有毒气体检测报警系统设计

有毒气体检测报警系统设计摘要无论是天然气、石油等企业，还是是在百货大楼，居民住所，一旦发生有毒气体的外泄而没有在第一时间采取相应的防护措施，就会对人民以及财产安全造成极大的危害。我国工业正处于高速发展的时期，生产安全乃是重中之重。在这种情况下，有毒气体的提前检测，在气体已经泄漏且还未扩大之前实行有效措施，便尤为重要。本设计中基于单片机的空气指标监测系统是以环境中的有害气体浓度为研究对象，使用各种传感器实时采集空气中的空气指数状态，然后将采集的模拟信号转换为数字信号，再将其发送到MCU进行精确计算。LCD1602显示屏显示当前空气指数甲苯和甲醛含量，并指示预设的警报阈值。功能键可以设置系统软件警报阀。当自然环境的浓度值超过设定值时，蜂鸣器警报模块可以启动警报。预防威胁人生命财产等事故的发生，为每一位居民和工作人员提供安全保障。该设计以STC89C52为核心，实现了检测有毒气体的功能。此次设计的有毒报警器通过仿真测试检验了理论设计中的各项指标，达到了预期设计效果的结论。该系统响应速度快，可靠性高，结构稳定，使用方便，具有一定的使用价值。关键词：单片机；模数转换；空气质量；阈值报警DesignoftoxicgasdetectionandalarmsystemAbstractWhether

