二氧化碳檢測裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)--正文(共8頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上二氧化碳檢測裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要正是因?yàn)楝F(xiàn)在二氧化碳對我們的生活環(huán)境影響真的越來越大。二氧化碳給溫室效應(yīng)起到的加劇作用也是二氧化碳危害的主要方面，就是因?yàn)檫^高的二氧化碳濃度是會(huì)影響到我們的身體健康。所以就想通過設(shè)計(jì)一個(gè)二氧化碳的檢測裝置來實(shí)現(xiàn)對二氧化碳的報(bào)警與控制。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)來完成二氧化碳檢測裝置的控制部分設(shè)計(jì)。利用單片機(jī)編程的便利性，還有單片機(jī)控制下的二氧化碳檢測裝置的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，來給檢測裝置的運(yùn)行和使用提供保證。本文就整個(gè)二氧化碳檢測裝置的硬件設(shè)計(jì)部分，軟件設(shè)計(jì)部分做出了相應(yīng)的探討。從整個(gè)設(shè)計(jì)當(dāng)下的設(shè)計(jì)背景入手，詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)的二氧化碳檢測裝置的特點(diǎn)，設(shè)

2、計(jì)要點(diǎn)，設(shè)計(jì)的思想。還有裝置測試中的數(shù)據(jù)，和出現(xiàn)的問題都做了探討研究。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；二氧化碳濃度；聲光報(bào)警緒論設(shè)計(jì)的背景情況簡析：我們?nèi)澜缈茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們國家科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，都為我們的生活條件改善帶來了許許多多的好處。但是正是在這樣高速發(fā)展的情況下我們的工業(yè)發(fā)展就就成了一個(gè)雙刃劍，推動(dòng)了我們社會(huì)的進(jìn)步的同時(shí)又的破壞環(huán)境，造成大量的二氧化碳排放。并且現(xiàn)在越來越高的二氧化碳濃度已經(jīng)逐漸的在影響我們?nèi)祟愡€有其他動(dòng)物的生存環(huán)境。所以現(xiàn)在二氧化碳已經(jīng)成為了空氣中的主要污染物，也是諸多的人員密集場所必須要檢測的數(shù)據(jù)之一。一旦二氧化碳濃度過高就會(huì)引起人身體的不良反應(yīng)，所以就必須要進(jìn)行二氧化碳濃度的實(shí)

3、時(shí)檢測。還有就是當(dāng)下的農(nóng)業(yè)發(fā)展，植物的生長有是需要二氧化碳的。因?yàn)橐欢舛鹊亩趸紝χ参锏纳L起到極大的促進(jìn)的作用。所以說在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對二氧化碳濃度控制檢測的需求同樣是越來越大。因?yàn)閲庀冗M(jìn)成熟的二氧化碳檢測系統(tǒng)價(jià)格昂貴，不便于大量的推廣使用，于是就真的需要一種成本低，性價(jià)比高，便于推廣使用的二氧化碳的檢測裝置。正是基于這樣的背景下我們就想要通過單片機(jī)這樣低成本的控制設(shè)備來設(shè)計(jì)一個(gè)二氧化碳的檢測報(bào)警裝置，為二氧化碳濃度的檢測提供新的思路。還有就是這樣低成本的二氧化碳檢測裝置也是利于推廣，便于大面積使用的。二氧化碳檢測裝置所想要達(dá)到的目的：主要的設(shè)備就是二氧化碳的一些傳感器，氣體傳感器，還

4、有濃度傳感器。然后利用單片機(jī)來進(jìn)行相應(yīng)的控制，作為一個(gè)中央處理器來處理數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)?？梢匀藶榈卦O(shè)置二氧化碳的最低和最高濃度報(bào)警限度，組成一個(gè)檢測報(bào)警裝置。在加入LED燈的顯示，通過蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)報(bào)警，在設(shè)置人為干預(yù)的報(bào)警關(guān)閉開關(guān)。整個(gè)裝置的設(shè)計(jì)原理并不復(fù)雜，就是通過一系列低成本設(shè)備的組合完成二氧化碳檢測裝置的濃度檢測和報(bào)警一體化。1、二氧化碳檢測裝置硬件部分設(shè)計(jì)硬件作為整個(gè)二氧化碳檢測裝置的基礎(chǔ)應(yīng)該作為最重要的部分來進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)橛布鳛樵O(shè)備使用的基礎(chǔ)。硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是關(guān)乎設(shè)計(jì)的成敗，影響最終的使用效果。1.1硬件設(shè)計(jì)部分的總體思路和框圖硬件部分設(shè)計(jì)框圖：思路介紹：這樣的一個(gè)硬件設(shè)計(jì)的主題思

