基于单片机的CO2浓度检测与显示系统设计

西安建筑科技大学课程设计（论文）I基于单片机的CO2浓度检测与显示系统设计设计总说明随着社会经济的发展，人们生活水平普遍提高，对空气品质要求也不断提高，特别是大中城市空气污染严重。二氧化碳气体对人和人农作物的生活生长起着非常重要的作用。所以言之CO2研究检测装置是非常必要的，对我们人的健康和农作物的生长考价值，不同植物对CO2的浓度需求也不尽相同。本论文主要针对空气中二氧化碳浓度设计检测系统。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AT89S52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的准确检测。本设计共有三部分组成，用CO2浓度传感器TGS4160检测CO2浓度，控制单元用AT89C51单片机，显示模块用LED数码管。整个系统具有易于操作、运行可靠、便于扩充等特点。系统体积小，操作简单，灵活性强，针对不同环境、不同作物的不同要求，可以随时随地修改极限报警值。该系统具有功能强成本低的特点，适合在各种环境进行检测。关键字：AT89C51，TGS4160，CO2浓度，LED西安建筑科技大学课程设计（论文）IICO2concentrationdetectionbasedonsinglechipmicrocomputeranddisplaysystemdesignDesignDescriptionWiththedevelopmentofsocialeconomy,thegeneralimprovementofpeople'slivingstandard,theairqualityrequirementsareconstantlyimprove,especiallyinlargeandmedium-sizedcitiesairpollutionisserious.Carbondioxidegastohumancropsgrowthplaysaveryimportantroleoflife.SotheresearchofCO2detectiondeviceisverynecessary,andthegrowthofcropstothehealthofourpeopletestvalue,differentplantshavedifferentdemandsfortheconcentrationofCO2.Thispapermainlyinviewofthedesignofcarbondioxideconcentrationintheairsystem.Consideringtheprecisionofthesystem,stability,andeconomicalrequirementsafterthethreeaspects,determinetheAT89S52singlechipmicrocomputerascontrolcore,withhighcostperformancesensors,toachieveaccuratedetectionoftheconcentrationofcarbondioxide.Thedesignofatotalofthreeparts,withCO2concentrationsensorTGS4160detectCO2concentration,thecontrolunitwithAT89C51,LEDdigitaltubedisplaymodule.Thewholesystemiseasytooperate,reliableoperation,easytoexpand,etc.Systemofsmallsize,simpleoperation,strongflexibility,accordingtodifferentenvironment,thedifferentrequirementsofdifferentcropscanbemodifiedatanytimeandplacelimitalarmvalue.Thissystemhasthecharacteristicsofstrongfunctionoflowcost,suitableforallkindsoftestingenvironment.Keywords：AT89C51，TGS4160，CO2Concentration，LED西安建筑科技大学课程设计（论文）I目录1绪论..............................................................11.1研究目的和意义...............................................11.2国内外发展状况...............................................11.2.1国外发展现状...........................................11.2.2国内发展现状...........................................21.3课题的主要内容及研究意义.....................................32系统总体方案的设计................................................42.1系统设计特点和设计思路.......................................42.1.1系统设计特点...........................................42.1.2设计思路...............................................42.2主要元器件选择...............................................52.2.1传感器选择.............................................52.2.2单片机选择.............................................62.2.3显示模块...............................................72.3CO2浓度测量的意义...........................................83.系统硬件设计......................................................93.1电源模块设计.................................................93.2单片机.......................................................93.2.1AT89C51单片机介绍.....................................93.2.2最小系统设计..........................................103.3CO2检测电路设计............................................123.4报警电路设计................................................133.4.1报警电路介绍..........................................133.5显示模块设计................................................143.6A/D转换电路设计............................................14西安建筑科技大学课程设计（论文）II3.6.1AD7705简介...........................................153.6.2A/D转换电路..........................................164.系统的软件设计...................................................184.1系统总流程图................................................184.2A/D转换流程图..............................................184.3测CO2子程序流程图..........................................195.总结.............................................................21致谢...............................................................22参考文献...........................................................23附录...............................................................24西安建筑科技大学课程设计（论文）第1页共39页1绪论1.1研究目的和意义随着社会经济的发展，人们生活水平普遍提高，对空气品质要求也不断提高，特别是大中城市空气污染严重。二氧化碳气体对人和人农作物的生活生长起着非常重要的作用。所以言之CO2研究检测装置是非常必要的，对我们人的健康和农作物的生长考价值，不同植物对CO2的浓度需求也不尽相同。中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。例如：二氧化碳浓度、空气的温度等。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。本论文提出一种以AT89S52单片机为核心的检测器，主要是为了对日光温室内二氧化碳浓度、温度以及湿度进行有效、可靠地检测而设计的。1.2国内外发展状况1.2.1国外发展现状西方发达国家在现代温室测控技术上起步比较早。20世纪60年代，生产型的高级温室开始应用于农业生产，奥地利首先建成了番茄生产工厂，70年代后荷兰、日本、美国、英国、以色列等国家的温室园艺迅猛发展，温室设施广泛应用于园艺作物生产、畜牧业和水产养殖业。随着计算机技术的进步和智能控制理论的发展，近百年来，温室大棚作为设施农业的重要组成部分，其自动控制和管理技术不断得以提高，在世界各地都得到了长足的发展。特别是二十世纪70年代电子技术的迅猛发展和微型计算机的出现，更使温室大棚环境控制技术产生了革命性的变化。80年代，随着微型计算机日新月异的进步和价格大幅度下降，以及对温室控制要求的提高，以微机为核心的温室综西安建筑科技大学课程设计（论文）第2页共39页合环境控制系统，在欧美得到了长足的发展，并迈入了网络化，智能化阶段。目前，国外现代化温室的内部设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准。温室内的各环境因子大多由计算机集中控制，检测传感器也较为齐全，如温室内外的温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度、营养液浓度等，由传感器的检测基本上可以实现对各个执行机构的自动控制，如无级调节的天窗通风系统，湿帘与风扇配套的降温系统，由热水锅炉或热风机组成的加温系统，可定时喷灌或滴灌的灌溉系统，二氧化碳施肥系统，以及适用于温室作业的农业机械等。计算机对这些系统的控