基于单片机的室内有害气体监测系统的设计【字数：10947】
摘 要安全问题一直是社会关注的焦点，并且随着生活水平的不断提升，人们的环保意识也越来越强，从经济环保上考虑，可燃气的使用越来越广泛。可是近年来由于煤气、液化气的运用以及储存不当造成的中毒 、火灾、甚至爆炸等事故已是司空见惯。故而从安全上考虑，设计一款能检测可燃气体泄露的装置是十分必要的。单片机具有性能稳定，体积小，价格便宜，功耗低等优点。本设计的气体监测系统是以STC89C51芯片为核心制作能监测室内空气中一氧化碳、液化气等有毒易燃有害气体浓度的设备。MQ-5气体传感器检测室内空气中一氧化碳及液化气等气体的浓度，由电路处理后可以显示出气体的浓度，并当气体浓度超过浓度设置范围或当浓度变化很快时可发出警报。主要有由气体传感器和A/D芯片组成的转换模块，液晶显示模块，报警模块等组成。
目录
1．引言 1
1.1设计有害气体监测系统的目的和意义 1
1.1.1一氧化碳的危害 1
1.1.2液化气的危害 2
1.2有害气体监测系统的发展现状 3
1.3设计内容及要求 3
2．系统总体方案设计 5
2.1总电路设计 5
2.2程序设计流程 5
3.系统硬件设计 7
3.1单片机最小系统 7
3.1.1 STC89C52介绍 7
3.1.2时钟电路 8
3.1.3复位电路 9
3.2气体监测电路 9
3.2.1 MQ5传感器部分 10
3.2.2 A/D转换部分 11
3.3 液晶显示电路 12
3.4声光报警电路 14
3.4.1 声音报警模块 14
3.4.2灯光报警模块 14
3.5按键电路 15
4．软件设计 16
4.1系统主程序流程 16
4.2有害气体的检测程序流程 16
4.3显示模块程序流程 17
4.4按键模块程序流程 17
4.5声光报警模块程序流程 18
5．系统功能测试 20
总结 22
参考文献 23
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
致谢 24
1．引言
1.1设计有害气体监测系统的目的和意义
古时侯，人们利用柴火来烧火做饭取暖，而后，人们又发现了煤炭也有相同的用处，但是这两种燃料的燃烧产生烟尘对人体有一定的影响，更会使环境受到破坏。随着科技的进步和经济的发展，人们更趋向使用健康，清洁的燃料，也使得这些生火材料慢慢的淡出了我们的生活，取而代之的是各种的可燃气体。2002年以来随着“西气东输”项目启动，可燃气逐渐进入我们的生活。至今为止，燃气仍在大规模的使用。可是可燃气并不是一个非常安全的物质，如果我们在使用或者储存不注意，造成一氧化碳、液化气等有毒易燃气体的泄露，会造成很严重的后果。
1.1.1一氧化碳的危害
一氧化碳（CO）是一种无色无味的有毒气体，熔点（205.1℃）沸点（191.5℃）均为负值且因其溶解度小，故而几乎不溶于水。又因为它的气体密度与空气相似，这也是为什么一氧化碳在空气中不易被察觉并且容易造成中毒的原因。
当我们使用含碳的物质进行燃烧，若处在空气不流通的环境下，此时环境中氧气难以让含碳的可燃物质进行完全燃烧，这个时候是会有一氧化碳生成的，以及煤气的泄露也会使室内空气中存在大量的一氧化碳。由于人体的血红蛋白与一氧化碳的高亲和力，当吸入较低浓度CO，吸入时间稍长，亦或是短时间吸入高浓度的一氧化碳都会引起人体缺氧。一氧化碳进入人体时，率先与血液中的血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白，而碳氧血红蛋白十分的稳定，它的分离速度要比氧气和血红蛋白形成的氧合血红蛋白慢3600倍。当人体中集合了非常多一氧化碳时，人体组织就会受到双重的缺氧作用，造成细胞的氧气供养不足更会直接损害到人体的中枢神经系统，从而造成不逆转的伤害[1]。在实际情况中，国家规定在车间工作时一氧化碳的浓度不该超过24ppm，表1为不同浓度的一氧化碳（CO）对人体的影响。