5、路就是，非為主要的四個(gè)部分。其中最主要的就是單片，作為裝置和系統(tǒng)的核心，來負(fù)責(zé)處理傳感器的信息，又把信息處理分析后輸出到報(bào)警器，或者顯示屏幕上。然后就是傳感器的部分，通過二氧化碳濃度傳感器把信息傳到AD信號(hào)轉(zhuǎn)換放大器上。然后把供電的電路就設(shè)計(jì)到傳感器這個(gè)部分接進(jìn)來。信號(hào)傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換器都需要電源，然后單片機(jī)的電源也就和他們的電路設(shè)計(jì)到一起，最后通過單片機(jī)給其他的部分供電就可以了。然后就是報(bào)警顯示部分，也就是輸出的部分。于是就可以通過單片機(jī)處理器處理了二氧化碳濃度傳感器收集到的信息。如果數(shù)值超過報(bào)警的限制值就會(huì)自動(dòng)的接通報(bào)警裝置，通過蜂鳴器和LED燈來進(jìn)行報(bào)警。還有就是需要一個(gè)可以人為控制的按

6、鍵輸入部分，通過人為控制來選擇報(bào)警的濃度。1.2裝置各個(gè)部分功能的概述1.2.1數(shù)據(jù)采集部分首先就是通過二氧化碳濃度傳感器把二氧化碳濃度這樣的一個(gè)非電學(xué)量，轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，然后把微弱的電信號(hào)傳輸?shù)紸D信號(hào)放大器上。然后就可以通過轉(zhuǎn)換器來解決信號(hào)轉(zhuǎn)換的問題，最后來進(jìn)行數(shù)字化運(yùn)算。1.2.2系統(tǒng)處理部分本設(shè)計(jì)主要就是使用單片機(jī)，然后通過單片機(jī)作為處理器。通過數(shù)據(jù)采集部分收集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。然后根據(jù)設(shè)定的報(bào)警限度來判斷有沒有達(dá)到報(bào)警的條件。然后根據(jù)數(shù)據(jù)的計(jì)算，最后自動(dòng)的啟動(dòng)報(bào)警。也可以通過人為來關(guān)閉報(bào)警1.2.3報(bào)警顯示部分主要就是通過數(shù)據(jù)采集部分傳輸?shù)男盘?hào)通過兩次轉(zhuǎn)換（二氧化碳濃度非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電

7、信號(hào)，信號(hào)轉(zhuǎn)換放大器又把電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)），然后通過單片機(jī)的信號(hào)，進(jìn)行聲光報(bào)警，不斷地報(bào)警。需要能夠通過LCD屏幕實(shí)時(shí)顯示二氧化碳濃度值。1.3硬件部分的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案簡析硬件部分的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，主要就是硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)遵循的步驟，也實(shí)際按照這樣的一個(gè)步驟來完成二氧化碳濃度檢測裝置的實(shí)際設(shè)計(jì)：首先就是確定了我們需要的一些主要的設(shè)備，單片機(jī)，二氧化碳濃度傳感器，AD信號(hào)轉(zhuǎn)換放大器，還有一些質(zhì)量過關(guān)的發(fā)光二極管，小型LCD屏幕等等。然后根據(jù)不同的功能做好分類準(zhǔn)備。然后就是要做好單片機(jī)的選擇，分配好單片機(jī)的各個(gè)接口，然后把接口和相應(yīng)的元器件聯(lián)系起來，做好準(zhǔn)備標(biāo)記。接下來就是利用軟件來完成硬件仿真圖和

