基于单片机的室内一氧化碳监测及报警装置

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电子基础

0 绪论

血液中的血红蛋白与一氧化碳结合后,就很难与氧气结合，这就会造成人体缺氧,轻则会造成头晕头痛等症状,重

则危及生命,尤其是会对大脑造成严重的损伤。一氧化碳无色无味，除非专门的仪器，否则很难被察觉,在室内生煤炉

取火做饭、使用一些家用电器时,很容易产生一氧化碳,如果通风不好,很容易造成一氧化碳的堆积,造成的结果难以预料,近年来由于一氧化碳中毒而造成的事故可以说数不胜数，尤其是在冬天，在车内开启车载空调取暖而造成的死伤事故时有发生。而且在一些使用炭炉火锅的地方，一氧化碳中毒事件屡见不鲜。因此建立一个自动完整的一氧化碳报警系统就显得尤为必要。该系统要完成的工作为实时检测目标

空间内的一氧化碳浓度,并且在一氧化碳浓度达到预定值的时候进行自动的报警。综上所述,本设计要解决的问题主要有以下几个方面:(1)

一氧化碳浓度的检测问题；(2)自动报警的问题。1 总体设计

该系统中无论检测还是

报警都是自动进行的,不需要人为的控制。目前,在自动控制领域主要有单片机以

及PLC 两大类。PLC 主要应用在工业生产领域,相比于

单片机,其在体积、功耗以及费用等方面都存在明显的

差距,因此本设计采用单片机控制的方法。本设计要完成的目标是在一氧化碳浓度达到设定值的时候进行自动的报警,要解决的问题主要有一氧化碳浓度的检测以及自动报警的问题。为了解决以上问题,本设计制作了中央控制系统、检测系统以及报警系统。其中中央控制系统由单片机构成,主要负责接收以及转化检测系统传递过来的信息并发送命令给报警系统,检测系统里边的一氧化碳传感器主要负责检测一氧化碳的浓度,并将该信息以电信号的形式传递给单片机。报警系统由蜂鸣器组成,主要负责接收单片机传递的命令进行报警。本设计的结构框图如图1所示。 图1 系统结构框图本设计中采用的单片机的型号为STC89C51，一氧化碳基于单片机的室内一氧化碳监测及报警装置冉昊伦

（郑州市第四十七中学，河南郑州，450016）

摘要：随着科技的发展以及人们对于环境安全程度重视程度的提高，人们越来越重视室内的一氧化碳的危害，基于此，本设计制作了一款一氧化碳的监测报警装置。该装置由单片机、一氧化碳传感器、蜂鸣器组成。其中单片机作为本设计的中枢，负责接收信息与发送命令。本设计通过一氧化碳传感器对一氧化碳浓度进行检测，并转化成数字电信号传送给单片机。单片机经过计算发送给蜂鸣器进行报警。通过论证分析，本设计是合理的，能够完成一氧化碳的监测及报警任务。关键词：单片机；一氧化碳传感器；数字电信号

图2 系统原理图

72 | 电子制作 2018年11月装置。其利用的原理为定电位电解。一氧化碳传感器能够将一氧化碳的化学能转化为电能。其输出的电流的大小与一氧化碳的浓度成正比。一氧化碳浓度越高，输出电流越强。其具体的工作过程分为以下几步：第一步：一氧化碳扩散到传感器的工作电极时经过催

化，发生氧化反应，反应式如下： CO+H 2O →CO 2+2H ++2e -

第二步：由第一步产生的电子以及H +，经过电解液的

转移，与水中的氧气发生还原反应反应式如下： O 2+4H ++2e -——→2H 20

综上，总的化学反应式如下： 2CO+O 2——→2CO 2

同时该反应的可逆反应在工作电极与对电极之间实时发生，并在电极间产生电位差,这就完成了化学能与电能之间的转化。MQ-7为本设计中所选用的一氧化碳的型号。其具体参

数如下:工作电压：直流5V；

模拟量输出：0~5伏，浓度越高，电压越高；

蜂鸣器：蜂鸣器采用直流5伏供电模式。只要通电就能发出声响。操作非常简单方便。3 软件设计

本设计要实现的目标是自动检测目标区域内的一氧化碳浓度,并且在一氧化碳浓度达到设定值时,蜂鸣器自动发声发出警报。对于一氧化碳浓度的测定,本设计采用的是利用一氧化碳传感器进行检测,利用传感器内部的氧化-还原的可逆反

应,便将化学能转换为电能,以电压的形式进行传递。但是电压属于模拟量,而单片机所能接收与识别的信息为数字量,

4 总结本设计是在充分考虑了稳定性、价格以及实现的难易程度的前提下进行设计的,所以其能很好的完成本设计期望的效果,完全达到了对一氧化碳浓度的监测目的。本设计采用的思路在自动控制领域应用非常广泛,是一个非常成熟的设计思路。并且该设计体积非常小,携带移动方便,不仅仅可以家用,而且还可以车载,甚至能够携带到任何地方进行检测,

大大提高了其实用性,是一个非常成功的设计。 图3 程序流程图参考文献＊ [1]陈高锋.单片机原理于应用[M].北京：北京大学出版社，2012＊ [2]李朝青，刘艳玲.单片机原理及接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010＊ [3]胡汉才.单片机原理及接口技术[M].北京：清华大学出版社，1996＊ [4]王勇，徐健健.基于单片机的一氧化碳安全检测系统设计[J].工业仪表与自动化装置，2001.04＊ [5]吴国隆.一氧化碳扼杀孩子的智商[J].国际医药卫生导报，2001.01