stc89c51单片机的氢气泄漏检测系统设计与制作
摘 要本课题的氢气泄漏检测控制系统指的是以单片机芯片作为控制器并结合其他必要功能模块的角色而实现的一种能够实现车间、矿井氢气泄漏量测量、报警、显示等功能的自动控制系统，它的出现和普及大大改变了人们的生活方式，因此本次毕业设计将以单片机控制系统作为研究对象，设计了一款能够实现氢气泄漏检测等功能的电子系统。在硬件系统上使用了目前在大学教学和市场上最受欢迎的51单片机作为控制器芯片，在其片外配置了MQ-8氢气传感器等功能模块；在软件上通过C语言编写了程序代码，并通过Keil软件环境进行了程序代码的优化和编译。在硬件系统和软件系统都设计完毕后，对这款控制系统进行了大量的测试和优化，在测试过程中系统表现出了非常高的稳定性和使用价值，非常适合进行大量生产并逐步取代相关产品。
目录
一、 引言 1
（一） 氢气检测系统发展背景介绍 1
（二） 氢气泄漏检测技术的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 控制器的选取 3
（二） STC89C51单片机 3
（三） MQ8氢气泄漏浓度传感介绍 4
（四） ADC0832模数转换器介绍 5
（五） LCD1602字符点阵介绍 6
（六） 蜂鸣器简介 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 氢气泄漏检测系统的硬件框图设计 8
（二） 最小系统设计 8
1. 时钟电路设计 9
2. 复位电路设计 9
3. 复位电路设计 10
（三） MQ8氢气感电路以及AD转换电路设计 10
（四） LCD1602字符点阵屏幕电路设计 11
（五） 报警电路设计 12
四、 软件系统设计 13
（一） 氢气泄漏检测系统软件流程设计 13
（二） MQ8传感器与ADC0832模数转换流程设计 14
（三） LCD1602字符点阵屏幕驱动流程设计 15
（四） 报警电路工作流程设计 16
（五） 调试 17
总 结 19
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 24
附录四 程序 25
引言
氢气检测系统发展背景介绍
本课题将要介绍一款采用单片机作为主控核心的氢气泄漏检测控制系统，这类系统目前多是由微处理器核心模块、氢气检测传感器、高分辨率模数转换模块、人机交互键盘、高清晰度液晶屏（触摸屏）以及报警器等模块构成，一些高性能的检测系统甚至还配备了无线数据收发部分或者以太网交互模块，将检测到的浓度数据上传到主机进行统一管理和监护。氢气泄漏检测系统最初出现在工业场合，由于当时这种检测系统还不是由控制器进行智能控制，仅仅依靠繁琐的化学方法通过各种反应进行间接测量，没有电气的参与，因此还不能称为一款完整意义上的控制系统。这种化学检测法如今我们称之为传统检测法，它能够实现氢气检测的最基本功能，测试人员能够通过化学反应后的生成物并结合相关的化学反应方程式将待测氢气的浓度进行计算，由于测试人员的水平高低不齐并且测试过程中常常容易掺入影响测试结果的不利因素，因此氢气的测试结果经常不准确并且精确度也不能满足一些要求较高的应用场合。而随着半导体技术发展对传感器技术的支撑，很快用于检测氢气浓度的传感器得到了广泛的研究并迅速投向使用，市场上出现了能够满足不同用户和应用场合的氢气浓度检测传感器，这些种类不同的氢气浓度检测传感器主要体现在检测精度以及检测量程的差异，在结构方面几乎大同小异，其内部核心模块是一片性能能够随氢气浓度快速变化的二氧化矽活着其他类型矽化物，结合必要的电阻电容等基本部件就能够实现一个能够检测氢气浓度的传感器。直到现如今，全球范围内最为先进的氢气浓度检测控制系统也是采用这种传感器作为核心模块，另外结合微处理器作为控制器，配合具有其他功能的模块，就能够实现一款具有高用户体验度的氢气浓度检测系统，这种控制系统相比于传统的检测方法，不但实现了氢气浓度检测的全程自动化，而且检测结果可以清晰的显示给用户并且测试数据可以进行长期保存，这是传统检测方法所无法实现的，另外由于检测过程完全依靠传感器以及微处理器的控制，因此检测精度和准确度得到了保证，其检测结果可以满足各种场合的需求，在这种氢气浓度检测控制系统推向市场后，快速地将传统方法进行了淘汰，只有在学生实验室才能够看到传统检测方法的影子。
