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摘要： 本项目是利用CO气体报警器的A/D转换原理，将被测模拟量转换成数字量，并用数字方式显示出测量结果。采用ADC0809对输入模拟信号进行转换，控制核心STC89C51单片机对转换的结果进行运算和处理，最后驱动LCD1602显示数字信号，并将数值与设定值做比较控制声光报警模块。
關键词：CO气体；报警；STC89C51
1 引言
液化气、煤气进入家庭为人们带来了方便，改善了城市环境，但同时也给人们带来了潜在的危险，CO就是最重要的危险源。因此，实时、准确的测出这些场合CO的浓度，对有效防止CO中毒、火灾的早期预测预报、保障工业安全生产等方面具有十分重要的意义[1]。
2 整体设计方案
本课题主要是实现CO浓度监测及超过上下限时的报警与控制，下面分别对系统功能要求、系统技术要求及系统实现方案总体阐述。本系统的研制主要包括以下几项功能：（1）实时监测环境中CO的浓度，并在上位机界面显示其浓度；（2）当环境CO浓度过大时，报警器要进行灯光报警，同时继电器吸合，控制排气扇工作，降低环境CO浓度值。
3 系统的硬件设计
3.1 主控电路
STC89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有4K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案[2]。
3.2 CO气体检测电路的设计
本设计使用的是MQ-7型气体传感器，它用于以CO为主要成分的气体的测量，而且它抗干扰能力强，水蒸气、烟等干扰气体对它的影响小。MQ-7传感器检测到CO会改变自身电阻值，CO浓度越大其自身电阻越小。电路中，IN为ADC0809的模拟量输入端，当CO浓度越大时其输入电压越大。通过以上电路将电压信号送至ADC0809，将模拟信号转换成数字信号给单片机，单片机再做出相应的动作。
3.3 声光报警提示电路
因为在单片机复位启动时其I/O口会输出一个短暂的高电平，如果使用NPN型三极管会使电路产生误操作，所以本电路使用PNP型三极管[3]。Q1起开关作用，其基极的低电平使三极管饱和导通，使蜂鸣器发声；而基极高电平则使三极管关闭，蜂鸣器停止发声。
4 系统的软件设计
4.1下位机系统仿真
利用Keil C51编译程序，将编译结果加载到Proteus所画仿真图中，运行仿真。因为MQ-7传感器为电阻性元件则在仿真中利用滑动变阻器代替。
proteus仿真画，实时显示当前的浓度值，共有1个报警值，默认开机时报警值是25，当浓度值小于25时，绿灯闪烁，继电器断开，当浓度值大于25时，红灯闪烁，继电器吸和，控制排气扇工作。
4.2上位机设计展示
在串口通信中，通过编写单片机程序知道，我们应对如下参数进行设置：波特率、数据位和停止位、奇偶校验位。同时在编写中还要考虑其串口的通讯方式。
5 系统调试与实物展示
系统各硬件的检测及控制性主要包括了各主要模块的功能性验证，即传感器电路、键盘电路、LED显示等电路各自可以正常工作。同时为了保证各硬件控制性，利用主控芯片STC89C51完成对各部分硬件电路控制性的测试，保证硬件电路各个环节工作正常。系统主控硬件电路的通信性能调试主要是对RS-232电路进行调试和测试，保证通信正常。
6 结论
本次设计的CO气体报警器以STC89C51为主芯片，当ADC0809的输入电压为5 V时，输出数字量值为FFH，故最大分辩率为0.0196V。如果要获得更高的精度，需采用高于8位的A/D转换器。本设计的显示偏差，可以通过校正0809的基准参考电压来解决，或用软件编程来校正其测量值。总体来讲本次设计具有电路简单、成本相对低、精度较高、速度快和性能稳定等特点。
参考文献：
[1] 刘艳华.室内空气质量检测与控制[M].北京：化学工业出版社，2013.
[2] 余锡存，曹国华.单片机原理及接口技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2007.
[3] 童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006.
關键词：CO气体；报警；STC89C51
1 引言
液化气、煤气进入家庭为人们带来了方便，改善了城市环境，但同时也给人们带来了潜在的危险，CO就是最重要的危险源。因此，实时、准确的测出这些场合CO的浓度，对有效防止CO中毒、火灾的早期预测预报、保障工业安全生产等方面具有十分重要的意义[1]。
2 整体设计方案
本课题主要是实现CO浓度监测及超过上下限时的报警与控制，下面分别对系统功能要求、系统技术要求及系统实现方案总体阐述。本系统的研制主要包括以下几项功能：（1）实时监测环境中CO的浓度，并在上位机界面显示其浓度；（2）当环境CO浓度过大时，报警器要进行灯光报警，同时继电器吸合，控制排气扇工作，降低环境CO浓度值。
3 系统的硬件设计
3.1 主控电路
STC89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有4K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案[2]。
3.2 CO气体检测电路的设计
本设计使用的是MQ-7型气体传感器，它用于以CO为主要成分的气体的测量，而且它抗干扰能力强，水蒸气、烟等干扰气体对它的影响小。MQ-7传感器检测到CO会改变自身电阻值，CO浓度越大其自身电阻越小。电路中，IN为ADC0809的模拟量输入端，当CO浓度越大时其输入电压越大。通过以上电路将电压信号送至ADC0809，将模拟信号转换成数字信号给单片机，单片机再做出相应的动作。
3.3 声光报警提示电路
因为在单片机复位启动时其I/O口会输出一个短暂的高电平，如果使用NPN型三极管会使电路产生误操作，所以本电路使用PNP型三极管[3]。Q1起开关作用，其基极的低电平使三极管饱和导通，使蜂鸣器发声；而基极高电平则使三极管关闭，蜂鸣器停止发声。
4 系统的软件设计
4.1下位机系统仿真
利用Keil C51编译程序，将编译结果加载到Proteus所画仿真图中，运行仿真。因为MQ-7传感器为电阻性元件则在仿真中利用滑动变阻器代替。
proteus仿真画，实时显示当前的浓度值，共有1个报警值，默认开机时报警值是25，当浓度值小于25时，绿灯闪烁，继电器断开，当浓度值大于25时，红灯闪烁，继电器吸和，控制排气扇工作。
4.2上位机设计展示
在串口通信中，通过编写单片机程序知道，我们应对如下参数进行设置：波特率、数据位和停止位、奇偶校验位。同时在编写中还要考虑其串口的通讯方式。
5 系统调试与实物展示
系统各硬件的检测及控制性主要包括了各主要模块的功能性验证，即传感器电路、键盘电路、LED显示等电路各自可以正常工作。同时为了保证各硬件控制性，利用主控芯片STC89C51完成对各部分硬件电路控制性的测试，保证硬件电路各个环节工作正常。系统主控硬件电路的通信性能调试主要是对RS-232电路进行调试和测试，保证通信正常。
6 结论
本次设计的CO气体报警器以STC89C51为主芯片，当ADC0809的输入电压为5 V时，输出数字量值为FFH，故最大分辩率为0.0196V。如果要获得更高的精度，需采用高于8位的A/D转换器。本设计的显示偏差，可以通过校正0809的基准参考电压来解决，或用软件编程来校正其测量值。总体来讲本次设计具有电路简单、成本相对低、精度较高、速度快和性能稳定等特点。
参考文献：
[1] 刘艳华.室内空气质量检测与控制[M].北京：化学工业出版社，2013.
[2] 余锡存，曹国华.单片机原理及接口技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2007.
[3] 童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2006.