单片机的车厢有毒气体浓度检测系统设计
摘 要本课题设计了一款车厢有毒气体浓度检测器系统，采用了自上而下的设计方法，将整个车厢有毒气体浓度检测器系统软硬件电路划分为参数显示电路、环境温湿度采集电路、ADC0832模数转换电路、MQ-7有毒气体浓度检测电路和有源蜂鸣器电路等，在主控核心方案的选择中，STC89C51单片机用作控制器，程序代码用C语言编写，经过KEIL软件编译生成HEX目标文件后烧录到主控芯片中，通过其GPIO管脚对LCD1602液晶显示屏、DHT11温湿度传感器、ADC0832模数转换器、MQ-7有毒气体浓度传感器和蜂鸣器的驱动，实现了对车厢环境内的二氧化硫、一氧化碳等有害气体的实时浓度检测，并且还能够对车厢环境中的温湿度等参数进行检测，通过高清晰度的液晶屏对检测数据进行显示。为了对设计成果的各个环节进行验证，以便从验证结果实现对车厢有毒气体浓度检测器系统的优化和改进，经过了多次的实验验证，本系统表现出了稳定的工作状态。
目录
一、 引言
（一） 车厢有毒气体浓度检测器的发展背景
（二） 车厢有毒气体浓度检测器的国内外发展现状
（三） 本文主要研究内容
二、 车厢有毒气体浓度检测器的方案设计
三、 系统硬件设计
（一） 车厢有毒气体浓度检测器主控电路设计
（二） 车厢有毒气体检测电路设计
（三） 液晶屏显示电路设计
（四） 车厢温湿度检测电路设计
（五） 空气恶化报警电路设计
（六） 空气净化器模拟电路设计
四、 系统软件设计
（一） 车厢有毒气体浓度检测器的主程序流程设计
（二） 有毒气体检测子程序流程设计
（三） 参数显示子程序流程设计
（四） 车厢温湿度检测采集子程序设计
（五） 输出报警子程序流程设计
五、 实物制作与安装
总结
参考文献
致 谢
附录一 原理图
附录二 PCB图
附录三 元件列表
附录四 程序
引言
车厢有毒气体浓 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
度检测器的发展背景
科学技术以及电子技术的发展往往能够对社会的进步具有极大的促进意义，车厢有毒气体浓度检测器系统的出现以及性能不断强大都是得益于电子技术的发展，在这个不断发展的过程中，电子技术、微处理器芯片生产技术、集成电路技等一系列技术都对车厢有毒气体浓度检测器系统的性能日益完善起到了巨大促进作用。当前科学技术的发展方向正在朝着高智能化方向发展，尤其是微处理器芯片研发以及应用表现的最为突出，这种微型芯片的外形体积不断缩小，但是内部所集成的基本元器件以及半导体器件密度越来越高，电路形式越来越复杂，这样就使得微处理器芯片能够实现更高的性能。早期的车厢有毒气体浓度检测器控制系统内部主控芯片采用的是4位或者8位的低端主控芯片，这种主控芯片在单位时间内只能够处理非常少量的数据，并且这些芯片大多数采用的是多时钟周期指令，也就是说执行一条指令所用的时间非常多，这就使得对于数据的运算处理能力非常慢，最终导致车厢有毒气体浓度检测器系统无法实现对外部输入信号较快的响应，所以此时的车厢有毒气体浓度检测器系统整体性能表现较差，然而这也反映了此时电子技术的发展现状。在课题设计过程中，对图书馆和互联网上广泛的资料进行查阅后可以发现，车厢有毒气体浓度检测器系统在主控处理器的选择方面，出现了单片机等微处理器芯片以及PLC可编程控制器两种类型的主控器件，这两种不同类型的主控器件如今在生产生活领域都得到了广泛的应用。其中以单片机等微处理器芯片作为主控核心的车厢有毒气体浓度检测器系统主要应用场景是一些民用场合或者个人用户，这些用户所处的环境条件较好，没有那么多的环境因素干扰，所以车厢有毒气体浓度检测器系统对于主控芯片的防干扰性能没有那么高的要求。
车厢有毒气体浓度检测器的国内外发展现状
在车厢有毒气体浓度检测器系统的普及推广方面，由于目前市面上对于这种系统产品的需求较大，较多领域都在使用这种系统所提供的功能，所以有些研发单位就将这种车厢有毒气体浓度检测器系统做成一个单独的功能模块，使其外形体积和成本大幅压缩，并且提供丰富的对外接口，使得其他用户能够直接使用这种车厢有毒气体浓度检测器系统集成模块，免去了再次开发的不必要麻烦。车厢有毒气体浓度检测器系统发展到今天这个阶段可以说是达到了一个成熟的阶段，主要表现在设计人员能够从市面上众多优秀的主控微处理器中选择出自己所需的型号，在32位微处理器领域，ARM7、ARM9以及意法半导体公司推出的STM32都是现如今国内外大多数嵌入式系统所青睐的主控芯片，而在车厢有毒气体浓度检测器系统的设计方案方面，由于有较高质量的硬件设备作为基础，所以绝大多数的车厢有毒气体浓度检测器产品都能够表现出非常高的稳定性和性能。
