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本论文研究设计了一种用于公共场所及室内具有检测及超限报警功能的室内空气质量检测系统。其设计方案基于89C51单片机,选择瑞士蒙巴波公司的CH20/S-10甲醛传感器和MQ-5气体传感器。系统将传感器输出的4~20mA的标准信号通过以AD0832为核心的A/D转换电路调理后,经由单片机进行数据处理,最后由LCD显示甲醛浓度值。文中详细介绍了数据采集子系统、数据处理过程以及数据显示子系统和报警电路的设计方法和过程。系统对于采样地点超出规定的甲醛容许浓度和天然气规定浓度时采用三极管驱动的单音频报警电路提醒监测人员。同时,操作人员对于具体报警点的上限值可以通过单片机编程进行设置。 另外,该系统对浓度信号进行了信号补偿等处理,减少了测量误差,因此,具有较高的测量精度,而且结构简单,性能优良。本系统的量程为0-10ppm,精度为0.039ppm 。
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基于单片机的气体质量检测系统的设计
摘 要
本论文研究设计了一种用于公共场所及室内具有检测及超限报警功能的室
内空气质量检测系统。其设计方案基于 89C51 单片机,选择瑞士蒙巴波公司
的 CH20/S-10 甲 醛 传 感 器 和 MQ-5 气 体 传 感 器 。 系 统 将 传 感 器 输 出 的
4~20mA 的标准信号通过以 AD0832 为核心的 A/D 转换电路调理后,经由单
片机进行数据处理,最后由 LCD 显示甲醛浓度值。文中详细介绍了数据采集子
系统、数据处理过程以及数据显示子系统和报警电路的设计方法和过程。系统
对于采样地点超出规定的甲醛容许浓度和天然气规定浓度时采用三极管驱动的
单音频报警电路提醒监测人员。同时,操作人员对于具体报警点的上限值可以
通过单片机编程进行设置。
另外,该系统对浓度信号进行了信号补偿等处理,减少了测量误差,因此,
具 有 较 高 的 测 量 精 度 , 而 且 结 构 简 单 , 性 能 优 良 。 本 系 统 的 量 程 为 0-
10ppm,精度为 0.039ppm 。
关键词: 甲醛检测/天然气检测/AT89C52 单片机
I

ABSTRACT
This thesis design of a paper for public places and indoor testing and over-limit
alarm functions with indoor air quality testing system. Its design is based on 89C51
single chip, with the choice of MQ-5 gas sensors and CH20/S-10 formaldehyde
sensor from Switzerland mengbabo company. Sensor system will output 4 ~ 20mA
standard signal through the core ADC0832 for A / D conversion circuit after
conditioning, by the single-chip microcomputer for data processing, at last display the
formaldehyde concentration on the LCD . The article detailed the data acquisition
subsystem, data processing and data display and alarm system circuit design method
and process. When the sampling sites when the formaldehyde and Natural gas
concentration exceeded,To the single-transistor drive circuit audio alarm will sound
the alarm , Testing staff to remind. At the same time , The concentration of
formaldehyde, Can be set through the single-chip programming.
In addition, the system signals a concentration compensation signal processing, a
reduction of measurement error, therefore, have a high measurement accuracy, and
simple structure, excellent performance. The range of the system for 0-10ppm,
accuracy 0.039ppm.
Keywords: Formaldehyde detection, Natural gas detection, AT89C52 single-chip

目 录
摘 要.................................................................I
ABSTRACT.......................................................II
1 绪论...............................................................1
1.1 引言................................................................................................1
2 概述..............................................................2
2.1 系统总概述....................................................................................2
2.2 总体方案设计................................................................................2
2.3 硬件设计........................................................................................2
2.4 软件设计........................................................................................3
2.5 硬件结构........................................................................................3
2.6 软件结构........................................................................................3
3 硬件设计.........................................................5
3.1 硬件设计主电路图........................................................................5
3.2 硬件选择........................................................................................5
3.2.1 MCU 的选择与简介................................................................................5
3.2.2 单片机最小系统的实现.........................................................................7
3.2.3 数据采集系统.......................................................................................10
3.2.4 模数转换的选择与简介.......................................................................12
3.2.5 按键选择与简介...................................................................................14
3.2.6 外围扩充存储器...................................................................................15
3.2.7 时钟芯片选择与简介...........................................................................15
3.2.8 上拉电阻...............................................................................................16
3.2.9 液晶显示器简介..................................................................................16
3.2.10 报警电路.............................................................................................17
3.2.11 硬件仿真环境介绍.............................................................................18
4 软件设计.......................................................19

4.1 编写语言的选择..........................................................................19
4.2 编译软件介绍..............................................................................19
4.3 主程序模块..................................................................................20
4.4 模数转换......................................................................................20
4.5 按键模块......................................................................................20
4.6 时钟模块......................................................................................21
4.7 液晶显示模块..............................................................................21
5 系统仿真.......................................................23
结束语.............................................................25
致 谢...............................................................26
参考文献..........................................................27
附录...............................................................28
附录一 硬件设计主电路图...............................................................28
附录二 检测主程序程序...................................................................29

1 绪论
1.1 引言
甲醛是一种无色,有强烈刺激性气味的气体。易溶于水、醇和醚。甲醛在
常温下是气态,通常以水溶液形式出现。其 37%的水溶液称为福尔马林,医学
和科研部门常用于标本的防腐保存。此溶液沸点为 19.5℃故在室温时极易挥发,
随着温度的上升甲醛的挥发速度加快。在我国有毒化学品优先控制名单中甲醛
列居第二位。甲醛已被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。甲醛是原浆毒
物,能与蛋白质结合,吸入高浓度甲醛后会出现呼吸道的严重刺激和水肿、眼
刺痛、头痛,也可发生支气管哮喘皮肤直接接触甲醛,可引起皮炎、色斑、坏
死。经常吸入少量甲醛,能引起慢性中毒,出现粘膜充血、皮肤刺激症、过敏
性皮炎、指甲角化和脆弱等。全身症状有头痛、乏力、心悸、失眠、体重减轻
以及植物神经紊乱等。
天然气、液化天然气(俗称煤气罐)是一种多组分的混合气体,主要成分
是烷烃,其中甲烷占绝大多数,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,此外一般还含
有硫化氢、二氧化碳、氮和水气,以及微量的惰性气体,如氦和氩等。在标准
状况下,甲烷至丁烷以气体状态存在,戊烷以上为液体。天然气在燃烧过程中
产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少,产生的二氧化碳仅为煤的 40%左
右,产生的二氧化硫也很少。天然气易燃易爆和空气混合后,温度达到 550℃
左右就会燃烧;其混合物浓度达到 5%-15%,遇到火种就会爆炸。天然气热
值高,约 8500-10000 千卡/米 3,天然气燃烧后发出的热量是相同体积的城
市煤气的 2.5 倍左右。
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