论文总字数：17160字

摘 要

随着科学技术的迅速成长，人们对二氧化碳这个化学物质的性质已经非常了解，为了最大程度上发挥二氧化碳的价值，需要对其浓度进行准确的探测。用比较小的电子元件对空气成分进行检测，利用显示屏精确又快速的显示出当前二氧化碳的浓度是当前最快速最有效的方式。该设计控制器使用STC公司生产的单片机STC89C52，二氧化碳浓度检测传感器采用MH-Z19B，使用LCD1602液晶显示屏显示二氧化碳的浓度。为了增加该装置的使用价值，本设计增加了自动报警功能，可以通过按键人工设置报警浓度的上限。本设计采用了红色绿色两个发光二极管来作为状态指示灯，蜂鸣器用来报警，采用SIM800C实现GSM短信报警。附带一个继电器控制的风扇模拟简单的通风功能。电路板使用了扩展性能强的万用版，万用板可以匹配市面上的大部分电子器件，最重要的是可以根据自己的需求焊接模块，给用户带来了非常大的便利性。

关键字：二氧化碳，单片机，液晶，传感器

Abstract：With the rapid development of science and technology, people have a good understanding of the nature of carbon dioxide as a chemical substance. In order to maximize the value of carbon dioxide, it is necessary to detect its concentration accurately. It is the fastest and most effective way to detect the air composition with smaller electronic components and display the current concentration of carbon dioxide accurately and quickly with a display screen. The controller uses STC89C52, a single chip computer produced by STC Company, MH-Z19B as the carbon dioxide concentration sensor, and LCD1602 as the LCD display to display the carbon dioxide concentration. In order to increase the use value of the device, the design adds an automatic alarm function. The upper limit of alarm concentration can be set manually by keystrokes. In this design, two red and green light emitting diodes are used as status indicator, buzzer is used to alarm, and SIM800C is used to realize GSM short message alarm. A fan with a relay control simulates a simple ventilation function. The board uses a versatile version with strong expansibility. The versatile board can match most of the electronic devices on the market. The most important thing is that it can weld modules according to its own needs, which brings great convenience to users.

Key words: carbon dioxide,single chip,liquid crystal,sensor

目 录

1 前言 4

2 设计的目的及意义 4

2.1设计的意义 4

2.2设计的目的 4

3 系统主要器件的选择 5

3.1主控器件 5

3.2 LCD1602液晶 7

3.3二氧化碳气体传感器 10

3.4 SIM800C通讯模块 14

4 硬件电路设计及其原理 17

4.1 STC89C52原理图 17

4.2 报警电路的设计 19

4.3 LCD1602原理 19

4.4 继电器控制风扇模块的设计 21

4.5 GSM发送短信报警的设计 22

4.6 焊接各个模块时的注意事项 22

4 程序设计和开发环境 23

5.1 程序设计思路 23

5.2 开发环境搭建 26

6 硬件运行与测试 26

结 论 29

参考文献 30

致谢 31

1 前言

二氧化碳无色无味，难以被人们感知到，二氧化碳有利有弊，它在很多领域有很高的价值例如可以用来生产化工原料，或者是农作物的天然肥料等等。但是在有些情况下会对人们造成负面影响例如在难以通风的办公室人们呼出的二氧化碳浓度越来越高，让办公室里的人们感到疲惫昏沉，办公效率降低。本设计二氧化碳浓度检测系统可以避免这种负面影响，最大程度上发挥二氧化碳对人类的价值。

随着科技的越来越进步，计算机软硬件的成熟，检测并控制二氧化碳浓度已经成为了可能，本设计就基于单片机，制作了一个简易的基于单片机的二氧化碳浓度检测及报警装置，其附带风扇来模拟通风装置来在必要的时候控制二氧化碳的浓度，并在浓度过高的时候发送短信给人们来预警，避免因为过高的浓度造成的一些弊端。

2 设计的目的及意义

2.1 设计的意义

二氧化碳在生活中有非常广泛的用途，比如，在石油开采业当中，每向石油井下面注射一吨的二氧化碳液体，就可以使得原油增加3至5吨的产量。在机器制造业当中，二氧化碳也是一种有益处的添加剂。在冶金行业当中，二氧化碳可以作为质量稳定剂。在陶瓷生产工业，二氧化碳可以作为固定剂来使用。但是二氧化碳也不是只有积极的作用，也可能给人们带来麻烦，比如如果办公室或教室等人多的地方如果二氧化碳浓度过高就会导致人们的精力不济，感觉疲倦。

本二氧化碳浓度检测系统选用性能优越的传感器作为二氧化碳浓度的检测装置，以51单片机作为控制核心，结合高效合理的软件设计，以确保检测数值的快速准确。

该二氧化碳浓度检测系统主要用来检测空气中二氧化碳的浓度比如用来检测办公室或教室里二氧化碳的浓度。应用范围较为广阔，有比较好的应用前景。

2.2 设计的目的

本设计的最终目的是通过单片机的控制，传感器等器件的检测，实现对当前空气中二氧化碳浓度的检测，和在二氧化碳超出预定浓度时的排风和预警功能。这个二氧化碳检测报警装置成本低廉，检测快速方便、操作十分简易而且精度符合要求，整体十分小巧。本设计以51单片机为控制核心，采用廉价而且精度高的二氧化碳传感器，由继电器控制的风扇，清晰的LCD显示屏，以及GSM报警模块构成。可以随时随地了解到二氧化碳的浓度信息，浓度过高还可以自动进行调整，同时发送短信给接受短信的设备来告知用户二氧化碳当前浓度过高。

本二氧化碳浓度监测系统的设计思路是采用STC89C52单片机作为核心控制单元，通过二氧化碳传感器采集二氧化碳浓度的信息，并通过串口通信技术将信息反馈给单片机来进行控制，这样大大减少了外围集成电路，将传感器采集到的二氧化碳浓度信息进行判断。该系统具有比较高的通用性，同时也具有了很高的实用价值。满足了各个产业需要对二氧化碳浓度进行检测和控制报警的使用场景的使用需求。本设计要求最终成品硬件无故障，单片机控制程序程序无BUG，各个模块的功能完美实现。

3 系统主要器件的选择

该系统由STC89C52单片机，MH-Z19B二氧化碳检测模块，LCD1602显示屏，SIM800C短信发送模块，绿色和红色发光二极管，继电器控制的风扇等主要元件组成。

3.1 主控器件

本设计采用的单片机是STC公司的STC89C52，它采用的内核是MCS51，它具有低功耗，高性能的特点，成本还很低廉。^[1]封装图如下图：

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