表1 不同浓度的一氧化碳（CO）对人体的影响
CO含量（单位ppm）
人体状况
50
8小时内健康成人的最大可接受浓度
200
23小时后，人体感受到疲惫和轻度头痛
400
12小时间有头痛的症状；超过三个小时有危及生命的可能
800
45分钟内，视力开始受到影响、有恶心的症状出现
1600
20分钟内有头痛、恶心呕吐、视力模糊等症状；时间过长可导致死亡（约1小时内）
3200
510分钟内有头痛、恶心呕吐、视力模糊等症状；时间稍长可导致死亡（约2530分钟）
6400
12分钟内有头痛、恶心呕吐、视力模糊等症状；短时间内可导致死亡（约1015分钟）
12800
13分钟内死亡
1.1.2液化气的危害
液化气，又称为液化石油气，是一般家庭和餐馆的使用的可燃性气体。由石油或者天然气加工而成的可燃性气体，基本由碳氢化合物组成，其主要成分为丙烷和丁烷。由于他们的沸点低，所以是非常有效的轻便燃料，在高压容器中释放极易汽化，无需额外的装置，而且由于气体在空气中完全燃烧，只生成CO2和H2O，且无粉尘产生，所以是它又是一种清洁能源，等到了广泛的使用，是我们日常生活必不可少的能源之一。常温常压时，液化气存储装置泄露，液化气暴露在空气中极易挥发，可迅速扩大250至300倍，在空气不流通的空间中聚集到一定的浓度，当室内人员在不知情的情况下打手机或开关电源产生火花或者点燃火种就会立刻燃烧膨胀发生爆炸，发生灾害的时间非常短暂，受害区域之大，对后续的救援十分不利[2]。液化气的泄露不仅存在爆炸的隐患，而且也会对人体造成一定的影响。液化气本身使无毒的，但是泄露后在空气中迅速膨胀，造成氧气含量的降低，也会使人造成缺氧的症状，又因为液化气又有麻醉性，也易使人的反应力降低。液化气本是无味的，家用液化气瓶都会加入含硫物质，当发生液化气泄露时人们可以通过气味辨别，但是由于有些生理缺陷使一些人不能依靠气味辨别时，依旧是需要借助外部的装置使人们可以迅速得知气体泄露。
目录
1．引言 1
1.1设计有害气体监测系统的目的和意义 1
1.1.1一氧化碳的危害 1
1.1.2液化气的危害 2
1.2有害气体监测系统的发展现状 3
1.3设计内容及要求 3
2．系统总体方案设计 5
2.1总电路设计 5
2.2程序设计流程 5
3.系统硬件设计 7
3.1单片机最小系统 7
3.1.1 STC89C52介绍 7
3.1.2时钟电路 8
3.1.3复位电路 9
3.2气体监测电路 9
3.2.1 MQ5传感器部分 10
3.2.2 A/D转换部分 11
3.3 液晶显示电路 12
3.4声光报警电路 14
3.4.1 声音报警模块 14
3.4.2灯光报警模块 14
3.5按键电路 15
4．软件设计 16
4.1系统主程序流程 16
4.2有害气体的检测程序流程 16
4.3显示模块程序流程 17
4.4按键模块程序流程 17
4.5声光报警模块程序流程 18
5．系统功能测试 20
总结 22
参考文献 23
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
致谢 24
1．引言
1.1设计有害气体监测系统的目的和意义
