单片机的车内二氧化碳浓度测控系统
单片机的车内二氧化碳浓度测控系统[20200128194009]
摘要
随着人们现代生活水平的提高，汽车已经进入了许多普通百姓的家庭。人们有时喜欢在汽车里休息，特别是在夏天的时候，喜欢呆在汽车里，打开汽车里面的空调，在汽车里休息，这也是一件很享受的事情。然而，有一个隐患可能还不为大多数人所知，当人长时间呆在打开空调的汽车里的时候，汽车内部的氧气浓度会逐渐下降，导致汽车里的人呼吸困难，如果不及时发现，有可能会造成安全事故，这类事件电视上和报纸上也都有过类似的报道。所以本文就设计一个报警系统，当人们在汽车里休息时，氧气浓度下降到一定值时，会自动报警，提醒车内人员注意。
本课题主要针对车内二氧化碳浓度，设计了AT89C51单片机为核心的车内二氧化碳浓度监控系统。本文对系统的的软硬件进行了详细的设计，实现了二氧化碳浓度的精确测量与准确控制。系统可以通过键盘查看储存的浓度值，也可以人工控制执行机构。当单片机检测到二氧化碳浓度参数越限时，则启动声光报警，同时单片机通过控制固态继电器打开相应的执行机构进行补偿。为了便于系统的调试、修改和改进，软件设计以汇编语言为基础，采用模块化设计，主要包括数据采集模块、数据处理等模块、显示模块以及控制模块。
在系统设计过程中充分考虑到性价比，选用价格低、性能稳定的元器件。通过运行调试，试验结果与设计期望一致。该监控系统具有检测精度高、使用简单和工作稳定可靠等特点，不仅可以应用在汽车，也可以应用在恒温湿的机械加工厂、室内环境监测等方面，所以具有一定的推广价值。
摘要 - 1 -
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:二氧化碳,测控,单片机,AT89C51
1.1 引言 - 3 -
1.2 本课题研究的意义和价值 - 3 -
1.3 本课题主要研究内容 - 3 -
第二章 硬件设计及具体电路分析 - 5 -
2.1 AT89C51单片机概述 - 5 -
2.1.1 AT89C51单片机的主要功能 - 5 -
2.1.2 AT89C51芯片的内部结构框图 - 7 -
2.1.3 AT89C51芯片引脚说明 - 8 -
2.1.4 AT89C51的时钟振荡器 - 9 -
2.1.5 AT89C51复位电路 - 10 -
2.2二氧化碳浓度检测模块的设计 - 11 -
2.2.1二氧化碳浓度传感器TGS4160概述 - 11 -
2.2.2 TGS4160的内部结构 - 12 -
2.2.3 TGS4160的工作原理 - 12 -
2.2.4二氧化碳检测电路设计 - 13 -
2.3 A/D转换模块 - 14 -
2.3.1 ADC0809引脚及功能 - 14 -
2.3.2 A/D0809转换原理 - 16 -
2.4执行机构的设计 - 16 -
2.4.1固态继电器简介 - 16 -
2.4.2执行机构电路 - 18 -
2.5报警模块 - 18 -
2.6电源电路 - 19 -
2.7系统总原理图 - 20 -
2.8本章小结 - 21 -
第三章 软件设计 - 22 -
3.1主程序的设计 - 22 -
3.1.1系统程序流程图 - 22 -
3.1.2 主程序 - 23 -
3.2本章小结 - 23 -
第四章 结论与总结 - 23 -
4.1 结论 - 23 -
4.2 毕业设计总结 - 23 -
致谢 - 25 -
参考文献 - 25 -
附录一： - 27 -
附录二： - 28 -
第一章 绪论
1.1 引言
近几年来，随着人们生活水平的提高，汽车也逐渐成为人们出行主要的代步工具，私家车已飞入寻常百姓家，然而汽车带来的不仅是环境和能源问题，还有值得人们关注的是安全问题。关注汽车的安全问题不仅关注汽车的行驶安全，车内的安全和环境问题也是值得人们关注的。本课题----《基于单片机的车内二氧化碳浓度测控系统》就是防止车内二氧化碳浓度过高从而带给人们的安全问题。
