多传感器课程设计Word格式文档下载.docx

多传感器课程设计Word格式文档下载.docx

《多传感器课程设计Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多传感器课程设计Word格式文档下载.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

4120

指导教师：

张新英、刘秀敏教师职称：

讲师

2011年12月29日

摘要

酒精泄露的检测、监控以及对酒后驾车的检测对居民的人身和财产安全都是十分重要且必不可少。

资料显示，我国近几年发生的重大交通事故中，有将近三分之一是有酒后驾车引起的。

为了防止机动车辆驾驶人员酒后驾车，现场实时对人体呼气中酒精含量的检测已日益受到重视，酒精浓度测试仪逐渐得到广泛应用。

此外，酒精测试也可应用于食品加工、酿酒等需要监控空气中酒精浓度场合。

如今，气体传感器向低功耗、多功能、集成化方向的发展，因此，酒精浓度检测仪具有十分广阔的现实市场和潜在的市场要求。

烟雾报警器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，烟感器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。

本文运用了单片机，并借助相应的外围电路，将检测结果通过LCD、LED等显示方法告知使用者。

本设计用的MQ303酒精传感器就是一种对气体敏感的化学传感器，以及MQ-2烟雾浓度传感器，它们随着外部气体的浓度不同而改变敏感膜的电阻。

系统选STC89C52RC单片机为控制核心，对检测到的气体状况进行相应的处理分析、处理和显示，并能够实现超限报警。

关键字：

酒精传感器，烟雾传感器，STC89C52单片机，显示报警

Alcoholsmokesensorreports

Abstract

Alcohol,leakdetection,monitoringanddrunkdrivingdetectiononResidents'

personalandpropertysafetyisveryimportantandessential.Datashows,ourcountryinlastfewyearsthemajortrafficaccidents,therearenearly1/3isadrunkendriving.Inordertopreventthemotorvehicledriversdrunkdriving,liveonhumanbreathalcoholcontentdetectionhasreceivedincreasingattention,alcoholconcentrationtestinstrumentwidelyused.Inaddition,alcoholtestcanalsobeusedinfoodprocessing,wineandotherneedtomonitorairalcoholconcentration.Nowadays，thegassensortolowpower,multi-function,integrateddevelopment，therefore,thealcoholconcentrationdetectorhasaverybroadmarketandpotentialmarketdemand.Thesmokealarmisbymonitoringthesmokeconcentrationtoachievefireprevention,smokedetectors,theinternaluseofionsmokesensor,ionsmokesensorisakindofadvancedtechnology,stableandreliableoperationofthesensor，iswidelyusedinallkindsoffirealarmsystem,performancefarsuperiortothegassensingresistancetypefirealarm.Thispaperusesthesinglechipmicrocomputer,andwiththeaidoftheperipheralcircuit,thedetectionresultsbyLCD,LEDandotherdisplaymethodstoinformtheuserof.ThedesignoftheMQ303alcoholsensorisakindofgassensitivechemicalsensor,aswellasMQ-2smokeconcentrationsensor,withexternalgasconcentrationsorindifferentsensitivemembraneresistance，SelectionofSTC89C52RCMCUasthecontrolcore,thedetectedgasconditioncorrespondingtreatmentanalysis,processingandreality,andthroughthealarmtoprompt.

Keywords:

alcoholsensorsmokesensorsinglechipSTC89C52displayalarm

1、总体思想

1.1系统设计所需资源

STC单片机STC89C52，MQ-2电阻式烟雾传感器、MQ-3A酒精传感器各1个，16P，40P等底座若干,LED发光二极管各若干个,蜂鸣器一个,5V直流电机及电机配套的风扇叶一个,5V直流电机及配套偏心轮（震动使用）,单面覆铜板（印制PCB版）,电位器102，103各若干,LM324或LM339一个,12864液晶一块,按键若干,自锁按键若干,继电器一个,导线若干。

2.2系统框图和主程序流程图

图1-1框图

图1-2流程图

2、方案选择

2.1单片机的选择

Atmega8单片机

ATmega8是在AVR家族中，ATmega8是一种非常特殊的单片机，它的芯片内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路，具备AVR高档单片机MEGE系列的全部性能和特点【1】。

但由于采用了小引脚封装（为DIP28和TQFP/MLF32），所以其价格仅与低档单片机相当，再加上AVR单片机的系统内可编程特性，使得无需购买昂贵的仿真器和编程器也可进行单片机嵌入式系统的设计和开发，同时也为单片机的初学者提供了非常方便和简捷的学习开发环境。

ATmega8的这些特点，使其成为一款具有极高性能价格比的单片机，深受广大单片机用户的喜爱，在产品应用市场上极具竞争力，被很多家用电器厂商和仪器仪表行业看中，从而使ATmega8迅速进入大批量的应用领域。