古时侯，人们利用柴火来烧火做饭取暖，而后，人们又发现了煤炭也有相同的用处，但是这两种燃料的燃烧产生烟尘对人体有一定的影响，更会使环境受到破坏。随着科技的进步和经济的发展，人们更趋向使用健康，清洁的燃料，也使得这些生火材料慢慢的淡出了我们的生活，取而代之的是各种的可燃气体。2002年以来随着“西气东输”项目启动，可燃气逐渐进入我们的生活。至今为止，燃气仍在大规模的使用。可是可燃气并不是一个非常安全的物质，如果我们在使用或者储存不注意，造成一氧化碳、液化气等有毒易燃气体的泄露，会造成很严重的后果。
1.1.1一氧化碳的危害
一氧化碳（CO）是一种无色无味的有毒气体，熔点（205.1℃）沸点（191.5℃）均为负值且因其溶解度小，故而几乎不溶于水。又因为它的气体密度与空气相似，这也是为什么一氧化碳在空气中不易被察觉并且容易造成中毒的原因。
当我们使用含碳的物质进行燃烧，若处在空气不流通的环境下，此时环境中氧气难以让含碳的可燃物质进行完全燃烧，这个时候是会有一氧化碳生成的，以及煤气的泄露也会使室内空气中存在大量的一氧化碳。由于人体的血红蛋白与一氧化碳的高亲和力，当吸入较低浓度CO，吸入时间稍长，亦或是短时间吸入高浓度的一氧化碳都会引起人体缺氧。一氧化碳进入人体时，率先与血液中的血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白，而碳氧血红蛋白十分的稳定，它的分离速度要比氧气和血红蛋白形成的氧合血红蛋白慢3600倍。当人体中集合了非常多一氧化碳时，人体组织就会受到双重的缺氧作用，造成细胞的氧气供养不足更会直接损害到人体的中枢神经系统，从而造成不逆转的伤害[1]。在实际情况中，国家规定在车间工作时一氧化碳的浓度不该超过24ppm，表1为不同浓度的一氧化碳（CO）对人体的影响。
表1 不同浓度的一氧化碳（CO）对人体的影响
CO含量（单位ppm）
人体状况
50
8小时内健康成人的最大可接受浓度
200
23小时后，人体感受到疲惫和轻度头痛
400
12小时间有头痛的症状；超过三个小时有危及生命的可能
800
45分钟内，视力开始受到影响、有恶心的症状出现
1600
20分钟内有头痛、恶心呕吐、视力模糊等症状；时间过长可导致死亡（约1小时内）
3200
510分钟内有头痛、恶心呕吐、视力模糊等症状；时间稍长可导致死亡（约2530分钟）
6400
12分钟内有头痛、恶心呕吐、视力模糊等症状；短时间内可导致死亡（约1015分钟）
12800
13分钟内死亡
1.1.2液化气的危害
液化气，又称为液化石油气，是一般家庭和餐馆的使用的可燃性气体。由石油或者天然气加工而成的可燃性气体，基本由碳氢化合物组成，其主要成分为丙烷和丁烷。由于他们的沸点低，所以是非常有效的轻便燃料，在高压容器中释放极易汽化，无需额外的装置，而且由于气体在空气中完全燃烧，只生成CO2和H2O，且无粉尘产生，所以是它又是一种清洁能源，等到了广泛的使用，是我们日常生活必不可少的能源之一。常温常压时，液化气存储装置泄露，液化气暴露在空气中极易挥发，可迅速扩大250至300倍，在空气不流通的空间中聚集到一定的浓度，当室内人员在不知情的情况下打手机或开关电源产生火花或者点燃火种就会立刻燃烧膨胀发生爆炸，发生灾害的时间非常短暂，受害区域之大，对后续的救援十分不利[2]。液化气的泄露不仅存在爆炸的隐患，而且也会对人体造成一定的影响。液化气本身使无毒的，但是泄露后在空气中迅速膨胀，造成氧气含量的降低，也会使人造成缺氧的症状，又因为液化气又有麻醉性，也易使人的反应力降低。液化气本是无味的，家用液化气瓶都会加入含硫物质，当发生液化气泄露时人们可以通过气味辨别，但是由于有些生理缺陷使一些人不能依靠气味辨别时，依旧是需要借助外部的装置使人们可以迅速得知气体泄露。
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