本课题以AT89C51单片机为核心和二氧化碳浓度传感器TGS4160构成的二氧化碳浓度测控系统来防止车内二氧化碳浓度过高，把车内二氧化碳浓度控制在一个对人体没有影响的范围内。主要对车内二氧化碳浓度进行有效、可靠的检测与控制设计的。该系统具有检测精度高、使用简单、成本低和工作稳定的特点，可以及时对车内二氧化碳浓度进行监测和控制。整个电路包括单片机最小系统、二氧化碳浓度检测电路、A/D转换电路、二氧化碳控制电路、声光报警电路和电源电路。传感器TGS4160通过二氧化碳浓度检测电路检测出实时二氧化碳浓度并通过A/D转换电路把模拟信号转换为数字信号送给单片机，如果二氧化碳浓度值高于对人体不适的浓度值，单片机发送信号给声光报警电路和二氧化碳控制电路，发光二极管发光、蜂鸣器鸣响报警，同时继电器驱动车载风扇进行通风以降低二氧化碳浓度。整个电路过程清晰而且稳定性高。
1.2 本课题研究的意义和价值
由于汽车燃烧的汽油产生二氧化碳很容易进入车内，而且人们喜欢在密封的汽车空间内，尤其是冬天和夏天，为防止车内不密封导致车内冷气或暖气流失，很多车主都喜欢密封车厢。因此造成车内二氧化碳浓度过高。二氧化碳浓度过高会导致人体呼吸不畅，头晕、疲劳、注意力不集中、头痛等症状，严重的则会导致在车内休息的人们的生命安全。这对包括驾驶员在内车内人员的健康以及安全造成很大问题。因此车内二氧化碳测控系统对保障驾乘人员的健康和安全起到了很大的作用。
本系统二氧化碳浓度检测精确度高，易于控制，操作简单，可以改进一下同样可以应用于其他场合的二氧化碳浓度检测和控制，比如温室大棚和公共场所的二氧化碳浓度控制，通用性强，便于改进和推广使用。
1.3 本课题主要研究内容
本课题所开发的二氧化碳浓度控制采用51系列单片机，检测车内二氧化碳浓度，对车内二氧化碳浓度进行控制，实现声光报警等。研究的主要包括：
（1） 系统主要控制模块单片机的应用；
（2） 车内二氧化碳浓度，包括通过传感器检测车内二氧化碳浓度并送给单片机；
（3） 声光报警，包括LED发光报警和蜂鸣器鸣叫；
（4） 二氧化碳浓度控制，包括二氧化碳浓度过高时驱动继电器控制排风扇工作。
系统原理框图及流程图如图1和图2所示：
图1 系统原理框图
图2 系统流程图
第二章 硬件设计及具体电路分析
2.1 AT89C51单片机概述
近年来，由于传感器技术、计算机技术、超大规模集成电路技术和网络通信技术的发展，基于单片机的测控系统已广泛应用于工业、农业和人们生活的各个方面。系统硬件的发展也推动了整个电子产业的发展和新技术的更新。
整个电路包括单片机最小系统、二氧化碳浓度检测电路、A/D转换电路、二氧化碳控制电路、声光报警电路和电源电路。本章即对构成整个电路的各个硬件性能即在电路中的作用作简要分析。
2.1.1 AT89C51单片机的主要功能
本文选用Atmel公司生产的AT89C51单片机作为CPU。AT89C51是一种8位的微处理器,它是低功耗、低价格、高性能的。
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、性价比高的微处理器，通常被称为单片机 。AT89C51是一种单片机，它是带2K字节闪存可编程且可擦除只读存储器 。单片机的可擦除的只读的存储器能够重复磨擦1000次。它采用的制造技术是ATMEL高密度非易失存储器，与工业达标的MCS-51指令集和输出管脚是相融合的。因为将多功能的8位的CPU和闪烁的存储器结合在一个芯片中，AT89C51是一种ATMEL的高效的微控制器，AT89C51它是一种完美格式。AT89C51它为了很多嵌入式控制系统 给予了一种敏捷性高且物美价廉的方案。
