二氧化碳检测仪CO2(开题报告)

一、研究的目的和意义

利用传统方法对温室环境进行监控，采用人工方法检测和控制，及其浪费人力资源，而且精度低，常常不能达到理想效果。目前国内推行科学种植技术，对温室大棚采用人工的方法控制温度和湿度，还通过CO2增施肥技术给大棚补充二氧化碳，虽然有科学资料可以借鉴，但是利用人工方法存在着很多弊端。尤其是对CO2浓度的监控，对于温度和湿度的监控，还可以通过温度计和湿度计的读数进行人工操作，而对CO2浓度的监控就没有那么简单。目前我国大多数大棚所采用的CO2增施肥方法非常笨拙，只是靠人工在固定时间对大棚进行CO2施肥，对CO2施肥的多少无法掌控，而植物对CO2的需求并不是越多越好，有资料表明：CO2浓度维持在100ppm植物正常进行光合作用，浓度在600-2000ppm光合作用为最佳状态，显然对CO2浓度的控制要得当。

近年来，随着单片机功能的日益强大和计算机的广泛应用，人们对大棚内参数检测的准确性和控制的稳定性越来越高。本设计就是针对此问题，设计相对准确的、稳定的CO2浓度监控装置，由于系统的灵活性和模块化，可以广泛应用于温室大棚环境监控。

随着传感器和计算机技术的不断进步和完善, CO2检测仪器开始发展起来。根据国内目前红外二氧化碳气体传感器技术,制作了一种具有广泛开的应用前景, 并以其测量范围宽、响应时间快、抗干扰能力强、成本低等特点的CO2气体检测仪，并兼具报警功能。实现了二氧化碳浓度检测的高精度、高稳定性和智能化, 也可以作为分布式传感系统和传感器网络化的传感器, 用于实时、远程监控。

二、实现目标的可行性分析

1、硬件可行性分析

由于本次毕业设计的经费有限，所以必须控制成本在200元以内。

在硬件的选择上，要选择性价比较高的元器件，经过综合对比，得出以下结论：

单片机选择：AT89S52（4元）

二氧化碳传感器：MG811（160元）

显示器选择：LCD1602（15元）

成本控制在200元以内，硬件可以实现。

2、软件可行性分析

二氧化碳浓度检测可以使用多种语言来实现，可以使用汇编、C语言等来实现，对于程

序的编写，汇编和C可以是用纯文本的形式就可以完成编程操作，语言用起来比较方便，而且现在也有很多的人都用汇编和C来实现，由此可见，二氧化碳浓度检测在软件上是可行的。

三、设计的总体方案

1、单片机选择

市场上流行的单片机种类主要有intel公司，atmel公司和philip公司的8051单片机，motorala公司的m6800系列单片机，intel公司的mcs96系列单片机以及microchip公司的pic系列单片机等。各系列单片机各所长，在处理速度、稳定性、I/O能力、功耗、功能、价格方面各有优劣。AT89S52是intel公司所生产的一种低功耗、低价格、高性能的8位微处理器，可实现本次毕业设计的功能。

AT89S52的主要特征:

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。

AT89S52的具体特点如下：41个引脚，8KB Flash片内程序存储器，256位随即存取数据存储器，32个外部双向输入/输出，5个中断优先级，2层中断嵌套中断，3个可编程计数器，2个全双工串行通信，片内时钟振荡器。此外，AT89S52设计和配置了振荡频率可为0HZ 并通过软件设置省电模式，空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其他功能直至外部中断激活或硬件复位。

2、二氧化碳传感器 MG811

特点：对CO2 有良好的灵敏度和选择性；受温湿度的变化影响较小；良好的稳定性。

主要技术参数：

探测范围：0～10000ppm；

灵敏度：△EMF=15～30mV（EMF350ppm-EMF1000ppmCO2）；

响应时间：≤60s；

恢复时间：≤90s；

加热电阻：35Ω±3Ω；

加热功率：≤1200mw；

测量电压：≤24V；

工作条件：环境温度：-20℃～50℃湿度：≤95%RH；

3、显示器 LCD1602

1602型LCD显示模块具有体积小，功耗低，显示内容丰富等特点。1602型LCD可以显示2行16个字符，有8位数据总线D0-D7和RS，R/W，EN三个控制端口，工作电压为5V，并且具有字符对比度调节和背光功能。

主要技术参数：

显示容量:16×2个字符；

芯片工作电压:4.5—5.5V；

工作电流:2.0mA(5.0V)；

模块最佳工作电压:5.0V；

字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm；

4、A/D转换 ADC0809

ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片主要特征：

1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。

2）具有转换起停控制端。

3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时）

4）单个+5V电源供电

5）模拟输入电压范围0～+5V，不需零点和满刻度校准。

6）工作温度范围为-40～+85摄氏度

7）低功耗，约15mW。

5、详细设计

通过对二氧化碳浓度检测仪的研究分析，对方案进行详细设计。采用AT89S52单片机、MG811二氧化碳传感器，单片机通过ADC0809把从传感器输出的模拟信号转换成数字信号，显示部分由比较廉价的LCD1602显示。