8、PCB版圖。其中硬件模擬仿真圖使用proteus軟件，而pcb板圖使用AltiumDesigner設(shè)計(jì)軟件。最后設(shè)計(jì)總的原理圖。1.4硬件部分的系統(tǒng)原理系統(tǒng)原理圖：系統(tǒng)整個(gè)包括單片機(jī)的整個(gè)系統(tǒng)，處理模塊。然后就是報(bào)警器，一個(gè)聲光報(bào)警器，其中包含蜂鳴器還有LED燈。讓后就是一個(gè)LCD顯示屏幕，能夠進(jìn)行二氧化碳濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測顯示。按鍵包括對二氧化碳濃度值限定值的增大減小的設(shè)置，然后有一個(gè)手動(dòng)取消報(bào)警的按鈕。主要的傳輸設(shè)備就是傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換器。就這樣就可以成為一個(gè)二氧化碳檢測裝置。1.5硬件部分的設(shè)備選擇在進(jìn)行了整個(gè)硬件系統(tǒng)的討論之后，需要進(jìn)行設(shè)備的選擇了，因?yàn)樵O(shè)備的不同也是會(huì)影響設(shè)備的使用效果的

9、。所以要從實(shí)用，性價(jià)等方面考慮設(shè)備的選擇。設(shè)計(jì)使用的設(shè)備主要就是這樣幾個(gè)：1.5.1硬件部分的傳感器的選擇在這樣三個(gè)傳感器中：TGS4160二氧化碳傳感器、NDIR紅外氣體傳感器MH-410V/D，和MG811二氧化碳傳感器。最后選擇了MG811二氧化碳傳感器，因?yàn)樗绕鹌渌鼉蓚€(gè)傳感器，有體積更小，使用效果更好的優(yōu)點(diǎn)。主要是穩(wěn)定性好，不會(huì)受到溫度濕度的影響，受外界干擾影響比較小。還有就是兩百元左右的售價(jià)也是設(shè)計(jì)能夠接受的價(jià)格范圍。整個(gè)MG811二氧化傳感器的靈敏度，和精度都是滿足設(shè)計(jì)要求的。MG811靈敏度曲線圖：這就說明這個(gè)MG811二氧化碳傳感器的靈敏度比較好，在常規(guī)條件下的表現(xiàn)能夠滿足設(shè)

10、計(jì)的要求。MG811響應(yīng)恢復(fù)曲線圖：這也同樣說明MG811二氧化碳傳感器的相應(yīng)恢復(fù)特性良好，能夠滿足設(shè)計(jì)的要求。1.5.2硬件部分顯示器的選擇設(shè)計(jì)的過程中放棄了采用數(shù)碼管顯示，雖然成本低但是相對液晶顯示屏LCD顯示，還有很多的不足之處。LCD顯示的話雖然成本相應(yīng)增加但是，顯示的效果更好，而且還能夠顯示簡單的圖形等等。所以說雖然LCD顯示同樣有一些不足，但是就是因?yàn)樗軌蝻@示雙行16字符，這樣也才能夠滿足設(shè)計(jì)的要求。1.6proteus仿真圖和 PCB板圖1.6.1 proteus仿真圖：暫時(shí)使用AT89C51代替STC89C52。整個(gè)系統(tǒng)的仿真效果總體良好符合設(shè)計(jì)的要求。1.6.2 PCB板圖

11、：這次的設(shè)計(jì)當(dāng)中所有的部分主要還是要通過人工焊接的方式進(jìn)行。所以PCB圖就必須要在焊接時(shí)使用，要按照PCB圖嚴(yán)格的進(jìn)行焊接。2、二氧化碳檢測裝置軟件部分設(shè)計(jì)2.1軟件實(shí)現(xiàn)的基本功能因?yàn)檎麄€(gè)二氧化碳的檢測裝置所有功能的實(shí)現(xiàn)是需要編寫一個(gè)程序來操縱單片機(jī)，進(jìn)行所有設(shè)備的控制。所以最后使用C語言編程，來編寫一個(gè)程序進(jìn)行控制這個(gè)設(shè)備。主要就是要能夠分析二氧化碳濃度傳感器傳輸過來的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行分析，根據(jù)按鍵部分做出的控制，來判斷濃度是否超標(biāo)如果超標(biāo)，最終控制報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警；如果沒有任何的超標(biāo)就需要把實(shí)時(shí)的二氧化碳濃度能夠傳輸?shù)斤@示屏幕上。2.2軟件部分的設(shè)計(jì)方案軟件部分的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，主要就是軟件系