it

is

natural

gas,oil

and

other

enterprises,or

in

the

department

store,residential,once

the

leakage

of

flammable,explosive

and

toxic

gas

and

did

not

take

corresponding

protective

measures

in

the

first

time,it

will

cause

great

harm

to

the

safety

of

people

and

property.It

is

particularly

important

to

detect

toxic

gases

in

advance

and

to

take

effective

measures

before

they

have

been

leaked

and

expanded.Inthisdesign,thesingle-chipmicrocomputerbasedairindexmonitoringsystemtakestheconcentrationofharmfulgasintheenvironmentastheresearchobject,usesvarioussensorstocollecttheairindexstatusintheairinrealtime,andthenconvertsthecollectedanalogsignalintodigitalsignal,andthensendsittoMCUforaccuratecalculation.TheLCD1602displaydisplaysthecurrentairindextolueneandformaldehydelevelsandindicatespresetalarmthresholds.Functionkeytosetsystemsoftwarealarmvalve.Whentheconcentrationofnaturalenvironmentexceedsthesetvalue,thebuzzeralarmmodulecanstartthealarm.Preventtheoccurrenceofaccidentsthreateningpeople'slifeandproperty,andprovidesafetyguaranteeforeveryresidentandstaff.ThedesigntakesSTC89C52asthecoreandisprogrammedwithkeiltorealizethefunctionofdetectingtoxicgas.Thetoxicalarmdesignedthistimecaneffectivelydetectthetoxicgaswithinitsmeasurablerangeandachievethesoundandlightalarmeffect.Throughthesimulationtest,variousindexesinthetheoreticaldesignaretestedandtheexpecteddesigneffectisachieved.Thesystemhastheadvantagesoffastresponse,highreliability,stablestructureandconvenientuse.Keywords:Singlechipmicrocomputer;analog-to-digitalconversion;airquality;thresholdalarm目录TOC\o"1-3"\h\u1绪论 页绪论课题背景意义随着城市有毒、我国天然气行业和化工行业的快速发展，各种易燃、易爆的毒物的使用和使用范围日益扩大。随着人们对安全生产的重视，以及生产技术水平的不断提高，在这些方面都得到了广泛的应用。该系统是一种用于防止在生产和使用中易燃、有毒物质泄漏的报警装置。要想提前防范此类事故，就必须在工地上设置一套能够及时发现事故隐患的制度，从而尽早采取有效的措施，保证企业的生产环境和人民的生命和财产的安全。所以，如何对有毒气体进行检测，开发有毒气体的报警，是目前传感器技术发展中的一个主要问题。人们通常将90%以上的时间花在室内环境中，因此室内空气质量对人体健康具有决定性的影响。在许多情况下，室内空气质量与人们定义的健康空气质量指数存在很大的差异。室内空气质量影响着世界上最脆弱的最贫困人群，如果不及时处理这些污染物，会让人们感染一些传染性疾病，从而造成严重的世界健康问题。