但是其管脚比较少，不适合这次课设。

STC89C52单片机

STC单片机是MICROCHIP公司的产品，其突出的特点是功耗低，精简指令集，抗干扰性好，可靠性高，但是存在溢出隐患问题。

8051系列采用的是堆栈指针，STC采用硬件堆栈8级。

当堆栈指针设定合理，局部变量少的情况下，8051系列用10层的程序嵌套不会出现问题。

而STC单片机程序嵌套包括中断最多不能超过8层。

所以如果用C语言进行STC编程设计容易堆栈溢出[2]。

汇编语言对于不同的CPU，其汇编语言可能有所差异，所以不易移植。

而C语言是一种结构化的高级语言，虽然占用资源较汇编多，但是可读性好，移植容易，是普遍使用的一种计算机语言。

鉴于C语言的易读性和普遍性，本论文的软件设计选择C语言编程。

为适用于本论文设计的烟雾酒精检测报警器，应选择一种比8051系列速度快，功耗低，抗干扰性好，而又避免C语言编程溢出问题的单片机。

宏晶科技新推出的STC89C52系列单片机具有高速、低功耗、超强抗干扰等优点，STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。

该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

其突出的特点是功耗低，精简指令集，抗干扰性好，可靠性高。

是的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，速度却比8051单片机快8~12倍。

。

而且在功能同样的情况下，管脚较少封装体积小，价格比其他型号便宜，因此具有很好的性价比和应用适应性。

2.2传感器的选择

2.2.1酒精传感器的选择

方案1：

直热式MnO₂半导体气敏传感器

制作工艺简单、成本低、功耗小，可以在高回路电压下使用、价格低廉的可燃气体泄漏报警器。

但是其热容量小，易受环境气流的影响；

测量回路与加热回路间巷削辑离，互相影响；

加热丝在加热和不加热状态下会产生涨缩，易造成与材料的接触不良。

方案2：

旁热式MnO₂半导体气敏传感器

克服了直热式的缺点，其测量极与加热丝分开，加热丝不与气敏元件接触，免了回路间的相互影响；

元件热容量大，降低了环境气氛对元件加热温度的影响，并保持了材料结构的稳定性，不过价格昂贵。

近年来，使用二氧化锡（SnO2）气敏元件制成的酒精检测器，不仅对酒精味敏感，对汽油味、香烟味同样敏感，易造成检测失误，因此限制了它的普遍推广和使用。

综上我选择了方案二旁热式MnO₂半导体气敏传感器MQ-3气体传感器，MQ-3所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡（SnO2）。

当传感器所处环境中存在酒精蒸汽时，传感器的电导率随空气中酒精气体浓度的增加而增大。

使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。

MQ-3气体传感器对酒精的灵敏度高，可以抵抗汽油、烟雾、水蒸气的干扰。

这种传感器可检测多种浓度酒精气氛，是一款适合多种应用的低成本传感器.所以我们选择MQ-3酒精传感器。

2.2.2烟雾传感器的选择

GQQ0.1型烟雾传感器质安全型，适用于煤矿井下有瓦斯、煤尘爆炸性气体环境中，与综保监控仪配套，（也可用于其它电控装置配套），用于煤矿井下皮带输送机胶带因摩擦发热或其它原因产生的烟雾进行检测，通过可编程控制器编程实现对皮带的保护。

主要用于煤矿井下皮带输送机胶带因摩擦发热或其它原因产生的烟雾进行检测，通过可编程控制器编程实现对皮带的保护。

MQ-2烟雾传感器烟雾传感器属于气敏传感器，是气-电变换器，它将可燃性气体在空气中的含量（即浓度）转化成电压或者电流信号，通过A/D转换电路将模拟量转换成数字量后送到单片机，进而由单片机完成数据处理、浓度处理及报警控制等工作。

按敏感机理分类，可分为电阻型和非电阻型。

半导体气敏元件也有N型和P型之分。

N型在检测时阻值随烟雾浓度的增大而减小；

P型阻值随烟雾浓度的增大而增大。

适用于家庭或工厂的气体泄漏监测装置，适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等监测装置。

对比过后，本设计选用MQ-2型烟雾传感器，这种型号的传感器具备一般半导体烟雾传感器灵敏度高、响应快、抗干扰能力强、寿命长等优点。

它将可燃性气体在空气中的含量（即浓度）转化成电压或者电流信号，通过A/D转换电路将模拟量转换成数字量后送到单片机，进而由单片机完成数据处理、浓度处理及报警控制等工作。

2.2.3温湿度传感器

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准熟悉信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。

传感器包括一个电阻式感湿元