目 录
一、 引言 1
（一） 一氧化碳检测研究背景 1
（二） 国内外研究现状 1
（三） 本文主要内容 1
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控核心的选择 3
（二） AT89C51单片机介绍 4
（三） LCD1602液晶概述 5
（四） MQ-7一氧化碳浓度传感器介绍 6
（五） ADC0832模数转换器介绍 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 系统总体设计 8
（二） 51最小系统设计 8
（三） LCD1602液晶显示器电路设计 10
（四） 报警器模块设计 10
（五） MQ-7一氧化碳浓度传感器电路设计 11
四、 软件系统设计 13
（一） 主程序流程设计 13
（二） LCD1602显示流程设计 14
（三） MQ-7一氧化碳浓度采集流程设计 16
五、 实物制作与调试 19
（一） PCB设计 19
（二） 元件的焊接 19
（三） LCD1602调试 19
总结 21
致谢 22
参考文献 23
附录一 原理图 24
附录二 PCB图 25
附录三 元件列表 26
附录四 程序 27
引言
一氧化碳检测研究背景
对于一氧化碳的检测，从很早的时候就已经开始了，由于我国是个煤矿大国，在矿井空气中常常掺杂着一定比例的一氧化碳气体，通过化学分析我们可以知道一氧化碳的物理特性表现为无色无味，并且其密度和空气的密度几乎相近，因此能够在空气中均匀分布，这是导致多起一氧化碳中毒事故发生的主要原因，人们仅凭肉眼很难发觉到它的存在。在过去电子技术还不发达的时候，一氧化碳的检测主要依靠化学方法，甚至目前还有相当一部分地区或者场合依旧沿袭着古老的检测方法，一氧化碳的传统检测方法不但繁琐并且检测精度还不是很高，较常使用的有以下几种红外光线检测法和气象色谱法。由于一氧化碳对红外光具有一定的
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为无色无味，并且其密度和空气的密度几乎相近，因此能够在空气中均匀分布，这是导致多起一氧化碳中毒事故发生的主要原因，人们仅凭肉眼很难发觉到它的存在。在过去电子技术还不发达的时候，一氧化碳的检测主要依靠化学方法，甚至目前还有相当一部分地区或者场合依旧沿袭着古老的检测方法，一氧化碳的传统检测方法不但繁琐并且检测精度还不是很高，较常使用的有以下几种红外光线检测法和气象色谱法。由于一氧化碳对红外光具有一定的吸收性，并且这种吸收程度几乎和一氧化碳的浓度成正比，因此利用释放已知强度的红外线至待测的一氧化碳气体中，通过特定的红外光线强度检测仪测量被吸收后的红外光线强度，就可大致得到一氧化碳的浓度，这种方法虽然操作简单，但是可以发现需要红外光线产生仪器和红外光线强度检测仪器，这两种仪器是非常昂贵的，因此检测方法的普及率非常低。另一种气相色谱法的主要原理是将一氧化碳气体注入到转化炉，转化炉内的催化剂能将一氧化碳转化成甲烷，之后将生成的甲烷气体让氢火焰离子化检测器处理，能够产生颜色程度不同的火焰，火焰的颜色深浅与甲烷的浓度成正比，这样就间接的测量了一氧化碳的浓度，通过描述可以发现这种方法是一种纯化学方法，测量过程对操作者的自身化学水平要求非常高，一旦操作失误将带来化学事故。然而随着电子技术的飞速发展，对一氧化碳敏感的半导体已经出现在人们的视野，并被设计成各种功能各异的一氧化碳传感器，最为著名的就是本文使用的MQ-7甲烷甲烷传感器。
国内外研究现状
目前国内外对于一氧化碳检测方法的研究已经取得了很大的成果，完全摆脱了化学检测方法，几乎每一种方法都是依靠体型小巧的传感器来完成的。据国外媒体报道，前不久加州大学的一个课外研究小组设计出了一块“袖珍”型一氧化碳传感器，并将它嵌入到了手机中，因此只要有了这种手机就可以随时随地的实现对一氧化碳的检测。而在国内，对于一氧化碳的检测研究也非常火热，安徽省卫生委前不久举办了一场一氧化碳检测仪器的设计大赛，来自于全国的128个队伍通过层层选拔，最终向众人展示了他们的手持式检测仪。
本文主要内容
选用MQ-7一氧化碳传感器作为一氧化碳的检测模块，通过单片机驱动ADC0832模数转换器去采集MQ-7输出的模拟直流电压，并通过转换关系将电压值转换成一氧化碳浓度，并显示在液晶屏上。通过按键能够设置报警阀值，当一氧化碳浓度高于设定阀值时，报警器发出报警声，最后通过硬件原理图和软件流程图的方法描述本设计的主要过程。
方案选择及元器件介绍
主控核心的选择
方案一：选择意大利意法半导体（SST）公司退出的STM32系列单片机作为主控核心，STM32单片机的最大特色是采用了ARM结构作为内核，其32位的总线宽度使得它在处理一些数据时能够表现出更大的优势，由于采用ARM内核，因此这种类型的单片机被业内人士称之为微处理器，同MCU有较大区别。STM32系列的低端芯片的主频就已经达到了72M，高端系列能够达到168M，由于片内集成了高性能的锁相环（PLL），所以采用精度较高的低频晶振（8M）就可以给芯片提供时钟信号，经过锁相环的作用，能够将频率倍频到72M甚至更高。STM32采用了Cortex-M3或者Cortex-M4作为内核，这种性能优良的内核结构使得其对数据处理的能力显得非常完善和高速，在一些需要处理大量数据的场合，如高像素液晶屏、MP3等应用将显得非常有优势。其优势已经无以言表了，然而在学生试验中，其缺点也是不可忽略的，STM32的性能之所以这么强大，要靠用户对其繁多寄存器的熟练配置，然而对于普通学生来说，这将变得捉襟见肘，如果没有相关STM32开发经历的学生，在面对这些寄存器时将无从下手。
方案二：选择8位的51内核单片机作为主控核心，由于51单片机进入中国学生的视野比较早，它通常作为高校里单片机课程的主要教学题材，因此具有广泛可使用的资料和现成例程，其库函数目前也比较丰富，因此在使用时比较容易上手，尤其是对刚开始迈进单片机大门的学生来说。目前使用最广泛的AT89C51和STC89C51同是采用经典51内核的8位单片机，这两者的区别是AT89C51是单片机巨头ATMEL公司研发的，STC89C51是国内的宏晶公司推出的，两者相互兼容，另外最基本的C
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