基于单片机的矿井氢气浓度检测系统设计(附件)【字数：8780】
摘 要本课题以“基于AT89C51单片机的氢气浓度检测系统设计”作为研究内容，设计了一款控制系统，可以能够轻松地实现对空气中氢气浓度的检测，并且当浓度达到一定程度时发出报警信号。本在硬件层面以STC89C51单片机作为主控核心，在片外结合了LCD1602液晶屏、ADC0832转换器、MQ-8氢气传感器和有源蜂鸣器等一系列高端器件，通过稳定的电路布局构建，设计了这种型号的氢气浓度检测控制系统的硬件架构，最后通过长时间的测试运行后，这种类型的氢气浓度检测控制系统研发成果展现出了高效的稳定性，大批量的测试结果表明各项指标完全符合预期要求。
目录
一、 引言 1
（一） 氢气浓度检测系统的发展背景 1
（二） 氢气浓度检测系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 氢气浓度检测系统的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） LCD1602点阵屏幕简介 4
（四） MQ8氢气浓度传感器简介 4
（五） ADC0832采样器简介 5
（六） 有源蜂鸣器简介 6
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） LCD1602显示电路设计 8
（三） 氢气浓度采集电路设计 8
（四） 蜂鸣器报警电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 氢气浓度检测系统的主程序流程设计 11
（二） 显示屏驱动子程序设计 12
（三） 氢气检测子程序设计 13
（四） 输出报警子程序流程设计 14
五、 实物制作与安装 15
总结 20
参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 23
附录二 PCB图 24
附录三 元件列表 25
附录四 程序 26
引言
氢气浓度检测系统的发展背景
本次毕业设计将要研发的这款氢气浓度检测控制系统，之所以能够实现多种 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
功能，重要是它的内部主控微处理器的灵活控制功能，通过对这类系统的历史进行查阅能够发现，较早期的氢气浓度检测系统，即是能够实现相关功能的氢气浓度检测系统，其里面实现方法与今天市场上的关联产品有着较大差异，由于初期微处理器还没有获得格外的重视，当时的技术研发主要依靠的是传统的模拟电路技术，要想实现形如这类的功能，需要结合数个模拟电路模块来进行实现，我们知道模拟电路含有典型的特点，传输的信号在时域上是连续模拟的，在电路结构上需要丰富的电容电阻等基础器件来进行支持，长时间工作后轻易发生信号漂移或者误差累积等现象，从而初期的氢气浓度检测系统在模拟电路的控制下，效果较为简易，并且根据文献内容记载，这类原理结构庞大复杂的氢气浓度检测控制系统在长时间工作后很容易出现不稳定的工作结果，工作运行过程非常容易发生跳动。本次毕业设计将要研究的这种型号的氢气浓度检测控制系统，如今在市场上轻松见到，通过对大量的产品进行资料查阅能够发现，低端级别的氢气浓度检测系统在当前市面上已不再具备竞争力了，同中高端产品作比较，在价格上这两者之间相差不大，而中高阶别氢气浓度检测系统在性能方面却遥遥领先于低档次产品，根本原因在于，随着科学技术的快速发展，半导体技术取得了革命性的进步，批量生产十六位和三十二位微型控制器的成本被控制的很低，就以STM32等型号的微处理器来说，其内部几乎集成了电子控制系统中所有常用的外围模块，如模数转换器、数模转换器以及中断捕捉等，如此丰富的必要电路被集成在单片微型控制器芯片中，成本没有明显增加，反而逐渐靠近传统八位机，因此使用这些具有高端性能的微处理器来担任核心芯片，在增加产品性能的同时，也在不断拉低设计经费，使产品具有更强的竞争力。
氢气浓度检测系统的国内外发展现状
本课题将要研究的这款氢气浓度检测控制系统在国内外的发展现状几乎保持同样的步伐，通过对大量的期刊资料和学术论文进行查阅，对国内外多种类型的氢气浓度检测系统进行总结，将其核心技术指标进行分析和对比，可以知道通过近几年间的迅速发展，内地越来越多企业研发出的氢气浓度检测系统已经可以批量生产出高级别性能的氢气浓度检测系统，而且投入市场为用户所得，快速提升的研究能力使得国内多家研发企业已经能够和国外一些高端产品进行竞争。
本文主要研究内容
本文以“基于AT89C51单片机的氢气浓度检测系统设计”作为研究课题，成功设计了一种STC89C51单片机控制系统，能够实现高清显示参数、模数转换、检测周围环境的氢气浓度和发送报警等功能，本课题经过了硬件电路系统以及软件代码程序的配置，最终使得这个系统被设计出来，并经过多次的改进和升级，最后能够使它展现出的性能特别高，本部分经过了对该款氢气浓度检测控制系统的全面分析，制订了下列各项设计内容：
1、能够以较高显示效果将氢气浓度检测控制系统中采集到的数据显示给用户，实现课题预期指标中的显示指标；
2、配置ADC0832模数转换器电路，能够在STC89C51单片机的驱动控制下，实现对模拟电压信号的采集，并且能以较快的速度实现对采集结果的转换处理；
3、能够将系统周围空气中的氢气气体进行快速的感应并且输出电压与氢气浓度呈线性比例，使得STC89C51单片机能够通过公式正确的将氢气浓度转换出来；
4、配置报警信号输出电路，以有源蜂鸣器作为核心元器件，通过MOSFET管的功率放大，使得STC89C51单片机能够实现对报警信号的输出控制；
方案设计及元器件选择
氢气浓度检测系统的方案设计
