基于单片机的一氧化碳报警系统的设计与实现
摘 要：
一氧化碳对人体有害，尤其超标时会影响人们的健康
。
因此文章设计了一款基于单片机的一氧化氮报警器设计。
论文通过传感器检测一氧化碳浓度，经过
AD
转换，再把检测信号传递给单片机，经过分析处理，再控制外电路进行相应的操作。
检测装置采用的是
MQ-7
，控制核心采用的是
STC89C51
单片机
。
模数转换模块才用的是ADC0809。
而且系统还可以把一氧化碳浓度及时的显示在
LCD1602
液晶屏幕上，可以方便用户的阅读
。
当浓度达到设定浓度的时候，单片机会控制排气扇来把一氧化碳排放出去。
关键词：
一氧化碳传感器；单片机；智能控制；
LCD
显示
在北方的冬天，因为天气非常严寒，所以人们会取暖
。我们经常可以在农村地区见到用炉子的方式来取暖，炉子里燃烧的是煤，而煤的燃烧会产生一氧化碳，假如浓度过高的话，就会对人体产生危害。
一氧化碳和氧气相比，可以直接和血红蛋白融合，所以会产生碳化血红蛋白，导致血红蛋白丧失结合氧气的能力，而没有了氧气的话，人体就会出现各种不适应，不能呼吸，就会使人窒息而死亡。而且就算不会窒息死亡，如果浓度过高的话，对人体的大脑皮层也会产生极大的危害。
所以经过分析，设计一款能够自动检测一氧化碳浓度，并且在浓度超标的时候，可以及时报警，同时把一氧化碳排出的控制系统是非常必要的。 采用 51
单片机技术设计了一个一氧化碳报警系统，该系统能够采集，测量一氧化碳浓度，并能通过 LCD1602
显示浓度信息，通过单片机的运算，能够控制室内一氧化碳浓度，不让它超标。
如果浓度超过用户设定的浓度，就会控制排气扇，来降低一氧化碳浓度。
在最大程序上，保护人体的生命安全问题。
1 方案设计
1.1 系统总框图
本文的核心器件包含有单片机
、
MQ-7
一氧化碳检测器，ADC0809
模数转换器
、
按键电路
、
声光报警电路
、
液晶显示电路和排气扇电路组成。
在实际工作的时候，烟雾浓度传感器先检测一氧化碳的浓度，并把浓度信息转换为电信号。
ADC0809
将模拟量的电信号转变成数字信号，且传播给单片机。
单片机通过内部环节的计算，将数字信号转变成浓度信号，并把浓度值显示在 LCD1602
液晶屏幕上
。
用户可以通过按键来设定浓度的标准值，当浓度超过用户设定的浓度值以后，就会控制声光报警模块进行报警，并且开启排气扇，减低一氧化碳的浓度。
因此，经过这么一系列的控制，把原本零散的功能，经过单片机的智能控制，就形成了一个新的控制系统。
本设计的总体框图如图
1
所示
。
1.2 系统功能要求
本系统具体研制一般涵盖下面众多部分：（
1
）实时监测环境内一氧化碳具体浓度值；（2
）灯光报警作用：在一氧化碳浓度过高的时候，会出现灯光报警，此外继电器吸和，促使排气扇运作，减少一氧化碳浓度值；（3
）声光报警作用：在一氧化碳浓度过高的时候，蜂鸣器报警，此外继电器吸和，促使排气扇开启，减少浓度值。
2 硬件设计
2.1 主要硬件选型
（
1
）单片机的选取
。
目前市场主流的单片机有
51
系列
、STM32 系列和
MSP430
系列等
。
其中
STM32
系列单片机内部资源众多，控制灵活多变，功耗很低的嵌入式开发芯片，在 32
位的芯片中，是一个绝佳的选择
。
MSP430
单片机推广的时间长，因此该芯片在市场上也占有一定的份额。
还有一种就是最传统的 8
位
51
系列单片机，
51
单片机可以兼容8031 指令，而且
51
单片机价格便宜
。
51
系列单片机主要由AT 公司生产的单片机和
STC
（飞利浦）公司生产的为主，并且还有 RAM
单片机
。
在本设计中，因为需要控制
LCD
液晶显示屏，还需要把键盘的输入指令一块编译，从控制要求来说并不算高，因此从控制要求和经济性来选择，51
系列单片机完全可以满足控制要求，而且单片机价格便宜。
因此在本设计中，选择了 51
系列单片机作为了控制芯片
。
（
2
）
LCD1602
液晶显示器
。
通常的显示器件有
LCD
液晶显示器和 LED
数码管显示器
。
LED
数码管可以显示数字和一些简单的字符，可操作性不强，而且数码管相对比较耗电，因此在众多的时候不会选择数码管作为显示器件。
LCD液晶显示器不仅可以显示数字，还可以显示字符或符号，可
操作性比较强
。而且操作简单，程序设计的时候可移植性非常好，功耗比较低，所以本文使用 LCD1602
液晶显示器
。
2.2 设计的总原理图
本系统包括
51
单片机，传感器模块，液晶显示模块，声光报警提示模块，排风扇驱动模块，按键电路。
当一氧化碳传感器检测到浓度超标时，单片机会接收到信号，经过内部处理与判断后，会发出报警信号，传递给蜂鸣器和闪光灯控制端口。
当单片机在蜂鸣器的控制脚将电平拉低时，与蜂鸣器相连的三极管就会导通，此时蜂鸣器得电，发出鸣叫。
当浓度超标时，会控制 FS
端口的电平为低电平，此时三极管导通，继电器得电，常开触头会闭合，再控制排气扇工作。
图2 是系统的总原理图
。
3 结 语
论文设计的
CO
气体报警器主要将
STC89C51
当做主芯片，在 ADC0809
输入电压是
5 V
时，输出数字量值是
FFH
，最高分辩率是 0.0196V
。
出现的显示偏差，利用校正
0809的基准参考电压进行处理。
总而言之，此系统功能强大，具备测试-
显示
-
排查主要作用，准确度在性价比高的前提下被较大提升，然而本文能力有限，在具体设计中也出现一定的问题。
例如灵敏度较差，对水蒸气防御水平不高，上述问题都需要在此后进行处理。