本文主要研究内容
本文选用了一款高性能的STC89C51单片机芯片作为主控微处理器，设计了车厢有毒气体浓度检测器系统，实现了对车厢环境内的二氧化硫、一氧化碳等有害气体的实时浓度检测，并且还能够对车厢环境中的温湿度等参数进行检测，通过高清晰度的液晶屏对检测数据进行显示，本课题将要实现的各项功能指标如下：
1、能够通过与STC89C51单片机之间的并行接口实现待显示数据交互，将字符显示在屏幕上；
2、能够通过STC89C51单片机驱动DHT11温湿度传感器实现对周围环境温湿度的采集，并且能够对采集结果进行校验；
3、能够进行快速的模拟电压和数字信号的转换，将外部待测模拟电压值进行低误码率转换后送入STC89C51单片机进行使用；
4、能够使得车厢有毒气体浓度检测器系统快速测量有毒气体浓度的大小并且转换为STC89C51单片机能够识别的电信号；
5、能够在STC89C51单片机GPIO管脚的高低电平控制下实现对有源蜂鸣器的工作状态控制，从而产生报警信号。
车厢有毒气体浓度检测器的方案设计
上文已经对本车厢有毒气体浓度检测器系统的各项预期功能指标进行了确立，为了能够更加直观的看到各项功能是如何实现的，这里开始对整个系统的实现方案进行设计，本课题通过Visio软件绘制了下图中的系统结构框图，车厢有毒气体浓度检测器硬件框图如图1所示，这个结构框图大体上能够反映出这款车厢有毒气体浓度检测器系统内部的硬件结构模块之间的连接关系，可以看出所有模块在信号流通关系上以单片机最小系统作为核心部分，通过最小系统电路的控制实现对周围参数显示电路、DHT11温湿度检测电路、ADC0832模数转换电路、MQ7有毒气体浓度检测电路和有源蜂鸣器电路的控制，通过这种方式实现各项预期功能指标。参数显示电路采用LCD1602液晶屏，用于实现对有害气体浓度、温湿度等参数的高清晰显示的功能。温湿度检测电路采用DHT11传感器，用于实现对车厢内温湿度的高精度检测的功能。ADC0832模数转换器用于实现对MQ7探头输出的有害气体浓度电压进行模数转换的功能。MQ7探头用于实现采集车厢内有毒气体浓度的功能。蜂鸣器电路用于实现产生报警的功能。空气净化器用于实现对车厢内空气的更新。
目录
一、 引言
（一） 车厢有毒气体浓度检测器的发展背景
（二） 车厢有毒气体浓度检测器的国内外发展现状
（三） 本文主要研究内容
二、 车厢有毒气体浓度检测器的方案设计
三、 系统硬件设计
（一） 车厢有毒气体浓度检测器主控电路设计
（二） 车厢有毒气体检测电路设计
（三） 液晶屏显示电路设计
（四） 车厢温湿度检测电路设计
（五） 空气恶化报警电路设计
（六） 空气净化器模拟电路设计
四、 系统软件设计
（一） 车厢有毒气体浓度检测器的主程序流程设计
（二） 有毒气体检测子程序流程设计
（三） 参数显示子程序流程设计
（四） 车厢温湿度检测采集子程序设计
（五） 输出报警子程序流程设计
五、 实物制作与安装
总结
参考文献
致 谢
附录一 原理图
附录二 PCB图
附录三 元件列表
附录四 程序
引言
车厢有毒气体浓 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
度检测器的发展背景
科学技术以及电子技术的发展往往能够对社会的进步具有极大的促进意义，车厢有毒气体浓度检测器系统的出现以及性能不断强大都是得益于电子技术的发展，在这个不断发展的过程中，电子技术、微处理器芯片生产技术、集成电路技等一系列技术都对车厢有毒气体浓度检测器系统的性能日益完善起到了巨大促进作用。当前科学技术的发展方向正在朝着高智能化方向发展，尤其是微处理器芯片研发以及应用表现的最为突出，这种微型芯片的外形体积不断缩小，但是内部所集成的基本元器件以及半导体器件密度越来越高，电路形式越来越复杂，这样就使得微处理器芯片能够实现更高的性能。