12、統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)遵循的步驟，也實(shí)際按照這樣的一個(gè)步驟來完成二氧化碳濃度檢測裝置的軟件實(shí)際設(shè)計(jì)：首先就是確定各個(gè)部分需要的功能，然后就需要就需要根據(jù)不同的功能需求來編寫程序。主要還是Keil軟件來編寫C語言程序，因?yàn)镵eil對單片機(jī)的兼容性是很好，所以選擇他為平臺(tái)比較方便。最后設(shè)計(jì)電路圖然后根據(jù)電路圖來鏈接設(shè)備。最后就是把程序輸入到單片機(jī)中，進(jìn)行系統(tǒng)的硬件軟件調(diào)試，出現(xiàn)問題進(jìn)行調(diào)整。2.3程序設(shè)計(jì)思路程序的設(shè)計(jì)思路經(jīng)過自己的的思考過后分為三個(gè)階段。2.3.1數(shù)據(jù)獲取階段首先就是數(shù)據(jù)的輸入階段，也就是二氧化碳濃度的檢測階段，開機(jī)，然后設(shè)定二氧化碳濃度的最大最小報(bào)警值，然后進(jìn)行實(shí)測根據(jù)實(shí)際的測試效果來看設(shè)備

13、有沒有正常的運(yùn)行。2.3.2數(shù)據(jù)的處理階段通過編寫程序，把獲得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，然后就需要根據(jù)設(shè)定的值進(jìn)行計(jì)算選擇，輸出到顯示屏幕上，實(shí)時(shí)監(jiān)測，實(shí)時(shí)判斷。2.3.3報(bào)警的程序根據(jù)設(shè)定的值，在獲得單片機(jī)傳輸過來的指令后進(jìn)行報(bào)警相應(yīng)，蜂鳴器啟動(dòng)，警示燈也要相應(yīng)啟動(dòng)。并且在受到人為關(guān)閉按鍵指令的時(shí)候能夠及時(shí)的關(guān)閉。2.3.4程序的流程圖2.4實(shí)際使用測試數(shù)據(jù)效果用高純氮作稀釋氣體對1的標(biāo)準(zhǔn)CO：氣體稀釋得到6組不同濃度的CO：氣體分別用氣相色譜儀和本裝置對配置的6組氣體進(jìn)行測量比較，結(jié)果得到了。這說明裝置的實(shí)際使用效果還是能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的要求的。能夠完成初期的預(yù)計(jì)。3、整體設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的問題及解決辦

14、法3.1系統(tǒng)調(diào)試在進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試的時(shí)候就發(fā)現(xiàn)軟件并不能識(shí)別一些元器件，所以我們就只能自己設(shè)計(jì)，但是自己設(shè)計(jì)的一些元器件并不能完成元器件應(yīng)該有的特性，所以只有找一些相似的元器件來代替。然后通過重新編寫的方式來解決問題。最后發(fā)現(xiàn)在所有的模塊都能夠正常的運(yùn)行，然后設(shè)備也就能夠完成應(yīng)該有的一些功能。保證了整個(gè)二氧化碳檢測裝置能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行。3.2 焊接問題焊接的過程中也出現(xiàn)了因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)不足導(dǎo)致的虛焊，還有沒有焊接正確的問題，后來重新檢查，按照電路圖一步一步檢查發(fā)現(xiàn)焊接錯(cuò)誤的地方，找到左右虛焊的部位，重新進(jìn)行焊接，焊接牢固后，運(yùn)行設(shè)備，發(fā)現(xiàn)設(shè)備能夠正常運(yùn)行，問題相應(yīng)的得到了解決。3.3 誤差數(shù)據(jù)總結(jié)及結(jié)果分析

15、才進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)總是不太對，并不能符合要求。通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)就發(fā)現(xiàn)，設(shè)備開啟需要一定的時(shí)間，要進(jìn)行預(yù)熱才能夠正常的運(yùn)行。這樣就讓開機(jī)使用就出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的的問題得到了解決?？偨Y(jié)大學(xué)四年的學(xué)習(xí)就在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的同時(shí)也接近了尾聲，因?yàn)檫@樣的一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)也就運(yùn)用四年生活中學(xué)習(xí)到的主要知識(shí)，并且對這些知識(shí)進(jìn)行了一個(gè)系統(tǒng)的整合。在這樣的一段時(shí)間以來自己也仔細(xì)的思考了為什么要進(jìn)行這樣的一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，要寫這樣的一篇畢業(yè)論文，其實(shí)真的不是為了那么一點(diǎn)點(diǎn)知識(shí)的簡單總結(jié)，更多地還是在所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用來檢驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)成果，鍛煉自己的學(xué)習(xí)能力，然后用這樣的一個(gè)過渡，完成自己從學(xué)校到社會(huì)的一個(gè)轉(zhuǎn)變。