引脚排列如图3所示：
图3 AT89C51引脚排列图
AT89C51主要特性：
·和MCS-51 相容
·4K的可编程FLASH存储器
·年限：1000写/擦循环
摘要
随着人们现代生活水平的提高，汽车已经进入了许多普通百姓的家庭。人们有时喜欢在汽车里休息，特别是在夏天的时候，喜欢呆在汽车里，打开汽车里面的空调，在汽车里休息，这也是一件很享受的事情。然而，有一个隐患可能还不为大多数人所知，当人长时间呆在打开空调的汽车里的时候，汽车内部的氧气浓度会逐渐下降，导致汽车里的人呼吸困难，如果不及时发现，有可能会造成安全事故，这类事件电视上和报纸上也都有过类似的报道。所以本文就设计一个报警系统，当人们在汽车里休息时，氧气浓度下降到一定值时，会自动报警，提醒车内人员注意。
本课题主要针对车内二氧化碳浓度，设计了AT89C51单片机为核心的车内二氧化碳浓度监控系统。本文对系统的的软硬件进行了详细的设计，实现了二氧化碳浓度的精确测量与准确控制。系统可以通过键盘查看储存的浓度值，也可以人工控制执行机构。当单片机检测到二氧化碳浓度参数越限时，则启动声光报警，同时单片机通过控制固态继电器打开相应的执行机构进行补偿。为了便于系统的调试、修改和改进，软件设计以汇编语言为基础，采用模块化设计，主要包括数据采集模块、数据处理等模块、显示模块以及控制模块。
在系统设计过程中充分考虑到性价比，选用价格低、性能稳定的元器件。通过运行调试，试验结果与设计期望一致。该监控系统具有检测精度高、使用简单和工作稳定可靠等特点，不仅可以应用在汽车，也可以应用在恒温湿的机械加工厂、室内环境监测等方面，所以具有一定的推广价值。
摘要 - 1 -
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:二氧化碳,测控,单片机,AT89C51
1.1 引言 - 3 -
1.2 本课题研究的意义和价值 - 3 -
1.3 本课题主要研究内容 - 3 -
第二章 硬件设计及具体电路分析 - 5 -
2.1 AT89C51单片机概述 - 5 -
2.1.1 AT89C51单片机的主要功能 - 5 -
2.1.2 AT89C51芯片的内部结构框图 - 7 -
2.1.3 AT89C51芯片引脚说明 - 8 -
2.1.4 AT89C51的时钟振荡器 - 9 -
2.1.5 AT89C51复位电路 - 10 -
2.2二氧化碳浓度检测模块的设计 - 11 -
2.2.1二氧化碳浓度传感器TGS4160概述 - 11 -
2.2.2 TGS4160的内部结构 - 12 -
2.2.3 TGS4160的工作原理 - 12 -
2.2.4二氧化碳检测电路设计 - 13 -
2.3 A/D转换模块 - 14 -
2.3.1 ADC0809引脚及功能 - 14 -
2.3.2 A/D0809转换原理 - 16 -
2.4执行机构的设计 - 16 -
2.4.1固态继电器简介 - 16 -
2.4.2执行机构电路 - 18 -
2.5报警模块 - 18 -
2.6电源电路 - 19 -
2.7系统总原理图 - 20 -
2.8本章小结 - 21 -
第三章 软件设计 - 22 -
3.1主程序的设计 - 22 -
3.1.1系统程序流程图 - 22 -
3.1.2 主程序 - 23 -
3.2本章小结 - 23 -
第四章 结论与总结 - 23 -
4.1 结论 - 23 -
4.2 毕业设计总结 - 23 -
致谢 - 25 -
参考文献 - 25 -
附录一： - 27 -
附录二： - 28 -
第一章 绪论
1.1 引言
