transmitted to the LCD in real time. It is convenient for us to observe the gas concentration in the surrounding environment，the buzzer over the threshold will alarm and the data will be uploaded to the computer in real time through the wireless Bluetooth transmission module.

Keywords: single chip microcomputer; sensor; ADC0832; LCD screen; buzzer; wireless transmission

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 主要研究内容 1

第二章 系统总体方案设计 3

2.1 引言 3

2.2 系统硬件总体设计 3

2.3 主要元器件的选取 4

2.3.1 单片机的选取 4

2.3.2 显示方案的选择 5

2.3.3 传感器的选择 5

2.3.4 无线蓝牙数据传输模块 5

2.4 本章小结 5

第三章 硬件设计 6

3.1 引言 6

3.2 单片机模块 6

3.3 液晶显示模块 9

3.4 传感器模块 10

3.4.1 二氧化碳浓度传感器 10

3.4.2 烟雾传感器 11

3.5 电源模块 13

3.6 无线传输模块 14

3.7 报警模块 15

第四章 软件设计 16

4.1 仿真软件的介绍 16

4.1.1 Keil4的介绍 16

4.1.2 Altium Designer的介绍 16

4.2 程序流程图设计 16

4.2.1 总体程序流程图设计 16

4.2.2 液晶程序设计 17

4.2.3 模数转换程序设计 18

4.2.4烟雾传感器程序设计 19

4.2.5 二氧化碳传感器程序设计 20

4.2.6 无线传输模块设计 21

第五章 软硬件联调 24

5.1 周围环境气体的检测与控制系统的硬件调试 24

5.2 周围环境气体的检测与控制系统的软件调试 24

第六章 结束语 27

致 谢 28

参考文献 29

附录 30

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景与意义

人类的生活水平随着科技迅猛的发展而提高到了一个全新的高度，越来越多的安全问题引起了我们的重视，室内空气质量问题在我们的当代生活日益突出。由于现代生活节奏的加快，人们待在内部环境的时间越来越长，如客厅、办公室等。如果说西方发达国家的工作时间、生活和休闲更重要的话，人们留在室内的比例约为93%。根据最新的研究报告室内空气污染往往比露天空气污染高2-3倍，在冬季没有通风的情况下，使用取暖燃料炉等条件可达100倍，平均家庭可检测到多达300种污染物，人类疾病有很大程度与我们所在空气的空气质量有关。而且再例如大棚蔬菜种植时，二氧化碳的浓度也决定了温室蔬菜的产量因此，设计气体浓度检测系统以检测不同环境中的我们周边的空气状况是非常必要的。

1.2 国内外研究现状

随着近几年社会的发展，仪器仪表产业也得到了飞速的发展，国家统计局统计了在社会各个行业如农工商业工业总产值七千多亿元，且作为仪器仪表行业的重要组成部分也就是我们的气体检测行业更是达到23%，根据气体检测的目的，他具体分为民用与工业两种，民用检测仪不需要精度太高，民用市场对于产品的性能要求较低且价格也较低，而工业市场对于产品的质量有很高的要求所以要求比较高，所以在工业领域就更加需要对产品深加工。而且这个行业才处于行业的成长期，所以一些著名的，实力比较雄厚的公司寥寥无几，一般的公司分布基本都集中在某一领域，缺少一些实力比较综合的公司，这就导致国内的公司需要通力合作并且这也导致由于缺少竞争而使得研究前进缓慢，国内也只有一家名为汉威的公司做到各种领域都有涉及，外国的也与国内相差无几。基于此现状，我们需要更加着眼于当代国际发展现状，加强更新改造的进程，加强互联网技术和新工艺，让气体检测朝着更加智能化的目标迈进一大步。

1.3 主要研究内容

本课题主要研究的周围环境下各种气体浓度的检测系统的设计与实现。本次设计中是以STC89C52单片机为核心控制器件，在外加一些电阻电容等配件组成最小单片机系统。其它的模块围绕其展开，其中包括：二氧化碳浓度传感器SGP30，烟雾传感器，LCD1602液晶模块显示。本课题设计的最终目的是能够实时监测环境空气中二氧化碳浓度以及烟雾浓度从而对周边环境有一定的认识。

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