室内一氧化碳浓度检测及报警系统的设计

李凯丽，樊建强，刘 攀，成慧翔

（晋中信息学院，山西 太谷 030800）

随着社会的发展与进步，各种各样的能源被人们开发并利用。但是，有些能源给生活带来便捷的同时，也有可能带来隐患与灾难。目前可燃气体的使用已经涉及到生活的方方面面，特别是对于农村来讲，新型能源的使用，可以减少环境污染，并且可以给人们生活带来很大的便利，然而在实际使用中有可能由于安全防范做得不到位，使得燃气使用过程存在很大的安全隐患。

可燃气体有很多种，例如氢气、一氧化碳、甲烷等。这些气体碰见强烈火花或火光就有可能燃烧甚至爆炸产生巨大的噪声和冲击波，危及生命财产安全。并且当人长时间处于煤气泄漏的密闭空间内，导致呼吸困难心脏骤停，甚至死亡。因此，对于一氧化碳浓度的检测是非常重要、必不可少的。

1 硬件设计

本文设计的一氧化碳浓度检测装置，硬件部分主要包括MQ-2型烟雾传感器、AT89C52型单片机、LCD1602型液晶显示单元、蜂鸣器报警电路。该测量电路可以检测到密闭环境中的一氧化碳浓度并有相应的报警功能，见图1。

MQ-2型烟雾传感器的气敏元件由二氧化锡制成，当检测到一氧化碳时，电导率会发生变化，并通过转换电路，将一氧化碳浓度转换为相应的电信号。

传感器检测到的电压信号，再通过ADC0832进行模数转换，后续进行信号的分析、处理与转换，并将检测到的一氧化碳浓度通过LCD1602液晶显示单元显示。如果检测到的数值大于传感器的设定上限，就会触发警报器报警。采用16个引脚的LCD1602液晶显示单元，可以显示2行数据，第1行显示一氧化碳的浓度，第2行显示设置的测量上限。

图1 一氧化碳浓度检测电路Fig.1 The CO concentration detection circuit

2 软件仿真

对所设计的电路进行仿真，在此使用Proteus软件进行仿真。软件设计过程主要包括主程序和子程序的设定，硬件模块对应的程序，软硬件调试，主要有单片机驱动模块、一氧化碳浓度检测模块、液晶显示模块等。主程序目的是协调各个模块，实现相应的功能，最终目的就是可以检测测试环境中一氧化碳的浓度，并将测试的结果显示在LCD1602显示屏上，如果测试结果超过一定的范围，会触发报警电路，进行报警，以便保护生命财产安全。

实际操作过程中，首先需要用到可变电阻RV1，通过阻值变化来改变上限数值，就可以模拟出不同环境下所检测的结果，再通过对所测结果的分析和总结，得出最佳的结果数据。

也可以更改MQ-2的检测信号，最大值的设定需要根据安全范围作出调整。接下来就是测试，设定报警器检测到一氧化碳浓度最高上限值的程序，了解安全范围内的一氧化碳浓度值，算出达到可以危害人体的数值范围，确定出上限值50×10-6。LCD1602液晶显示单元第一行显示的是测量值，第二行显示的是设定上限。

一般情况下，为了保证安全，需要根据实际情况进行上限值的设定，设定一氧化碳浓度上限值为50×10-6。当开始测试时，假如当前测试环境中一氧化碳浓度显示为60×10-6。超过设定上限50×10-6，会引起报警电路进行报警，如图2所示。

图2 一氧化碳浓度显示电路Fig.2 The CO concentration display circuit

假定信号检测器没有检测到一氧化碳的信号，报警器就会自行开启休眠模式，可以节省能源的消耗。一氧化碳浓度检测过程种可能会存在一定的误差，在不同环境中，如温度和湿度的变化都会对传感器产生影响，这就引起检测结果不准确。因此在使用过程中，要对环境条件进行综合考量。

同时，传感器输出的信号一般情况下比较微弱，也有可能有杂波的存在，使得在检测过程中出现误差，导致误报的情况，因此该电路也需要通过前置放大器、滤波器电路等进行信号处理，最终转换成所需要的信号。

3 结论

在实际生活中，特别是冬天使用煤气的时候，不同位置的一氧化碳浓度也不尽相同，间隔过大报警器也不会检测到相应的信号，就不会触发报警器，如果放置在温度高的四周，又会因为一氧化碳气体增大，触发报警器报警。这样的话就会造成一定的危险，因此合适位置放置一样化碳浓度检测设备也是非常重要的。

通过检测室内一氧化碳浓度检测，可以在日常生产生活中，起到防范作用，并且在浓度超过上限时，触发报警系统进行报警，保障人民生命财产安全。