为了更加直观的阐述该款氢气浓度检测控制系统的实现方法，使用了Visio绘制了图中的系统架构框图，该框图中将整个氢气浓度检测控制系统划分成单片机最小系统、LCD1602显示电路、模数转换电路、氢气检测电路和报警电路等部分，这其中STC89C51单片机最小系统的作用是运行其FLASH内部的用户程序，根据程序代码内容实现对各个电路模块的驱动控制。
目录
一、 引言 1
（一） 氢气浓度检测系统的发展背景 1
（二） 氢气浓度检测系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 氢气浓度检测系统的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） LCD1602点阵屏幕简介 4
（四） MQ8氢气浓度传感器简介 4
（五） ADC0832采样器简介 5
（六） 有源蜂鸣器简介 6
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） LCD1602显示电路设计 8
（三） 氢气浓度采集电路设计 8
（四） 蜂鸣器报警电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 氢气浓度检测系统的主程序流程设计 11
（二） 显示屏驱动子程序设计 12
（三） 氢气检测子程序设计 13
（四） 输出报警子程序流程设计 14
五、 实物制作与安装 15
总结 20
参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 23
附录二 PCB图 24
附录三 元件列表 25
附录四 程序 26
引言
氢气浓度检测系统的发展背景
本次毕业设计将要研发的这款氢气浓度检测控制系统，之所以能够实现多种 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
功能，重要是它的内部主控微处理器的灵活控制功能，通过对这类系统的历史进行查阅能够发现，较早期的氢气浓度检测系统，即是能够实现相关功能的氢气浓度检测系统，其里面实现方法与今天市场上的关联产品有着较大差异，由于初期微处理器还没有获得格外的重视，当时的技术研发主要依靠的是传统的模拟电路技术，要想实现形如这类的功能，需要结合数个模拟电路模块来进行实现，我们知道模拟电路含有典型的特点，传输的信号在时域上是连续模拟的，在电路结构上需要丰富的电容电阻等基础器件来进行支持，长时间工作后轻易发生信号漂移或者误差累积等现象，从而初期的氢气浓度检测系统在模拟电路的控制下，效果较为简易，并且根据文献内容记载，这类原理结构庞大复杂的氢气浓度检测控制系统在长时间工作后很容易出现不稳定的工作结果，工作运行过程非常容易发生跳动。本次毕业设计将要研究的这种型号的氢气浓度检测控制系统，如今在市场上轻松见到，通过对大量的产品进行资料查阅能够发现，低端级别的氢气浓度检测系统在当前市面上已不再具备竞争力了，同中高端产品作比较，在价格上这两者之间相差不大，而中高阶别氢气浓度检测系统在性能方面却遥遥领先于低档次产品，根本原因在于，随着科学技术的快速发展，半导体技术取得了革命性的进步，批量生产十六位和三十二位微型控制器的成本被控制的很低，就以STM32等型号的微处理器来说，其内部几乎集成了电子控制系统中所有常用的外围模块，如模数转换器、数模转换器以及中断捕捉等，如此丰富的必要电路被集成在单片微型控制器芯片中，成本没有明显增加，反而逐渐靠近传统八位机，因此使用这些具有高端性能的微处理器来担任核心芯片，在增加产品性能的同时，也在不断拉低设计经费，使产品具有更强的竞争力。
氢气浓度检测系统的国内外发展现状
本课题将要研究的这款氢气浓度检测控制系统在国内外的发展现状几乎保持同样的步伐，通过对大量的期刊资料和学术论文进行查阅，对国内外多种类型的氢气浓度检测系统进行总结，将其核心技术指标进行分析和对比，可以知道通过近几年间的迅速发展，内地越来越多企业研发出的氢气浓度检测系统已经可以批量生产出高级别性能的氢气浓度检测系统，而且投入市场为用户所得，快速提升的研究能力使得国内多家研发企业已经能够和国外一些高端产品进行竞争。
本文主要研究内容
本文以“基于AT89C51单片机的氢气浓度检测系统设计”作为研究课题，成功设计了一种STC89C51单片机控制系统，能够实现高清显示参数、模数转换、检测周围环境的氢气浓度和发送报警等功能，本课题经过了硬件电路系统以及软件代码程序的配置，最终使得这个系统被设计出来，并经过多次的改进和升级，最后能够使它展现出的性能特别高，本部分经过了对该款氢气浓度检测控制系统的全面分析，制订了下列各项设计内容：
1、能够以较高显示效果将氢气浓度检测控制系统中采集到的数据显示给用户，实现课题预期指标中的显示指标；
2、配置ADC0832模数转换器电路，能够在STC89C51单片机的驱动控制下，实现对模拟电压信号的采集，并且能以较快的速度实现对采集结果的转换处理；
3、能够将系统周围空气中的氢气气体进行快速的感应并且输出电压与氢气浓度呈线性比例，使得STC89C51单片机能够通过公式正确的将氢气浓度转换出来；
4、配置报警信号输出电路，以有源蜂鸣器作为核心元器件，通过MOSFET管的功率放大，使得STC89C51单片机能够实现对报警信号的输出控制；
方案设计及元器件选择
氢气浓度检测系统的方案设计
为了更加直观的阐述该款氢气浓度检测控制系统的实现方法，使用了Visio绘制了图中的系统架构框图，该框图中将整个氢气浓度检测控制系统划分成单片机最小系统、LCD1602显示电路、模数转换电路、氢气检测电路和报警电路等部分，这其中STC89C51单片机最小系统的作用是运行其FLASH内部的用户程序，根据程序代码内容实现对各个电路模块的驱动控制。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jsj/wlw/118.html