经常会有一些有毒刺激性气体在生产过程中放出。这些气体多具有腐蚀性，有些还会损害工作人员的肝肺，肾脏，造成不可逆转的危害。一些易溶于水的有毒气体如二氧化硫，与水蒸气接触以后很容易损害到人的皮肤，眼睛，口腔等重要部位。有一些气体则会破坏人们的身体结构，如氮氧化物。研究表明，人在不小心吸入二氧化氮后，肺部的细胞会被迅速破坏，引起肺部疾病。而在家中，室内空气质量的好坏也会也会影响人身体健康。许多科学家已经陈述了室内环境质量的好坏会对人们的身体健康造成印象，会使人产生各种的症状。例如，造成皮肤干燥或者瘙痒；呼吸道感染，造成干咳或者哮喘，眼部瘙痒症。此外，军团病、外源性过敏性肺泡炎、哮喘和特应性皮炎也可能与室内坏境质量有关。因此人们可以使用实时监控环境参数，并采取相应的处理措施，防止事故的发生。通过设定最大浓度的有害气体，实现在线监测，实现远程在线监测。通过对室内和工作环境中的有毒气体的实时监控，随时可以了解到诸如危险气体泄漏之类的事故。该系统的基本思想可以用于其它无线监测、无线网络数据采集、环境监测、环境监测等领域。当环境满足一定的条件时，可燃气体的燃烧和爆炸就会产生，当环境满足一定的条件时，就会产生可燃气体的爆炸。其中，火灾、氧是三大因素中不可控制的，而对可燃气体浓度的实时监测可以达到报警的目的。如何准确、具体地分析各种易燃易爆气体的浓度，是该课题的重点和重点。国内外现状为了控制工作环境污染对生产者的有害影响，利用最新技术的发展至关重要。近年来，随着电力电子工业、半导体工业、计算机工业的迅速发展，各种控制器芯片的设备技术水平越来越高，运算速度越来越快更快。各种各样符合大众要求的控制芯片和半导体器件也变得越来越集成化、模块化。在这样的技术支持下，室内空气质量检测装置的检测精度和技术水平也越来越高，功能也越来越完善，室内空气质量检测装置向着高效率、高精度、低功耗的方向发展。由于各类设备层出不穷，在市场经济条件下，设备的质量和功能逐步提高。最近几年，传感器的发展，使得通过传感器可以实现对很多数据可以进行采样、然后分析。故传感器被称为连接物理世界和数据世界的桥梁。由于数字芯片的快速发展，许多企业如高通公司和三星公司已经能够在14nm的宽度范围内生产半导体芯片。这项技术使传感器技术有了飞跃。更精确和紧凑的传感器已经进入市场，气体检测设备也变得越来越小，使室内空气质量检测装置更加方便携带。其中带有数模芯片的电化学传感器的优势更加明显。目前，很多国家都是开始使用电化学传感器为基础的甲醛分析仪来检测室内气体质量。杜米特雷斯库与帕纳伊泰斯库提出一种室内空气质量监测通用装置。该装置配备多种传感器。气体传感器：用于空气质量突围的数字气体传感器；组合温度和气压传感器：适用于气体泄漏检测空气质量监测的传感器装置。其装置获得的结果有；各监测单元的个体值、数据的局部和在线可视化、超值报警、在线访问数据进行分析和处理。N.Salman,AndrewH.Kemp,A.Khan,C.J.Noakes介绍了一些无线连接的传感器单元的开发和实施，以实时可视化和记录测量数据监测室内空气质量参数。这是通过利用测量二氧化碳(CO2)、温度和湿度的红外传感器技术、低功率无线网络和用于空间预测的地理统计方法来实现的。ThangVietTran,NamTrungDang,Wan-YoungChung提出一种新型无电池传感器模块，该传感器可以用来检测空气中的一些有机化合物的浓度，还可以测量环境的温湿度等。目前国内已有许多企业生产了室内气体检测设备，但在设备质量上与国外产品仍有一定差距。随着人们对健康需求的不断提高，国内研究人员对工作环境内空气质量的监测进行了大量的相关研究，如以STC12为气味检测仪的控制核心，同时监测厂房内各种有害气体，填补了国内各种气体检测的空白，该检测系统的优点是：系统灵敏度高，对有害气体浓度的测量更为准确，但是改设计没有增加相应的处理措施，这在一定程度上说明了该装置应用的局限性。世界各地的研究人员设计并开发了室内空气质量监测系统，以提供对室内空气质量水平的实时更新。主要研究内容本文的研究内容是：针对工厂、住宅、厨房等关键区域的易燃、爆炸、有毒气体的泄漏进行自动、实时远程检测。对有毒气体的检测，声光报警，泄漏气体种类的显示。具体的功能包括：(1)设计整体方案,分析有毒检测报警器的构造和价值;(2)毒气监控传感器的选用，毒气监控电路的设计；(3)进行系统方案及电路组部件,元器件的选择;(4)设计警报和气体类型显示系统,根据其功能进行电路设计;(5)设计简易报警系统,并对简易报警电路进行仿真测试;(6)做出最终结论。有毒气体检测报警系统的设计思路和方案选择总设计思路本论文所研究的有毒气体检测报警系统能够及时将当时所处环境下的有毒气体的浓度及时检测出来并立马报警显示。该设计以STC89C52单片机为主要的控制核心。通过传感器实时收集空气中的空气指数状态，并将收集到的脉冲信号转换为数字信号。