**单片机设计介绍，基于单片机的便携式瓦斯检测仪系统设计

文章目录

• 一 概要
• 二、功能设计
• • 设计思路
• 三、 软件设计
• • 原理图
• 五、 程序
• 六、 文章目录

一 概要

  基于单片机的便携式瓦斯检测仪系统设计是一个针对煤矿等工业环境中瓦斯气体浓度检测的重要项目。以下是该设计的概要：

一、系统总体设计

本系统主要由瓦斯检测电路、按键电路、LCD显示电路、报警电路和单片机主控电路组成。单片机作为核心控制器，负责接收瓦斯检测电路的信号，处理数据，并通过LCD显示电路实时显示瓦斯浓度值。用户可以通过按键电路设置瓦斯浓度的上下限报警值，当瓦斯浓度超过设定的阈值时，报警电路将触发报警。

二、硬件设计

单片机主控电路：作为整个系统的核心，负责整合各功能电路，完成数据的采集和处理，并发出报警指令。选择适合项目需求的单片机型号，并设计相应的外围电路。
瓦斯检测电路：采用专业的瓦斯传感器，将瓦斯浓度转换为电信号输出。传感器应具有高灵敏度、快速响应和低误报率等特点，以确保检测的准确性。
按键电路：设计包含上下限设置键、确认键等功能的按键电路。用户可以通过按键设置瓦斯浓度的上下限报警值，并进行确认操作。
LCD显示电路：用于实时显示瓦斯浓度值和报警状态等信息，提供直观的视觉反馈。
报警电路：当瓦斯浓度超过设定的阈值时，触发报警电路，通过声光报警等方式提醒用户注意安全。
三、软件设计

软件设计主要包括系统初始化、瓦斯浓度检测、按键扫描与处理、LCD显示更新以及报警控制等功能。系统上电后，首先进行初始化设置，然后进入正常工作状态。单片机不断读取瓦斯传感器的数据，经过处理后实时显示在LCD上。同时，系统实时检测按键输入，根据用户的设置调整报警阈值。当瓦斯浓度超过设定值时，系统立即启动报警电路，发出声光报警。

四、优化与扩展

为了提高系统的稳定性和可靠性，可以考虑加入温度补偿、湿度校准等功能，以减小环境因素对检测结果的影响。此外，还可以根据实际需求添加其他扩展功能，如数据存储、无线通信等，以便更好地满足现场应用的需求。

综上所述，基于单片机的便携式瓦斯检测仪系统设计能够实现瓦斯浓度的实时检测、报警和显示功能，为煤矿等工业环境的安全生产提供有力保障。

二、功能设计

基于单片机的便携式瓦斯检测仪系统设计 实现功能：瓦斯气体检测，并可以通过按键设计上下限报警，LCD实时显示瓦斯浓度值。

包含的电路有：瓦斯检测电路，按键电路，lcd显示电路，报警电路，单片机主控电路。

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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六、 文章目录

目 录

摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25