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摘 要

随着煤气、天然气的广泛开采与使用，一氧化碳在生产生活中对人体有着致命的威胁。为了有效检测一氧化碳浓度，本设计以PIC16F877单片机为主控制，对一氧化碳传感器UL281探测到的浓度信号进行处理，再配合GSM通讯模块电路而实现对一氧化碳的远程测量，将一氧化碳浓度显示在显示屏上，并通过声光报警模块进行报警。此测量系统实现了一氧化碳气体浓度信号的采集、声光报警，并在显示器上进行远程监测等功能。

关键词：一氧化碳，PIC16F877，UL281，声光报警，GSM通讯模块

Abstract: With the extensive exploitation and application of coal gas and natural gas, the fatal threats from carbon monoxide to human body in production and life become more and more serious. To detect the concentration of carbon monoxide effectively, this design takes the PIC16F877 single chip as the major control to process the concentration signal detected by carbon monoxide sensor UL281.Moreover,supported with the GSM communication modular circuit, the remote measurement of carbon monoxide is realized, the concentration of carbon monoxide is displayed on the screen and the system sends a warning by sound-light alarm module. Therefore, this measurement system has achieved the functions of collecting the concentration signal of carbon monoxide, triggering sound-light alarm and implementing remote monitoring and measurement on the screen.

Keywords：Carbon monoxide,PIC16F877,UL281,sound and light alarm, GSM communications module circuit

目 录

1 绪论 4

1.1 课题研究背景及意义 4

1.2 目前国内外研究现状 4

2 硬件电路组成 5

3 硬件电路各部分设计 7

3.1 传感器的选择 7

3.2 单片机的选择 8

3.3 键盘控制电路的设计 9

3.4 声光报警电路的设计 10

3.5 LED数码管显示电路的设计 11

4 远程通信设计 11

4.1 GSM模块 11

4.1.1 GSM介绍 11

4.1.2 TC35I介绍 11

4.1.3 MAX232介绍 13

4.2 GSM控制电路 13

5 软件设计 14

5.1主程序流程图 14

5.2 算法实现 15

6 电路调整与调试 17

6.1 电路调整 17

6.2 系统调试 17

6.3 系统调试中的问题与解决方法 18

结 论 20

参考文献 21

致 谢 22

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

近年来，空气污染越来越严重，大气污染受到人们越来越多的关注。其中一氧化碳污染越来越受到重视，其不仅在家庭生活中对人体产生潜在的威胁，更是成为了工业生产中的一大隐患。一氧化碳是一种无色无味、人类用视觉嗅觉察觉不出来的气体，因它与人体内的血红蛋白具有高度的亲和力，所以当人体吸收它后，会使体内血液中的氧被争夺形成一氧化碳血红蛋白，使得动脉壁缺氧、水肿，阻碍了血流通畅, 人会发生疲倦、气短、恶心、和头晕眼花等不适症状，体内一旦吸入过多的一氧化碳时，甚至会导致人缺氧死亡。所以我们在家庭生活中要对一氧化碳要有防范意识，积极地对其含量进行检测预防报警，对工业生产中所产生的一氧化碳的检测更是关键。

但是由于工业生产中排放的废气大多数具有易发生爆炸、有毒且对其检测环境非常恶劣，所以对气体的检测系统需要更高的要求。鉴于此种情况，为了使煤气更好地造福于民，造福于社会，减少并杜绝各种因为燃气泄漏而引发的爆炸、中毒及火灾事故，一氧化碳浓度的监测与报警显得尤为重要。因此，研究出一种非接触式、精度高、灵敏度高、稳定可靠的测量技术来实现对一氧化碳气体浓度的远程测量具有非常重要的意义。

1.2 目前国内外研究现状

以家用的燃气泄漏报警保护装置为例，1980年1月，日本就开始实行了有关安装城市液化石油气、煤气的报警器法规，在1986年5月，日本的通产省又对安全器实施了普及与促进的基本政策方针。目前美国已有部分州立法，规定要求公寓、家庭等均需安装一氧化碳气体报警装置。报警器类型繁多，有对于一般的集体住宅、家庭、医院、餐饮酒店、工厂、学校的各种气体报警器以及报警系统，有外部报警系统、遮断连动系统、单体分离型报警器、防止中毒报警防护系统、集中监视系统等；结构型式有固定式报警、手推式、袖珍型便携式等；工业用固定式报警又有多路巡检式、台放式、壁挂式、单台监控式等。气体检测技术与计算机技术相结合，实现了智能化、多功能化。

目前，国外气体浓度传感器的发展趋势发展趋势如下：提高灵敏度和工作性能，降低功耗和成本，减小尺寸和简化电路，与应用整机相结合，这也是气体传感器一直追求的目标。

国内气体浓度传感器的发展趋势表现为：烧结型气敏元件仍是生产的主流，占比超过90％，目前已具备了生产接触燃绕式气敏元件的基础和能力，另外在电化学气体传感器方面有了试制产品；从气敏材料方面看，Fe₂O₃和SnO₂材料已被用于批量生产，另外后经研究开发的石英晶体、Al2O3气敏材料和有机半导体等也开始用于气敏材料；还有一些功耗低的气敏元件（如甲烷、一氧化碳等气敏元件）已经从产品的研究阶段进入到了中试阶段。总的来说，气敏元件传感器及其应用技术在国内有了较快进展，但与国外目前已有的水平仍然有较大的差距。

2 硬件电路组成

本次设计中，一氧化碳气体浓度检测控制系统是通过对单片机编程，实现对一氧化碳气体浓度信号的采集、显示、报警、控制等一系列的功能。具体的控制流程为：一氧化碳气体传感器探头与目标气体相发生反应，产生微弱的电流信号，此微弱电流信号经过处理后送达到单片机处理，经过A/D转换等处理后，在显示屏上显示出来一氧化碳气体的浓度。超过预设定的报警值就发出声光报警信号，驱动LED灯，蜂鸣器产生报警^[3]。整体硬件电路结构框图如图2.1所示，具体电路设计实现如图2.2所示。

图2.1 一氧化碳检测仪硬件结构图

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