LCD1602显示屏显示当前的空气指数甲苯和甲醛含量以及预设的警报阈值。功能键可以设置系统软件警报阈值。当自然环境的浓度值超过设定值时，可以使用蜂鸣器警报模块。接下来，将讨论该设计所需要的元器件的选型以及它的设计方案。根据本次设计任务的要求，做出总体设计方案内容以及系统框图如下图2.1所示：图2.1总体设计方案系统框图系统整体方案及选择整体方案本设计采用单片机作为核心控制器和其他模块构成一个完整的空气检测系统，包括中央控制、输入和输出。（1）本设计的控制器需要使用低功耗，高性能的STC89C52单片机，作为这个系统的核心，它的主要功能是通过RXD串行输入端采集输入的数据，并对其进行内部的处理，对其实现控制。（2）输入的部分：第一部分为气体浓度检测模块，采用传感器进行气体浓度测量，并对其进行了测试；第二部分是通过建立一个可以实时测量空气中有害气体浓度的模块，在此，最佳的选择便是，利用MQ-135传感器和ADC0832组成测量模块。第三部分是独立按键，设置一个加建，一个减健，一个设置键，通过设置键来使屏幕显示气体预设值的界面，用另外两个键来设置甲醛值的最大值、甲苯值的最大值；第四部分是供电电路，在工作人员上班的时候源源不断的为有毒气体检测报警系统提供电能。输出部分：第一部分为LCD1602，它能实时显示目前的甲醛含量和甲苯值、设置的甲醛最大值和甲苯最大值；第二部分为继电器控制风扇，在测量到的气体浓度超过设定的最大时，开始进行通风程序；第三部分是净化器，当测得的气体浓度达到了可以使声光报警器运行的程度时，继电器闭合，开始进行净化空气；第四部分是蜂鸣器，当系统检测到有毒气体的浓度达到了设置的最大值时，蜂鸣器便立马开始发出警告声。第五部分LED在测得的气体浓度大于设置最大值时，配合蜂鸣器进行间断声光报警。微控制芯片的选择相对而言，单芯片设计被认为是最佳选择。单片机体积小，功能强大。在很多设计中，主要运用的单片机主要是STM32F103C8T6和STC89C52。但是，根据销售市场中集成IC的使用情况和调整的实用性来比较这两个单片机。STM32系列产品的微控制器设计，无论是在开发软件的整个过程中还是在硬件配置的整个调整过程中，都有许多方案在各大网站论坛包括官方提供的资源。换句话说，对于那些已经使用过的人来说，新手要熟练地开始学习还是比较困难的。而STC89C52是目前被用的最多的单片机，该款单片机也是大学接触比较多的单片机，运用起来会更加的熟练，并且在规划方案的速度和可靠性方面，与规划方案具有自己的稳定性。就此而言，两者都是最佳选择。这次使用的I/O端口很少，并且STC89C52具有32个可编程I/O口，单片机引脚，2个定时器和2个外部中断端口来复用多个通道，尽管这种单片机设计只有一个用于通信的串行端口，这次使用的电子设备（即外部现场组件）不用于串行端口通信。本次串行总线接口用于下载端口应用程序。因此，通常，将STC89C52微控制器设计用作设计的主要集成IC应用程序。电源方案的选择开关电源计划的选择与所有系统软件的可靠性直接相关。方案二：选择12V插入式开关电源，再加上用于降低电压的集成IC的开关电源，使得最后得到此次需要的稳定的5V电源，而且从下图可以发现，该设计方案相对简单，但是该设计现在主要面临一个不好解决的问题，就是该电源的设计存在散热的问题，这个问题可能会使得该设备的功能受到很多的影响，造成最后的成品效果达不到之前的设计预期。图2.2LM7805稳压电路原理图方案二：使用5V开关电源直接驱动。可以选择一个电源适配器来提供稳定的5V。然后再在开关接口上接点解电容，如下图所示的接法，该目的是滤除那些有干扰的波形和没有用的波形。使得最后的电路的稳定性可以更好。故选择方案二电路原理图如图2-2所示。图2.3电源电路原理图数模转换方案的选择1.选择ADC0809可变模数转换集成电路。该系统需要一个可以根据具体的地址选通安全通道的模数转换器。在这个过程中，该转换器可以将信号存在解码器中，待其选通详细地址的安全通道之后，就可以进行A/D数据信号转换。为此，在这里最合适最能保证程序不出错的就只ADC0809。有单片机设计中的IO端口太多，并且在此阶段，仅在单芯片的入门级应用程序设计中有八个安全通道。效果非常强大，但是本设计只需要一个测试通道，而且价格相对昂贵，不适合大规模使用。2.选择ADC0832可变数模转换集成电路，ADC0832是双通道存储器8位屏幕分辨率A/D转换集成电路。封装为DIP-8或SOC-8便于电焊和调整。该芯片需要的转换时间非常短，必要的时候，它的最快转化时间可以达到32μS。另外，它与MCU设计插座之间只有四条线，这大大减少了MCU设计的IO端口的消耗。而且，在该设计方案中，ADC0832位移系数转换集成IC充分实现了各种特性。因此本设计方案选择此方案。