摘 要

进入二十一世纪以来，化工品仓库存贮，在当今的现代化建设中日益发挥着越来越重要的作用。在这种形势下，如何创建更好地保存环境，最大限度的保证仓库安全，是仓库管理员重要的责任。由于各种原因，在库房环境中存在一些对人体有害的气体，这些有害气体主要包括二氧化硫(S02)、二氧化氮(N02)、一氧化碳（CO）等。况且石油化工行业是现代基础工业的重要组成部分，原料堆放、成品仓储都需要危化品仓库周转，为保证仓库运营安全和入库人员的人身安全，需要监测仓库中有毒有害气体。能够实时检测、显示、报警并控制的在线监控系统在生产实际中有着广泛的需求。

本课题研究的目标为仓库毒害气体在线监控。整体构想为当毒害气体探测器检测到实际浓度比设定安全浓度超了5%后，气体探测仪的内置控制模块和微处理器对检测到的数据进行处理，A/D转换器把模拟信号转换为数字信号后进行滤波和放大，传输到52单片机中。由已烧入单片机中的程序辨别，将信号分别传输给LED显示屏、报警器、蜂鸣器。细节上分为四个模块。首先是按键模块，当按键按下会产生一个低电平，单片机就会处理这个信号；其次显示模块中选用LCD1602液晶显示器用来接收并显示毒气的实时浓度；再次就是提示模块，其中设计一个灯光提示电路和一个蜂鸣器电路，蜂鸣器选用无源蜂鸣器，根据外部提供的脉冲信号发声并随频率变化而变化；最后就是一个负载控制模块用以保护电路并调节电平。

最后选用的52单片机用C51语言编写，用KeiluVision4软件编译，通过STC-ISP软件将编译生成的HEX文件烧入单片机。气体检测仪选用稳定性好、功耗小、灵敏度高的MQ-7一氧化碳检测仪。

关键词：毒害气体监控；STC89C52单片机；A/D转换器；气体检测仪；

Design of On-line Monitoring and Control System for Toxic Gases in Hazardous Chemicals Warehouse

ABSTRACT

Carbon monoxide alarm is the use of A/D Carbon monoxide inversion, the analog quantity into digital quantity to be measured, and displays the measured results in digital form. The accuracy of the data is determined by the A/D Carbon monoxide inverter, the design with the ADC0809 Carbon monoxide inversion of analog signal, MCU STC89C51 as the Carbon monoxide nitro Carbon monoxide re, the Carbon monoxide mention of the task of data operation and processing, finally to drive LCD1602 display digital signal, and the numerical value with the set value Carbon monoxide pared to the Carbon monoxide nitro, sound and light alarm and relay is absorbed and. Manually set the alarm value system. The design of the program Carbon monoxide mailing and debugging by Keil software, C keil Carbon monoxide miler, macro assembler, Carbon monoxide plate development program management, by the integrated development environment and put them together.

Keil software and Proteus Software Carbon monoxide mined with Proteus simulation software, the interface circuit design based on keil software, will begin Carbon monoxide prorated into the Carbon monoxide miler, after the Carbon monoxide miler automatically generates an HEX file, it can be loaded into the Proteus simulation. The circuit analysis and simulation is Carbon monoxide pelted by Proteus software. Proteus runs on Windows, simulation and analysis of analog devices and integrated circuits, with MCU and SPICE function in a body, powerful, less hardware, the advantages of visual image.

Key words: toxic; gas sensor; microcontroller; buzzer

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

1 绪论 1

1.1研究背景及来源 1

1.2课题研究的目的意义 1

1.3毒气浓度监控系统发展史 2

1.4课题的研究内容 5

2 总体设计 6

2.1设计目的 6

2.2总体设计方案 6

2.3总体框架图 6

2.4硬件选择 7

2.5硬件电路图设计 8

2.6软件选择 8

2.7软件流程设计 8

2.8本章小结 9

3 硬件设计 10

3.1 STC89C52单片机系统设计 10

3.1.1STC89C52的概述 10

3.1.2 STC89C52单片机的外围电路 10

3.2 LCD1602液晶显示电路设计 12

3.2.1 LCD1602的概述 12

3.2.2 LCD1602的工作原理 13

3.3 气体检测仪模块设计 15

3.3.1 MQ-7的概述 15

3.3.2 MQ-7介绍 16

3.3.3 MQ-4的概述 18

3.3.4 MQ-4介绍 19

3.4 ADC0809的介绍 21

3.4.1 ADC0809的概述 21

3.4.2 ADC0809的引脚说明 22

3.4.3 ADC0809的工作原理 22

3.5 矩阵键盘的设计 23

3.6 蜂鸣器电路的设计 23

3.7 负载控制电路设计 24

3.8 系统硬件测试 25

3.9 本章小结 25

4 系统软件设计 26

4.1 软件开发环境的介绍 26

4.2 系统重要函数的介绍 26

4.2.1 单片机流程图 26

4.2.2 ADC0809模块 27

4.2.3 LCD1602液晶显示模块 27

4.2.4 矩阵键盘模块 28

4.3 本章小结 28

5 系统软件测试 29

5.1 实物测试 29

5.2系统结果 30

5.2.1设计过程中遇到的问题 30

结论 31

致谢 32

参考文献 33

1 绪论

1.1研究背景及来源

进入二十一世纪以来，危化品仓库在当今的现代化建设中日益发挥着越来越重要的作用。在这种形势下，如何创建更好地保存环境，最大限度的保证仓库安全，是每个地方重要的责任。石油化工行业是现代基础工业的重要组成部分，原料堆放、成品仓储都需要危化品仓库周转，为保证仓库运营安全和入库人员的人生安全，需要监测仓库中有毒有害气体，能够实时检测、显示、报警并控制的在线监控系统在生产实际中有着广泛的需求。

由于各种原因，在仓库环境中存在一些危险化学品对人体有害的气体，这些有害气体主要包括空气中的二氧化硫(S02)、二氧化氮(N02)、一氧化碳（CO）等。部分有害气体遇水会产生腐蚀性的酸，这些酸性物质可以对仓库储存物品产生强烈的腐蚀，所以及时了解以及如何防护成为重要问题。其次毒害性气体作为一种危险物质，在存储或使用过程当中一旦产生泄露，将会产生对人体有害物质，造成人身伤害或财产损失。因此，对毒害性气体在存储过程当中进行监控有着重要的现实意义。

1.2课题研究的目的意义

毒害气体是有毒气体，在我们的感官下没有气味和颜色且不易溶于水。大部分有毒气体的密度比普通空气低很多，相较于其他惰性气体要容易扩散。在毒害气体泄露后会在空气中慢慢传播，伴随着人类的呼吸进入人体，从而致使慢性中毒，在这一过程中人会在不知不觉的情况下身体衰竭，甚至死亡。如果是高浓度的毒害气体，人体在感知到这一情况时，也无法做出反应，短时间就窒息死亡，因此对于人们来说毒害气体有着极大的危害性。