温室大棚用CO报警器设计

近年来, 为了实现农业生产的高效化并提高农业研究的准确性, 推动我国农业的发展, 科学合理运用电子产品显得尤为重要。由于一氧化碳为无色、无味、无刺激性的气体, 人体在短时间内吸收较高浓度的CO时会造成急性中毒, 甚至死亡。在农业种植大棚中, 需要实时监测来保证人身安全。

本次设计的单片机一氧化碳报警器采用的是气体传感器, 通过传感器“嗅”到的浓度变化转化成数字信号来进行工作。硬件部分主要包括浓度检测、主控、报警、显示和风扇驱动模块, 软件部分实现硬件间的连接。

一、设计方案选择

当今单片机的发展形式下我们较多的采用嵌入式系统, 它是以应用技术产品为核心通讯技术作为载体, 以消费类产品为对象, 进而引入各类传感器。嵌入式系统是计算机、通讯等数据传输技术, 而且具有系统编程的功能, 可靠性高、成本低、体积小, 因此在各种不同类型设备中得到了广泛应用。本次设计方案有:

方案一:只采用单个传感器进行检测, 将检测到的数据送入到ADC0809转换器芯片进行模—数转换, 利用ATC89C51单片机进行控制报警, 此方案不但简便而且实用, 虽说所测数值不太精确但也给居民生命安全提供了巨大的保障。

方案二:采用双传感器的方案, 其检测原理是通过相互补偿将检测到的结果同样的送入ADC0809芯片中进行模—数转换, 利用ATC89C51单片机控制蜂鸣器发声。

分析:在实际制作过程中需要利用的控制芯片最少具有4路8位A/D口, 在算法修正和软件补偿过程中主控芯片所采用常规的ADC0809和单片机并不是太符合, 且硬件的制作过程也比较繁琐, 整体设计工本费高、体积大, 从经济实用性方面来说不提倡, 所以采用方案一比较合理。

方案确定后, 整个报警器设计由四大模块构成:浓度检测模块、主控模块、报警模块和风扇驱动。报警原理是先经过MQ-7气体传感器进行检测, 将非电信号转化成可以传输的电信号, 而后根据ADC0809的A/D转换原理将被测量转换成数字信号, 将数字信号交给处理中心 (单片机) 进行相应的分析, 判断继电器是否应该吸合, 是否该报警, 分别控制液晶显示 (LED1602) 、蜂鸣器发声和负载的驱动。框图如下:

二、硬件部分设计

(一) 单片机

本次采用STC89C51型单片机, 其特点是总体的体积小、功率消耗低而且功能强大。同时采用ADC0809模数转换器进行逐次逼近式模数转换, 本次设计不仅单片机采用的是双列直插式封装, A/D转换芯片同样也是采用这种形式, 除此之外, 还需要在单片机的基础上连接一个时钟电路或复位电路就可构成一个小的控制系统。

(二) 传感器

半导体一氧化碳传感器MQ-7是一款经济适用性的传感器, 主要材料是电导率较低的二氧化锡 (Sn O2) , 电导率与气体浓度成正比关系, 浓度增大电导率也相应增大, 它对一氧化碳的灵敏度很高, 其检测方式是高低温循环, 本次设计的简单的电路就可将气体浓度的变化以信号的形式输出出来。

(三) 报警电路

报警电路的总体电路图如下图2:超过给定值发光三极管闪烁蜂鸣器报警, 反之低于给定值蜂鸣器至声, 三极管关闭。

三、总结

本次设计的报警器特点就是:成本低、体积小、质量轻、操作简单、易安装、性能稳定, 可以满足本次设计的目的。

摘要：随着农业自动化的发展, 轻型、便捷的智能化产品广泛应用于农业生产中。在农业种植问题中, 温室内的一氧化碳浓度、温度与湿度等参数, 直接关系到瓜果蔬菜的生长。但一氧化碳对人身体有害, 需要进行监测保证安全, 本文通过单片机设计一款温室大棚用一氧化碳报警器。

关键词：农业,一氧化碳,单片机

参考文献

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