本章小结本章着重介绍了该系统的整体设计，并对该系统的各部分进行了方案的选取；从本章所提供的整体设计方框图中，可以清楚地看到本项目所涉及的有毒警报系统的工作过程和工作原理。有毒气体检测报警系统的硬件电路设计主控模块的设计主控模块的关键是由单片机，红外对管传感器，ISD1820视频和语音控制模块，激光对管设计的最小系统。单片机设计的最小系统是单片机设计正常工作并充分发挥其作用所必需的部件。对于用51系列产品设计的微控制器，最小系统应包括一下这几个电路。晶振相当于系统的“心脏”，控制着整个系统的频率。在微控制器设计中，复位电路是必须存在的电路。一般来说，复位电路可以让系统回到一切开始前的状态，因为在电路运行过程中，免不了会出现程序错误的情况，故在单片机设计系统软件中，复位电路非常重要。当程序流结束（异常运行）或卡住（停止运行）时，必须进行校准。就像复位电路一样，晶体振荡器电路也特别重要。晶体振荡器电路就像所有设备的心血管系统一样，控制着MCU设计的节奏。图3.1单片机最小系统该STC89C52RC具备很多的优点：比如高速运行，损耗特别低，而且具备很强的抗干扰能力。该命令代码与传统的8051MCU设计完全兼容。单片机设计为DIP-40在线集成式IC，有四组I/O端口P0，P1，P2，P3，每条I/O线均可单独输出或键控。图3.2STC89C52引脚图复位和晶振模块的设计晶体振荡电路主要有内、外两种方式。时钟电路是一种为微处理器提供节拍的振荡器。所以，单片机的工作需要采用时钟的方式。本设计采用了内置的数字时钟模式供电。该时钟电路的主要部件是一个振子，它包括一个晶振和一个电容。单片机内部装有逆变器，效率高。这样，由放大器构成的振荡电路和时钟电路构成了单片机的时钟方式。复位电路可以在有电能供应的情况下自己校准，这极大的提升了改系统的便利性。而且该电路还可以通过电阻器和开关电源电容器对RST端子进行短路故障充电和放电。在该设计中，使用功能键脉冲信号复位电路。按下键后，立即将5V电压加到RST上，以制作一个上拉电阻来进行校准。释放功能按钮后，开关电源逐渐为功率电容器电池充电。此时，电流流经电阻，并产生上拉电阻并将其发送到RST，这仍然是“校准情况”。电池充电后，电流降为0，电阻降为0。设备的工作电压也为0，RST降为低频，一切正常工作。图3.3复位、晶振电路原理图ADC0832数模转化模块的设计ADC0832数模转换模块，是目前数模转换相当好的一款，拥有很多的优点:比如它的最大辨别度可以高达256级；双通道内存A/D转换；I/O脉冲信号与TTL/CMOS兼容；5V开关电源系统，输入工作电压在0-5V中间；一一般功能损耗仅15mW;它被包装为diP-8或SOC-8。商用级集成电路的温度范围为0-70℃，工业生产级集成电路的温度范围为-40-85℃，可以集成到大部分地方。另外，它与MCU设计插座之间只有四条线，这大大减少了MCU设计的IO端口的消耗。图3.4ADC0832原理图液晶屏显示模块的设计MCU设计将二维阵列推入LCD以完成指示要求，这不能真正反映LCD的优势展示。因此，在本设计中，选择了带有内置子库的LCD显示模式。传统的LED数码管显示设备有自燃的风险，时间久了以后，由于线路的老化，发生风险的几率便会提高。而与之相对应的LCD，内容转换方便，自带光耦电路，一些复杂的内容转换也可以应对。最重要的是，LCD1602有着LED不可比拟的显示功能，可显示2行共32个字符。其引脚图和模块有原理图如下图所示：图3.5LCD1602引脚图图3.6LCD1602模块原理图甲苯检测模块的设计MQ135型气体传感器的简介MQ135型气敏度传感器的主要功能就是检测空气中的苯蒸汽，由于该气体传感器的主要材料比较特殊，在碰到这些特定气体时，该传感器就会发生较大的物理变化。这种材料就是二氧化锡（SnO2）。故二氧化锡就成为了制作传感器的必要材料。图3.7MQ135型气体传感器实物图MQ135型气体传感器基本测试回路下面的图3-3为MQ135型传感器的主要检测线路。这种传感器要求提供两种电压：VH和VC。在此，加热器电压被用来为所述传感器提供一个具体的操作温度。然后，试验电压为测量负载电阻器（RL）上的VRL，所述RL与所述传感器串联。该传感器的极性较小，需要供电。在满足感应去电特性的条件下，VC与VH可以共用一个供电线路。为了充分发挥传感器的效能，必须选用合适的RL。图3.8MQ135传感器的基本测试电路电路原理图当环境中有污染气体时，以二氧化锡为主要材料的传感器就会无比的适合这个电路。二氧化锡在遇到甲苯时，它的电导率会变化的非常快。根据这一原理，设计出的模块的原理图如图3-9所示。电导率的变化这一信号会被该模块进行改变，为了单片机可以更好的接受，该信号会被转化成为与气体浓度相对应的输出信号。