基于红外传感器的二氧化碳浓度的测量

河南工程学院

课程设计

基于红外传感器的二氧化碳浓度测量

（模板）

学生姓名： 马飞虎

学 院： 电气信息工程学院

专业班级： 电子科学与技术1142

专业课程： 光电子设计基础

指导教师： 张秋慧

2014 年 12 月 25日

引言

随着社会经济的发展，人们生活水平普遍提高，瓜果、蔬菜及花卉的社会需求数量和品质要求也不断提高，特别是大中城市需要周年供应新鲜蔬菜，因此农业温室得到迅速发展。二氧化碳气体对农作物的生长起着非常重要的作用。近些年来，我国北方农村形成了以日光温室为主导的农业产业化，因此，为二氧化碳的增施创造了有利的条件。由于不同作物所需的二氧化碳浓度不同，在二氧化碳的增施中又难于控制对其量的排放，所以研制二氧化碳浓度检测器并用于日光温室的农业生产，对提高农业科技含量，促进农业增收，农民增收具有深远的意义。 本论文主要针对温室内二氧化碳浓度、温度以及湿度，设计了日光温室检测系统。综合考虑系统的精度、稳定性以及经济性要求这三个方面之后，确定以AT89C51单片机为控制核心，选用性价比比较高的传感器，来实现对二氧化碳浓度、温湿度的准确检测。针对不同的参数，可以通过键盘人为设定作物所期望的上、下限值。当单片机检测到二氧化碳浓度参数越限时，则启动声光报警，这时检测人员通过主机打开相应的执行机构进行补偿。

1.设计方案

基于红外传感器的二氧化碳浓度测量设计，顾名思义，即该系统实现的功能为对二氧化碳浓度的测试同时在一定情况下进行报警。二氧化碳浓度通过传感器转化成电量信号，再通过单片机进行采集处理。系

统中的核心控制单元为单片机，围绕单片机设计相应系统需求功能模块。

1.1系统需求分析：

系统需求分析主要是通过系统要求实现的功能对个模块部分应该所具备的功能进行分析。

本系统基于AT89C51单片机，实现对于室内二氧化碳的浓度测量及对相应浓度情况下报警。系统的所需要功能有：实现对二氧化碳浓度的测量、相应浓度的报警功能、LCD显示功能、按键控制。对于各部分性能有以下4点要求：

（1） LCD显示正确测量结果，测量结果可调节变化；

（2） 相应情况下二氧化碳浓度下蜂鸣器报警；

（3） 系统具有按键控制功能；

（4） 系统出现异常可以复位。

1.2方案设计

1.2.1数据采集

通过信号采集电路，主要是将二氧化碳浓度值这一非电量信号转化为模拟电信号在转化为能通过单片机处理的数字量。因此前向通道由传感器、信号放大电路和AD转化电路组成。

1.2.2控制部分

本系统中控制信号主要是用来设置相应浓度报警的限值以及 蜂鸣器的报警，根据实际功能的需求，可以通过软件使按键的功能灵活使用，仅需独立按键即可以达到控制功能。

1.2.3显示部分

本设计采用的是1602液晶屏，用以显示所测二氧化碳的浓度。

1.2.4报警部分

本设计报警部分由以蜂鸣器、三极管及电阻构成，由单片机来控制，当二氧化碳浓度达到报警上限时，蜂鸣器发出报警声。

1.3设计框图

（ 未画 ）

2硬件设计

本应用系统硬件电路设计包含4部分内容：一是信号采集部分；二是控制单元部分；三是液晶显示电路；四是报警电路。

（1） 尽可能选择标准化、模块化的典型电路，提高设计的成功率和

结构的灵活性；

（2） 外围电路配置的水平应充分满足应用系统的功能要求；

（3） 硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结果与软件方案

会产生相互影响，考虑但原则是：软件能实现的功能尽可能由软件来实现，以简化硬件结构。但必须注意，由软件实现的硬件功能，其响应时间要比直接硬件响应来的长，而且占用 CPU时间。所以，选择软件方案时，要考虑到这些因素;

（4） 整个系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配；

（5） 单片机外接电路较多时，必须考虑其驱动能力。驱动能力不足

时，系统工作不可靠，解决的办法是增加驱动能力，增设线驱

动器或减少芯片功耗，降低总线负载。

2.1传感器选择及信号采集部分

（1）传感器选择及其性能

（2）放大电路设计

（3）模数转化

2.2控制单元电路

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储

器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高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。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51具有P0、P1、P2、P3四个I/O口。由于外围电路比较多，所以要合理的利用端口，同一个器件尽量使用同一个I/O端口。根据这个原则，各模块应合理分配。

（在设计中at89c51各个端口接法 ）

（相应的原理图 ）

2.3液晶显示部分

（简述1602在电路中的作用及各引脚的作用及接法）

（ 1602液晶模块接口电路图 ）

2.4报警电路

（简述报警电路在设计中的作用及电路图（类似2.3））

3软件设计

（总体简述系统软件应具有的特点 及本设计中软件应

包括的程序模块 ）

3．1主程序流程图

（简述及图）

3.2ADC0809程序设计

（如有 ？简述及图及相应主程序）

3.3液晶显示程序

（简述1602液晶信号处理（可借鉴网上），及各接口的逻辑功能）

（ 流程图及程序 ）

3.4数据处理

（简述如何进行的电压等的转化，相应的处理公式（数据处理程序） （可借鉴网上（基于单片机的二氧化碳浓度测量及播报系统） ） ）

3.5报警处理

（简述报警处理的原理，及信号的变化等） 4调试过程

（ 简述过程）

4.1软件调试

4.1.1液晶显示程序调试

（ 可借鉴）

4.1.2报警程序调试

（可借鉴）

4.1.3其他程序调试

（ 可借鉴 ）

4.2系统测试

（ 可借鉴）

5结论

（ 可借鉴）

6总结

( 可借鉴 )

参考文献

（ 可借鉴 ）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/n1p1.html