16、也正是有了這樣的總結(jié)才可以更好的在以后的工作用運(yùn)用自己所學(xué)習(xí)的知識(shí)。也才能更好的適應(yīng)以后進(jìn)入到工作單位的一些培訓(xùn)學(xué)習(xí)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的制作過程中發(fā)現(xiàn)，其實(shí)自己所學(xué)到的知識(shí)是一種表面的知識(shí)，而真正的知識(shí)是一種運(yùn)用。是一種知識(shí)和工作的交融狀態(tài)。也知道一個(gè)人的綜合能力是很重要的，自主學(xué)習(xí)的重要性時(shí)時(shí)刻刻都在體現(xiàn)著。學(xué)習(xí)還將是一個(gè)長期的過程。在制作畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中也才發(fā)現(xiàn)自己不知道的東西還很多，還有很多前人的經(jīng)驗(yàn)沒有去了解，自己的只是世界還是很淺薄的。并且去說到自己的專業(yè)知識(shí)上我們所學(xué)習(xí)到的也只是一些基礎(chǔ)知識(shí)。通過這個(gè)二氧化碳檢測裝置的設(shè)計(jì)，才發(fā)現(xiàn)看似很小的一個(gè)檢測裝置也同樣是有很多的學(xué)問。我們通過利用單

17、片機(jī)，控制整個(gè)檢測系統(tǒng)。然后通過利用二氧化碳濃度傳感器，再通過使用C語言編程設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的程序。就這樣來實(shí)現(xiàn)整個(gè)二氧化碳檢測裝置的檢測，控制報(bào)警的全程自動(dòng)化，其實(shí)也只是一個(gè)簡單的小設(shè)計(jì)。雖然達(dá)到了初期設(shè)計(jì)的基本要求，但其中我們使用的單片機(jī)確實(shí)處理能力還不強(qiáng)，使用的傳感器也還沒有達(dá)到絕對的精確，還有自己所學(xué)知識(shí)的不足，這就導(dǎo)致所設(shè)計(jì)的這個(gè)裝置的實(shí)際檢測精確度還達(dá)不到要求，還是有一些缺陷的。暫時(shí)這樣的一個(gè)二氧化碳檢測裝置也還是處于一個(gè)初期理論實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)的階段。真的要能夠在以后的發(fā)展中大量的推廣使用，還需要不斷地改進(jìn)，還可以加入一些其它的控制設(shè)備，與其他設(shè)備的聯(lián)合運(yùn)用性能上還有一些問題。沒有聯(lián)網(wǎng)報(bào)警

18、的功能也還是一大欠缺。都是需要我們不斷地學(xué)期，才能去改進(jìn)提高的?？梢钥吹蕉趸紮z測裝置在未來的使用空間還是很大的，現(xiàn)在我們的人口還在不斷增加，對于農(nóng)作物的需求還在增加，所以通過現(xiàn)代化的二氧化碳養(yǎng)殖來大量提高農(nóng)作物的產(chǎn)量還是有一定的發(fā)展空間，這也就給二氧化碳檢測裝置的改進(jìn)和發(fā)展提供了巨大的空間。還有就是現(xiàn)在城市污染問題的加劇，二氧化碳在空氣里含量的不斷增加，雖然很多的企業(yè)已經(jīng)積極地來改變現(xiàn)狀，但是實(shí)際的作用還是不明顯的。想要徹底的治理和減小二氧化碳的污染，首席那要做的就是能夠很仔細(xì)很準(zhǔn)確的檢測二氧化碳濃度，也就需要大量的小型二氧化碳檢測設(shè)備。這樣一來本設(shè)計(jì)中這樣的二氧化碳檢測裝置在環(huán)境二氧化碳治理的工作中使用前景也是巨大的。通過這樣的畢業(yè)設(shè)計(jì)，通過大量資料的查詢，也通過老師的指導(dǎo)，真的讓自己對所學(xué)的知識(shí)有了新的認(rèn)識(shí)，也對終身學(xué)習(xí)的理念有了全新的認(rèn)識(shí)。所以設(shè)計(jì)還有許多的缺陷，所學(xué)的知識(shí)也還有很多的欠缺，但是已經(jīng)有了對以后新生活工作的準(zhǔn)備，準(zhǔn)備通過自己的努力去不斷地充實(shí)自己。這樣的一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)對自己的影響