论文总字数：15438字

摘 要

有害气体监控系统作为现代安全基础设施得到了很好的应用，在很多场合都起到了必不可少的作用，极大程度地保障了人们的生命财产安全，其中，物理监测法和化学监测法是常见的监控方法。化学监测法精度高，现象明显，但是成本较高，很多场合不易实现，也不在本文讨论范围里。物理监测则采用传感器，再通过搭建简单的电路对其导电率的变化进行观察，并采集相应数据，而且传感器适用性较高，成本低廉，适合广泛推广。

本文从基本理论出发，首先对有害气体的监控系统进行了详尽而深刻的阐述。循序渐进地介绍了从概念到实现基于单片机控制的一氧化碳、甲烷、烟雾监测报警系统进行了一系列相关内容。对于单片机各个串口控制对应的传感器和其他辅助模块，实现完整监控系统的设计本文做了重点研究。本文简要介绍了其他几种常见有害气体监测的方法，重点研究和详细阐述51单片机系统调控MQ系列气敏传感器实现监测并且实现报警的原理和具体实现步骤。在报警方面还添加了GSM模块进行远距离短信报警与报警灯协同配合，再通过显示屏显示相关指标以达到提醒用户的多重保障，提高安全性能。

关键词：传感器；51单片机；GSM模块

Design of harmful gas monitoring system based on single chip microcomputer

Abstract

As a modern safety infrastructure, the harmful gas monitoring system has been applied well and has played an essential role in many occasions. It has greatly guaranteed the safety of people's life and property, among which, Physical monitoring and chemical monitoring are common monitoring methods. The chemical monitoring method has high precision and obvious phenomenon, but the cost is high, it is not easy to realize in many occasions, and it is not in the scope of discussion in this paper.The sensor is used in physical monitoring, and the change of conductivity is observed by building a simple circuit, and the corresponding data are collected. Moreover, the sensor has high applicability and low cost, so it is suitable for wide popularization.

This paper introduces a series of related contents from the concept to the realization of CO monitoring, CH4 monitoring, smoke monitoring and alarm system based on MCU control step by step. This paper focuses on the design of the complete monitoring system for the sensors and other auxiliary modules corresponding to the serial port control of the single-chip microcomputer. In this paper, several other methods of monitoring harmful gases are briefly introduced, and the principle and concrete realization steps of monitoring and alarm of MQ series gas sensor controlled by STC12c5a60s2 single chip microcomputer system are emphatically studied and expounded in detail. In the aspect of alarm, the GSM module is added to coordinate the long-distance short message alarm with the alarm lamp, and then the relevant indicators are displayed through the display screen to achieve the multiple guarantee of reminding the user and improve the safety performance.

Keywords：Sensor，51Single Chip Microcomputer，GSM Module

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 本文研究的背景意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 本文研究的内容 1

1.４设计思想及基本功能 2

第二章 系统的组成及原理 3

2.1 系统的组成 3

2.1.1系统总框图 3

2.1.2系统控制核心 3

2.2 单片机的介绍 4

2.2.1单片机基本介绍 4

2.2.2单片机的特点 4

2.2.3单片机的内部管脚 4

2.3 模块介绍 5

2.3.1 传感器模块 5

2.3.2 指示灯模块 6

2.3.3 显示模块 6

2.3.4 GSM模块 6

第三章 系统硬件部分设计 7

3.1传感器硬件搭接 7

3.1.1 MQ-7一氧化碳传感器 7

3.1.2 MQ-4甲烷传感器 7

3.1.3 MQ-2烟雾传感器 8

3.2显示模块硬件搭接 8

3.3 GSM通信模块硬件搭接 9

3.4报警灯模块 9

3.5键控模块 9

3.6单片机内部重要电路 10

3.6.1 时钟电路 10

3.6.2复位电路 10

3.7系统原理图 10

第四章 系统软件部分设计 12

4.1 程序框图 12

4.1.1 主函数流程图 12

4.1.2 显示模块流程图 13

4.1.3 GSM模块流程图 13

4.1.4 数模转换流程图 14

第五章 调试与分析 16

5.1 硬件调试 16

5.1.1传感器调试 16

5.1.2 GSM调试 17

5.2 软件调试 17

第六章 总结 19

6.1 本文的总结 19

6.2 对课题的展望 19

致 谢 20

参考文献(References) 21

第一章 绪 论

1.1 本文研究的背景意义

在经济蓬勃发展的今天，我们的科学技术取得了巨大的进步，生活也越来越便利、智能，但是高度文明所附带的问题就是环境污染，这也越来越引起我们的注意，可以说环境污染是世界如今需要高度重视的问题，其中就有气体污染问题。目前许多人对这方面的防范保护意识还比较薄弱，更别说让生活在贫困地区的人民在这方面保护自己。所以我们今天所讨论问题的核心就是如何应用当今先进的技术来解决污染问题，从而引出我今天的毕业设计题目——基于单片机的有害气体监控系统设计，运用一个简单容易推广的小型系统对我们日常生活中遇到的一些有害气体进行监测，再连接一些辅助报警功能的模块，完成一个完整的监测刘策。一方面方便生活，另一方面也能解决社会运行成本。

1.2 国内外研究现状

由于国外工业革命起步较早，环境监测方面的科技比较发达，又因为物联网应用的一个重要方向就是环境监测其中也包括气体，欧美等国家融合了多种技术手段在环境监测方面有较先进的技术方法和经验，例如Citysense无线传感器网络系统等。

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