**单片机设计介绍，基于单片机的有害气体检查系统设计

文章目录

• 一 概要
• 二、功能设计
• • 设计思路
• 三、 软件设计
• • 原理图
• 五、 程序
• 六、 文章目录

一 概要

  基于单片机的有害气体检查系统设计旨在实现对环境中各种有害气体的实时监测与报警，保障人员健康和环境安全。以下是该设计的概要：

一、系统概述

该系统以单片机为核心控制器，结合各类有害气体传感器、信号转换电路、报警装置等模块，实现对有害气体的快速检测与响应。单片机通过传感器采集气体浓度数据，并将其转换为数字信号进行处理。当检测到有害气体浓度超过预设安全阈值时，系统将自动触发报警机制，提醒用户及时采取安全措施。

二、硬件设计

传感器选择：根据具体需求选择适合的有害气体传感器，如挥发性有机物（VOC）传感器、二氧化碳传感器、硫化氢传感器等。传感器应具有高灵敏度、高稳定性和长寿命等特点。
信号转换电路：将传感器输出的模拟信号转换为单片机可处理的数字信号。这包括信号放大电路、A/D转换器电路等。
单片机控制器：选用性能稳定、控制精度高的单片机，如STC89C52、STM32F103C8T6等。单片机负责接收处理传感器数据、控制报警装置以及与其他模块进行通信。
报警装置：包括声光报警器等，用于在检测到有害气体超标时发出警报，提醒用户及时采取措施。
三、软件设计

数据采集与处理：单片机通过程序定时采集传感器数据，并进行滤波、校准等处理，以提高数据的准确性和可靠性。
阈值设置与报警判断：根据有害气体的安全标准，设置相应的报警阈值。当检测到气体浓度超过阈值时，单片机将触发报警程序。
报警处理与记录：报警程序将控制报警装置发出警报，并记录报警时间、气体种类及浓度等信息，以便后续分析和处理。
四、系统特点与优势

高灵敏度与准确性：选用高质量传感器和精确的信号处理算法，确保对有害气体的准确检测。
多参数监测：系统可支持多种有害气体传感器，实现多参数监测，提高环境安全评估的全面性。
实时性与快速响应：系统能够实时监测有害气体浓度，并在超标时迅速触发报警机制，确保及时采取安全措施。
易扩展与升级：系统设计灵活，可根据需求添加新的传感器或功能模块，实现功能的扩展与升级。
五、应用场景

该系统适用于多种场合，如化工生产、环境监测、实验室安全等，为人员健康和环境安全提供有力保障。

综上所述，基于单片机的有害气体检查系统设计是一个具有实际应用价值的项目。通过合理的硬件和软件设计，可以实现对有害气体的实时监测与报警，提高环境安全水平。

二、功能设计

三个浓度值，10到50绿灯亮起，50到80黄灯亮起，80到120红灯亮起，大于120报警（浓度范围值可以自行通过按键设定），同时包含气体处理装置，风扇电路。

电路包含电机电路、显示电路、继电器电路、烟雾采集电路、浓度指示电路、报警电路、键盘电路等。

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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六、 文章目录

目 录

摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25