氢气泄漏检测技术的国内外发展现状
目前国内外都已充分掌握了对于氢气泄漏检测的方法和技术，实现高精度和高准确度的检测已经不再是关键问题，而主要的矛盾点正聚焦于实现的氢气泄漏检测的网络化以及综合管理化—以太网技术的飞速发展使得对于氢气泄漏的检测可以实现复杂化，检测探头的多点布控、灵活启闭以及对检测点作出快速响应和措施是研究人员的主要研究核心，前不久英国肯特大学的一个研究小组在学术报上刊登了他们的最新研究成果—24点式氢气泄漏检测与管理系统，这款系统不但实现了检测的多点化，更实现了对各点的浓度管理与报警，将其应用于智能楼宇、作业矿井以及车间等现代化建筑将是一个很不错的选择。
本文主要研究内容
本次论文结构安排如下：
第一章为论文设计的绪论部分，对氢气泄漏检测系统的发展背景以及发展现状做了简要介绍，并通过将国内外相关企业、研究小组对该系统的实现程度进行了对比，最终确立了本文的研究目标和指标。
第二章对控制系统的总体设计方案进行了设计，主要对控制系统所使用的控制器、液晶屏、传感器以及其他一些所需器件进行了简要介绍，为下文的软硬件电路设计做了铺垫。
第三章为氢气泄漏检测控制系统的硬件电路设计章节，对51单片机最小系统以及外围电路的详细原理图进行了设计。
第四章为氢气泄漏检测控制系统的软件部分设计，通过对主程序以及子程序的流程图分析来描述系统的设计思路。
下面为本课题将要实现的研究内容：
1、采用C51单片机作为主控器件，并通过C语言进行程序开发，能实现51单片机最小系统的设计，实现对MQ氢气传感器、液晶屏、报警器以及按键等模块的驱动；；
2、使用价格低并且显示效果良好的LCD1602液晶屏作为显示模块，通过驱动LCD1602液晶屏实现对氢气浓度以及报警阀值的显示；；
3、采用+5V直流电压进行系统供电。
4、通过MQ8传感器实现对泄露氢气的浓度检测，并通过ADC0832模数转换器对传感器输出电压的采集，并将采集结果发送给51单片机；
目录
一、 引言 1
（一） 氢气检测系统发展背景介绍 1
（二） 氢气泄漏检测技术的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 控制器的选取 3
（二） STC89C51单片机 3
（三） MQ8氢气泄漏浓度传感介绍 4
（四） ADC0832模数转换器介绍 5
（五） LCD1602字符点阵介绍 6
（六） 蜂鸣器简介 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 氢气泄漏检测系统的硬件框图设计 8
（二） 最小系统设计 8
1. 时钟电路设计 9
2. 复位电路设计 9
3. 复位电路设计 10
（三） MQ8氢气感电路以及AD转换电路设计 10
（四） LCD1602字符点阵屏幕电路设计 11
（五） 报警电路设计 12
四、 软件系统设计 13
（一） 氢气泄漏检测系统软件流程设计 13
（二） MQ8传感器与ADC0832模数转换流程设计 14
（三） LCD1602字符点阵屏幕驱动流程设计 15
（四） 报警电路工作流程设计 16
（五） 调试 17
总 结 19
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参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 24
附录四 程序 25
引言
氢气检测系统发展背景介绍