近几年来，随着人们生活水平的提高，汽车也逐渐成为人们出行主要的代步工具，私家车已飞入寻常百姓家，然而汽车带来的不仅是环境和能源问题，还有值得人们关注的是安全问题。关注汽车的安全问题不仅关注汽车的行驶安全，车内的安全和环境问题也是值得人们关注的。本课题----《基于单片机的车内二氧化碳浓度测控系统》就是防止车内二氧化碳浓度过高从而带给人们的安全问题。
本课题以AT89C51单片机为核心和二氧化碳浓度传感器TGS4160构成的二氧化碳浓度测控系统来防止车内二氧化碳浓度过高，把车内二氧化碳浓度控制在一个对人体没有影响的范围内。主要对车内二氧化碳浓度进行有效、可靠的检测与控制设计的。该系统具有检测精度高、使用简单、成本低和工作稳定的特点，可以及时对车内二氧化碳浓度进行监测和控制。整个电路包括单片机最小系统、二氧化碳浓度检测电路、A/D转换电路、二氧化碳控制电路、声光报警电路和电源电路。传感器TGS4160通过二氧化碳浓度检测电路检测出实时二氧化碳浓度并通过A/D转换电路把模拟信号转换为数字信号送给单片机，如果二氧化碳浓度值高于对人体不适的浓度值，单片机发送信号给声光报警电路和二氧化碳控制电路，发光二极管发光、蜂鸣器鸣响报警，同时继电器驱动车载风扇进行通风以降低二氧化碳浓度。整个电路过程清晰而且稳定性高。
1.2 本课题研究的意义和价值
由于汽车燃烧的汽油产生二氧化碳很容易进入车内，而且人们喜欢在密封的汽车空间内，尤其是冬天和夏天，为防止车内不密封导致车内冷气或暖气流失，很多车主都喜欢密封车厢。因此造成车内二氧化碳浓度过高。二氧化碳浓度过高会导致人体呼吸不畅，头晕、疲劳、注意力不集中、头痛等症状，严重的则会导致在车内休息的人们的生命安全。这对包括驾驶员在内车内人员的健康以及安全造成很大问题。因此车内二氧化碳测控系统对保障驾乘人员的健康和安全起到了很大的作用。
本系统二氧化碳浓度检测精确度高，易于控制，操作简单，可以改进一下同样可以应用于其他场合的二氧化碳浓度检测和控制，比如温室大棚和公共场所的二氧化碳浓度控制，通用性强，便于改进和推广使用。
1.3 本课题主要研究内容
本课题所开发的二氧化碳浓度控制采用51系列单片机，检测车内二氧化碳浓度，对车内二氧化碳浓度进行控制，实现声光报警等。研究的主要包括：
（1） 系统主要控制模块单片机的应用；
（2） 车内二氧化碳浓度，包括通过传感器检测车内二氧化碳浓度并送给单片机；
（3） 声光报警，包括LED发光报警和蜂鸣器鸣叫；
（4） 二氧化碳浓度控制，包括二氧化碳浓度过高时驱动继电器控制排风扇工作。
系统原理框图及流程图如图1和图2所示：
图1 系统原理框图
图2 系统流程图
第二章 硬件设计及具体电路分析
2.1 AT89C51单片机概述
近年来，由于传感器技术、计算机技术、超大规模集成电路技术和网络通信技术的发展，基于单片机的测控系统已广泛应用于工业、农业和人们生活的各个方面。系统硬件的发展也推动了整个电子产业的发展和新技术的更新。
整个电路包括单片机最小系统、二氧化碳浓度检测电路、A/D转换电路、二氧化碳控制电路、声光报警电路和电源电路。本章即对构成整个电路的各个硬件性能即在电路中的作用作简要分析。
2.1.1 AT89C51单片机的主要功能
本文选用Atmel公司生产的AT89C51单片机作为CPU。AT89C51是一种8位的微处理器,它是低功耗、低价格、高性能的。
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器
引脚排列如图3所示：
图3 AT89C51引脚排列图
AT89C51主要特性：
·和MCS-51 相容
·4K的可编程FLASH存储器
·年限：1000写/擦循环
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