图3.9甲苯模块原理图甲醛检测模块的设计MS1100型传感器的简介MS1100是是一款高精度，持续转换的自校准模数转换器，工作电压2.7V-5.5V工作电流0.3mA封装是SOT23-6以及I2C接口，MS1100具有15,30,60,240SPS的能力，并配有可编程的增益放大器，使其具有8倍的增益，并能在一定的精度下实现对小信号的检测。在单次切换模式下，MS1100在完成切换后会自动关机，从而降低了空闲时的功率消耗。MS1100适用于对空间和功耗有一定要求的高精度测试，例如：手持仪器，工业过程控制，智能传输机等。图3.10MS1100型气体传感器实物图MS1100的部分性能：小尺寸封装的数据采集系统I2C接口片上基准：2.048V±0.5%,温度漂移：33uV/℃内部集成PGA：1到8倍内部集成振荡器16位无失码精度INL(积分非线性误差)：0.01%8个可用I2C地址可编程输出速率：15SPS到240SPS工作电压范围：2.7V到5.5V低电源功耗：315uA注意事项MS1100采用小型低电压工艺制造，其特征是二极管对供电提供保护。但是，在某些情况下，二极管的电流容量是有限的。另外，若将模拟输入电压保持在300mV以上，将会对MS1100产生永久损坏，一种预防过电压的办法就是在输入端设置一个电流限制，MS1100的模拟输入端可以承受最大10毫安的电流。在I2C接口中，无论电源电压是多少，其输出电压均为6V。若MS1100是由运行放大器驱动的，并且在诸如12V的宽供电电压下，则应当设置保护功能，即使运放已被配置为不超过输出电压的范围。在加电的时候，一般在输入稳定前，大部分的运动都会立刻寻找可能损坏MS1100的电源。有时这种损坏也会加剧，并且会造成较慢的长期失效，这种失效对低维修系统造成的伤害更大。如果使用者在MS1100中使用了运放或其他前端电路，那么必须要注意线路的性能，因为它们的连接强度是由它们最薄弱的连接来决定的。图3.11MS1100的管脚排列甲醛检测模块电路原理图VOC是一种挥发性有机化合物volatileorganiccompounds的英文简称。当MS1100与VOC气体接触时，MS1100上的贵金属氧化为就会在其电阻值上发生变化，这里注意，此变化为物理变化。传感器中的发热丝也随着VOC浓度发生变化，而甲醛就是一中挥发性有机化合物。图3.12甲醛检测模块原理图蜂鸣报警模块的设计在有毒气体泄露这一事故发生的时候，除了显示屏要显示气体的浓度和种类，还要及时的发出声光报警来提醒工作人员。有源式蜂鸣器自身内含驱动电路，提供相应的电压就可发出声响。但有源式蜂鸣器发声的电压很高，要是交流信号的电压和频率都比较低，就会影响到系统的效率，故在此放弃有源式蜂鸣器而选用压电式蜂鸣器来作为这一模块的蜂鸣器。该元器件可以利用陶瓷晶体在变形时表面产生的征服电荷来带使金属片产生震动而发出声响，且对交流信号的电压和频率的要求都不高。气体传感器检测到信号以后，会将其转化为数字信号并传送到单片机中进行分析。当气体浓度超出了系统设置的预设值时，便会使蜂鸣器发出出警报。这时，在现场的工作人员或者值班人员听到并及时的采取相关的处理手段，就可以防止事故进一步变大。图3.13蜂鸣器报警电路设计本章小结本章阐述了有毒气体检测系统元器件的选项。电路原理的整体分析及有毒检测报警系统的各个模块，如甲苯和甲醛检测模块，液晶显示模块，蜂鸣器报警模块等，以及所有硬件设备的介绍和原理结构。有毒气体检测报警系统的软件设计编程软件介绍本设计所用到的编程软件为Keil5，当开发大型软件时，Keil5充分展示了高级语言的优势。Keil5相对于其它的软件开发环境来说，是最容易理解的，也是最容易使用的。像如今的那些热门单片机如AT系列，STC系列，STM系列，Keil5都可以完美的支持它们的开发。在工作人员用Keil5进行编程时，可以选择产生的hex档案。学过单片机的都知道，这个文件对仿真的重要性。此外，Keil5有三种编译方法，一种是局部的，一种是完整的，这就给了开发人员更多的选择，并且在界面的底部会有一个编译的结果，供开发人员查找问题。其界面如图4-1所示：图4.1Keil5开发界面主程序流程设计图4-2显示了该系统的主要流程。在主程序中，先对每个模块进行初始化，然后进入while主循环，主循环中，首先是一个功能键函数，它由两个部分组成，一是调用键扫描功能，可获得按键键值，另一个是根据键值来完成相应的操作，例如切换界面、设置甲醛值、甲苯值；然后进行第二个功能监控功能，它主要是利用气体探测模块来探测目前的甲醛、甲苯含量；然后是第三个功能的显示功能，它根据不同的显示标记位来显示不同的界面，其中有主界面上的实时的甲醛值和甲苯值的浓度，而其它的界面则显示最大的甲醛值和最大的甲苯值；接下来进行第四个功能处理，这个功能主要是判定目前的气体浓度是否在设定的最大范围内，如果没有，就关闭净化空气继电器，开启风机，进行空气净化，如果没有，则关闭风机，停止空气净化，并停止报警器；最后，利用延迟功能和计算公式对每个功能进行了限定。