本课题将要介绍一款采用单片机作为主控核心的氢气泄漏检测控制系统，这类系统目前多是由微处理器核心模块、氢气检测传感器、高分辨率模数转换模块、人机交互键盘、高清晰度液晶屏（触摸屏）以及报警器等模块构成，一些高性能的检测系统甚至还配备了无线数据收发部分或者以太网交互模块，将检测到的浓度数据上传到主机进行统一管理和监护。氢气泄漏检测系统最初出现在工业场合，由于当时这种检测系统还不是由控制器进行智能控制，仅仅依靠繁琐的化学方法通过各种反应进行间接测量，没有电气的参与，因此还不能称为一款完整意义上的控制系统。这种化学检测法如今我们称之为传统检测法，它能够实现氢气检测的最基本功能，测试人员能够通过化学反应后的生成物并结合相关的化学反应方程式将待测氢气的浓度进行计算，由于测试人员的水平高低不齐并且测试过程中常常容易掺入影响测试结果的不利因素，因此氢气的测试结果经常不准确并且精确度也不能满足一些要求较高的应用场合。而随着半导体技术发展对传感器技术的支撑，很快用于检测氢气浓度的传感器得到了广泛的研究并迅速投向使用，市场上出现了能够满足不同用户和应用场合的氢气浓度检测传感器，这些种类不同的氢气浓度检测传感器主要体现在检测精度以及检测量程的差异，在结构方面几乎大同小异，其内部核心模块是一片性能能够随氢气浓度快速变化的二氧化矽活着其他类型矽化物，结合必要的电阻电容等基本部件就能够实现一个能够检测氢气浓度的传感器。直到现如今，全球范围内最为先进的氢气浓度检测控制系统也是采用这种传感器作为核心模块，另外结合微处理器作为控制器，配合具有其他功能的模块，就能够实现一款具有高用户体验度的氢气浓度检测系统，这种控制系统相比于传统的检测方法，不但实现了氢气浓度检测的全程自动化，而且检测结果可以清晰的显示给用户并且测试数据可以进行长期保存，这是传统检测方法所无法实现的，另外由于检测过程完全依靠传感器以及微处理器的控制，因此检测精度和准确度得到了保证，其检测结果可以满足各种场合的需求，在这种氢气浓度检测控制系统推向市场后，快速地将传统方法进行了淘汰，只有在学生实验室才能够看到传统检测方法的影子。
氢气泄漏检测技术的国内外发展现状
目前国内外都已充分掌握了对于氢气泄漏检测的方法和技术，实现高精度和高准确度的检测已经不再是关键问题，而主要的矛盾点正聚焦于实现的氢气泄漏检测的网络化以及综合管理化—以太网技术的飞速发展使得对于氢气泄漏的检测可以实现复杂化，检测探头的多点布控、灵活启闭以及对检测点作出快速响应和措施是研究人员的主要研究核心，前不久英国肯特大学的一个研究小组在学术报上刊登了他们的最新研究成果—24点式氢气泄漏检测与管理系统，这款系统不但实现了检测的多点化，更实现了对各点的浓度管理与报警，将其应用于智能楼宇、作业矿井以及车间等现代化建筑将是一个很不错的选择。
本文主要研究内容
本次论文结构安排如下：
第一章为论文设计的绪论部分，对氢气泄漏检测系统的发展背景以及发展现状做了简要介绍，并通过将国内外相关企业、研究小组对该系统的实现程度进行了对比，最终确立了本文的研究目标和指标。
第二章对控制系统的总体设计方案进行了设计，主要对控制系统所使用的控制器、液晶屏、传感器以及其他一些所需器件进行了简要介绍，为下文的软硬件电路设计做了铺垫。
第三章为氢气泄漏检测控制系统的硬件电路设计章节，对51单片机最小系统以及外围电路的详细原理图进行了设计。
第四章为氢气泄漏检测控制系统的软件部分设计，通过对主程序以及子程序的流程图分析来描述系统的设计思路。
下面为本课题将要实现的研究内容：
1、采用C51单片机作为主控器件，并通过C语言进行程序开发，能实现51单片机最小系统的设计，实现对MQ氢气传感器、液晶屏、报警器以及按键等模块的驱动；；
2、使用价格低并且显示效果良好的LCD1602液晶屏作为显示模块，通过驱动LCD1602液晶屏实现对氢气浓度以及报警阀值的显示；；
3、采用+5V直流电压进行系统供电。
4、通过MQ8传感器实现对泄露氢气的浓度检测，并通过ADC0832模数转换器对传感器输出电压的采集，并将采集结果发送给51单片机；
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