早期的车厢有毒气体浓度检测器控制系统内部主控芯片采用的是4位或者8位的低端主控芯片，这种主控芯片在单位时间内只能够处理非常少量的数据，并且这些芯片大多数采用的是多时钟周期指令，也就是说执行一条指令所用的时间非常多，这就使得对于数据的运算处理能力非常慢，最终导致车厢有毒气体浓度检测器系统无法实现对外部输入信号较快的响应，所以此时的车厢有毒气体浓度检测器系统整体性能表现较差，然而这也反映了此时电子技术的发展现状。在课题设计过程中，对图书馆和互联网上广泛的资料进行查阅后可以发现，车厢有毒气体浓度检测器系统在主控处理器的选择方面，出现了单片机等微处理器芯片以及PLC可编程控制器两种类型的主控器件，这两种不同类型的主控器件如今在生产生活领域都得到了广泛的应用。其中以单片机等微处理器芯片作为主控核心的车厢有毒气体浓度检测器系统主要应用场景是一些民用场合或者个人用户，这些用户所处的环境条件较好，没有那么多的环境因素干扰，所以车厢有毒气体浓度检测器系统对于主控芯片的防干扰性能没有那么高的要求。
车厢有毒气体浓度检测器的国内外发展现状
在车厢有毒气体浓度检测器系统的普及推广方面，由于目前市面上对于这种系统产品的需求较大，较多领域都在使用这种系统所提供的功能，所以有些研发单位就将这种车厢有毒气体浓度检测器系统做成一个单独的功能模块，使其外形体积和成本大幅压缩，并且提供丰富的对外接口，使得其他用户能够直接使用这种车厢有毒气体浓度检测器系统集成模块，免去了再次开发的不必要麻烦。车厢有毒气体浓度检测器系统发展到今天这个阶段可以说是达到了一个成熟的阶段，主要表现在设计人员能够从市面上众多优秀的主控微处理器中选择出自己所需的型号，在32位微处理器领域，ARM7、ARM9以及意法半导体公司推出的STM32都是现如今国内外大多数嵌入式系统所青睐的主控芯片，而在车厢有毒气体浓度检测器系统的设计方案方面，由于有较高质量的硬件设备作为基础，所以绝大多数的车厢有毒气体浓度检测器产品都能够表现出非常高的稳定性和性能。
本文主要研究内容
本文选用了一款高性能的STC89C51单片机芯片作为主控微处理器，设计了车厢有毒气体浓度检测器系统，实现了对车厢环境内的二氧化硫、一氧化碳等有害气体的实时浓度检测，并且还能够对车厢环境中的温湿度等参数进行检测，通过高清晰度的液晶屏对检测数据进行显示，本课题将要实现的各项功能指标如下：
1、能够通过与STC89C51单片机之间的并行接口实现待显示数据交互，将字符显示在屏幕上；
2、能够通过STC89C51单片机驱动DHT11温湿度传感器实现对周围环境温湿度的采集，并且能够对采集结果进行校验；
3、能够进行快速的模拟电压和数字信号的转换，将外部待测模拟电压值进行低误码率转换后送入STC89C51单片机进行使用；
4、能够使得车厢有毒气体浓度检测器系统快速测量有毒气体浓度的大小并且转换为STC89C51单片机能够识别的电信号；
5、能够在STC89C51单片机GPIO管脚的高低电平控制下实现对有源蜂鸣器的工作状态控制，从而产生报警信号。
车厢有毒气体浓度检测器的方案设计
上文已经对本车厢有毒气体浓度检测器系统的各项预期功能指标进行了确立，为了能够更加直观的看到各项功能是如何实现的，这里开始对整个系统的实现方案进行设计，本课题通过Visio软件绘制了下图中的系统结构框图，车厢有毒气体浓度检测器硬件框图如图1所示，这个结构框图大体上能够反映出这款车厢有毒气体浓度检测器系统内部的硬件结构模块之间的连接关系，可以看出所有模块在信号流通关系上以单片机最小系统作为核心部分，通过最小系统电路的控制实现对周围参数显示电路、DHT11温湿度检测电路、ADC0832模数转换电路、MQ7有毒气体浓度检测电路和有源蜂鸣器电路的控制，通过这种方式实现各项预期功能指标。参数显示电路采用LCD1602液晶屏，用于实现对有害气体浓度、温湿度等参数的高清晰显示的功能。温湿度检测电路采用DHT11传感器，用于实现对车厢内温湿度的高精度检测的功能。ADC0832模数转换器用于实现对MQ7探头输出的有害气体浓度电压进行模数转换的功能。MQ7探头用于实现采集车厢内有毒气体浓度的功能。蜂鸣器电路用于实现产生报警的功能。空气净化器用于实现对车厢内空气的更新。
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