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基于STC51单片机的一氧化碳监测报警系统的设计 摘要：文中设计提出了一种基于STC51单片机的一氧化碳监测报警系统。冬季天气寒冷，洗澡的时候浴室内空气的湿度会比较大，再加上空气流通性差、气压低，很容易造成一氧化碳中毒，造成人员伤亡。针对这种不安全因素，而设计了此一氧化碳实时监测系统，安装于浴室内。该系统通过单片机控制MQ-7气体传感器，实现对浴室内一氧化碳浓度实时采集、处理，同时可根据环境手动设定报警值，并当所测一氧化碳浓度超过设定的报警上、下限时自动报警，提醒正在沐浴的人员及时采取相应措施，防止中毒事故发生，保证沐浴人员生命安全。 关键词：STC12C5A60S2；MQ-7一氧化碳气体传感器；一氧化碳浓度 监控系统的组成及工作原理 根据小型化、实时检测等要求，系统利用STC51单片机及其外围电路完成对MQ-7一氧化碳气体传感器（下文简称气体传感器）的控制和数据转换。整个系统是流程是：首先通过气体传感器采集现场的数据；气体传感器输出的数据经过运算放大电路转换成单片机所需要的0～5V电压信号，单片机通过自身的8路AD转换器将采集到的一氧化碳数据进行转换。利用LCD显示当前现场的一氧化碳浓度。当测得的值超过预先设定的值时，由单片机控制进行声光报警。系统框图如图1所示。 MQ-7气体传感器 MQ-7气体传感器 按键控制 单片机 LCD显示 报警装置 图1系统框图 功能单元介绍 2.1 MQ-7气体传感器模块 系统所采用的是MQ-7气体传感器，其所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。采用高低温循环检测方式低温（1.5V加热）检测一氧化碳，传感器的电导率随空气中一氧化碳气体浓度增加而增大，高温（5.0V加热）清洗低温时吸附的杂散气体。使用简单的电路即可将电导率的变化，转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-7气体传感器对一氧化碳的灵敏度高，这种传感器可检测多种含一氧化碳的气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。 特点： 元件外形结构 *针对一氧化碳有良好的灵敏度 *长寿命低成本 *简单的驱动电路即可 应用： *家庭用气体泄漏报警器 *工业用一氧化碳气体报警器 *便携式气体检测器 VcVHGND Vc VH GND RL VRL 基本测试回路： 产品型号 MQ-7 产品类型 半导体气敏元件 标准封装 塑封 检测气体 一氧化碳 检测浓度 10-1000ppmCO 标准电路条件 回路电压 Vc ≤10V DC 加热电压 VH 5.0V±0.2V ACorDC（高） 1.5V±V ACorDC（低） 加热时间 TL 60±1S（高）90±1S（低） 负载电阻 RL 可调 标准测试条件下元件特性 加热电阻 RH 31Ω±3Ω（室温） 加热功耗 PH ≤350mW 敏感体表面电阻 Rs 2KΩ-20KΩ(in100ppmCO) 灵敏度 S Rs(in air)/Rs(100ppmCO)≥5 浓度斜率 α ≤(R300ppm/R100ppm CO) 标准测试条件 温度、湿度 20℃±2℃； 标准测试电路 Vc:5.0V； VH（高）: 5.0V； VH（低）: V 预热时间 不少于48小时 传 传感器的输出电压太小，无法满足单片机的要求。故需要将气体传感器的输出信号进行放大。由于STC12C5A60S2单片机内部集成了10位的ADC模块，这样可以直接将放大电路输出的模拟电压与单片机的A/D输入通道P1.2相连接。 声光报警模块 主要是驱动一个蜂鸣器，图2为声光报警电路的实现。此报警电路的声音输入引脚由单片机的P1.5控制，光闪烁电路的输入引脚由单片机的P1.7控制。报警的上、下限值由软件设定。当气体传感器采集到的值超过报警范围时，令P1.5、P1.7=0则可实现声光报警。 图2 按键模块 系统中由于需要的控制按键比较少，故采用独立按键式键盘。功能按键有4个，主要实现一氧化碳报警值的设定、查询等功能。他们分别与单片机的P3.2～P3.5口连接，通常情况下给这几个引脚以高电平，当按键被按下时引脚变成低电平，因此，只要在软件查询这几个引脚的电平，就可以确定是否有按键按下，从而进入相应的子程序。 图3为按键模块。 图3 显示模块 显示模块由LCD1602液晶屏组成 。其中，单片机的P2.5～P2.7与液晶的控制端连接，输入信号控制液晶。单片机的P0.0～P0.7与液晶的数据端连接，控制显示的数据。图4为显示模块。 图4 2.5 STC12C5A60S2单片机电路 系统采用的是STC12C5A60S2单片机。STC12C5A60S2系列单片机是STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速/低功