图4.2程序总体流程图按键函数流程设计首先，通过键盘扫描功能，得到按键按下的键值，不同的键值，就会发生相应的变化。若所获得的关键字数值是1，将执行+1的显示识别位，并转换接口。当所获得的键数值是3，当所述显示识别比特是1时，所述甲醛的最大值为-1；当显示识别位是2的时候，最大的甲苯是-1。若所获得的关键字数值是1，将执行+1的显示识别位，并转换接口。在图4-3中显示了关键功能的子流程。当所获得的键数值是2，当所述识别比特是1时，所述甲醛的最大值为+1。图4.3按键函数子流程图显示函数流程设计在图4-4中展示了显示功能的子流程。不同的显示接口采用不同的显示标记，在0时，界面是0，代表目前的甲醛值和甲基苯值；在显示标记比特是1时，界面设为1，并将最大的甲醛显示出来；在显示标记比特是2时，将甲苯最大设置作为界面2进行显示。 图4.4显示函数子流程图处理函数流程设计处理函数子流程如下图4-5所示，首先判断当前显示标志位是否为0，若为0，则先判断当前气体浓度，若当前环境下甲醛或甲苯的气体浓度大于设置最大值，则净化器打开，风扇工作，声光报警；若当前甲醛和甲苯的气体浓度小于设置最大值，则立马关闭净化器，停止风扇的运行，并关闭声光报警。图4.5处理函数子流程图有毒气体检测报警系统的仿真调试Proteus的简介计与仿真软件平台Proteus是由英国LABCENTER公司研发的，是全球最优秀的，最完善的嵌套式系统。这一系统是一种可视化的并且支持多种型号的单片机如51，PIC,AVR等并且支持当今先进的单片机开发环境如Keil，MPLAB和IAR。仿真调试仿真总体设计如下图5-1所示为仿真总体设计，其中包括单片机的最小系统，LCD1602显示屏、气体浓度检测模块、独立按键调整、蜂鸣器报警、LED指示灯、继电器（净化空气）、直流电机驱动风扇模块。其中，三个独立按键，设置键用于切换界面，加减键用于设置甲醛值和甲本值的最大值；MS1100芯片主要获取甲醛值，MQ-135芯片主要获取甲苯值，但在proteus7.8仿真软件中没有任何芯片可以用来检测气体的浓度，所以本次仿真设计通过电位器和ADC0832将采集到的电压值进行模数转换，模拟气体浓度的变化；继电器（空气净化）模块用于模拟净化空气；继电器（通风）控制风扇转动，减小室内可燃性气体的浓度；声光报警在气体浓度大于设置的最大值时，报警提醒。图5.1仿真总体设计气体浓度检测仿真测试如图5-1-2所示，图中显示屏显示的是界面1状态下的内容，显示测得的甲醛值和甲苯值。本课题使用MS1100传感器获取甲醛值，MQ-135芯片获取甲本值，但在proteus7.8没有现成的气体浓度检测芯片，所以采用ADC0832芯片进行模数转换，模拟气体浓度的变化。另外在界面1状态下，可通过按键设置中的加键和减键来改变继电器和风扇的状态，完成模拟净化空气。图5.2气体浓度检测测试图设置气体浓度最大值仿真测试如图5-1-3所示，在界面2状态下，显示屏显示色设置的甲醛最大值和甲苯最大值。在界面1向界面2切换时，可以通过按键设置模块中的“设置”键来完成。另外，也可以通过“设置”键来完成设置甲醛最大值向甲苯最大值的跳转。通过“加”键和“减”键修改“CH2OMax”的值，再次按下“设置”按键，可通过“加”键和“减”键修改“CH4Max”的值。“CH2OMax”和“CH4_Max”这两个值是甲醛最大值和甲苯最大值，当测得的气体浓度大于设置的最大值，空气净化器继电器闭合，开始进行净化空气，直流电机驱动风扇转动，减小可燃性气体浓度，蜂鸣器间断报警，直到室内气体浓度小于设置的最大值，继电器打开，停止净化空气，风扇停止转动，蜂鸣器停止报警。图5.3设置气体浓度最大值仿真图全文总结本文主要阐述了有毒有毒监测报警器的硬件设计和软件设计。根据系统测试的甲醛和甲苯两种气体，该设计采用了对VOC气体敏感的MS1100传感器和对苯系气体敏感的MQ-135传感器。这两种传感器精准度高且低功耗，具有很大的应用前景。这两种传感器在遇到目标气体时会使自身产生物理变化，通过使用传感器将ADC0832的位移系数转换为IC，将采集的模拟信号转换为数字信号，然后将其发送到STC89C51进行精确计算。LCD1602显示屏显示当前空气指数甲苯和甲醛含量，并指示预设的警报阈值。功能键可以设置系统软件警报阀。当自然环境的浓度值超过设定值时，蜂鸣器警报模块可以启动警报。通过Protues仿真调试测试，此次设计的有毒气体检测报警系统对其可测范围内的有毒气体如甲苯和甲醛有效探测及达到声光报警效果，通过仿真测试检验了理论设计中的各项指标，达到了预期设计效果的结论。设计结果表明本文阐述的设计方案可行。在此次论文的毕业设计过程之中，通过各样的工具把