基于51单片机的矿井安全检测系统使用51单片机作为系统主控，LCD1602进行显示同时系统集成了ADC0808和烟雾传感器、甲烷传感器，二者结合测量环境烟雾值，同时使用DHT11温湿度传感器获取环境温湿度值，使用L298N驱动风扇，利用继电器模拟门通风，同时红外传感器检测是否有人在，有人时自动开启灯光进行照明。
一、硬件设计
2、仿真
如下图，这是本次设计电路图，通过Proteus仿真首先继续测试
2、PCB
仿真调试完毕，开始设计本次设计的PCB，原理图和PCB如下：
二、软件设计
1、DHT11
#include "DHT11.h"
sbit Data=P3^0; //数据线
uchar rec_dat[9]; //储存数据
void DHT11_delay_us(uchar n)
{
while(--n);
}
void DHT11_delay_ms(uint z)
{
uint i,j;
for(i=z;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j--);
}
/*
主机（单片机）发送起始信号：
1.主机先拉高data。
2.拉低data延迟18ms。
3.拉高data并延迟等待（通过此操作将单片机引脚设置为输入）。
*/
void DHT11_start()
{
Data=1;
DHT11_delay_us(2);
Data=0;
DHT11_delay_ms(25); //拉低延时18ms以上
Data=1;
DHT11_delay_us(30); //拉高 延时 20~40us，取中间值 30us
}
/*------------------------------------------------
接收八位二进制
------------------------------------------------*/
uchar DHT11_rec_byte() //接收一个字节
{
unsigned char i,dat=0;
for(i=0;i<8;i++) //从高到低依次接收8位数据
{
while(Data); //等待进入低电平
while(!Data); //等待50us低电平过去
DHT11_delay_us(8); //延时60us，如果还为高则数据为1，否则为0
dat<<=1;//移位（低位补零）使正确接收8位数据，数据为0时直接移位
if(Data==1) //数据为1时，使dat加1来接收数据1
dat+=1;
while(Data); //等待数据线拉低
}
return dat;
}
/*------------------------------------------------
接收40bit数据（具体的温湿度）
1.主机先把data线拉高（io设置为输入）。
2.从机把data线拉低，主机读取data线电平，直到低电平结束（大约50us）
从机拉高data线后，延迟40us左右（28~70us之间）主机再次读取data线电平，如果为低电平，则为“0”，如果为高电平，则为“1”。
3.继续重复上述1,2步骤累计40次。
------------------------------------------------*/
uchar T_H;
uchar tem, hum;
void DHT11_receive() //接收40位的数据
{
uchar R_H,R_L,T_L,RH,RL,TH,TL,revise;
DHT11_start();//发送起始信号：
if(Data==0)
{
while(Data==0); //等待拉高
DHT11_delay_us(40); //拉高后延时80us
R_H=DHT11_rec_byte(); //接收湿度高八位
R_L=DHT11_rec_byte(); //接收湿度低八位
T_H=DHT11_rec_byte(); //接收温度高八位
T_L=DHT11_rec_byte(); //接收温度低八位
revise=DHT11_rec_byte(); //接收校正位
DHT11_delay_us(25); //结束
if((R_H+R_L+T_H+T_L)==revise) //最后一字节为校验位，校验是否正确
{
RH=R_H;
RL=R_L;
TH=T_H;
TL=T_L;
}
tem = TH;
hum = RH;
/*数据处理，转换为字符，方便显示*/
//湿度
rec_dat[0]=(RH/10);
rec_dat[1]=(RH%10);
rec_dat[2]=' ';
rec_dat[3]=' ';
//温度
rec_dat[4]=(TH/10);
rec_dat[5]=(TH%10);
rec_dat[6]=' ';
}
}
2、ADC0808
//ADC各个控制引脚
sbit OE = P0^0;
sbit EOC = P0^1;
sbit START = P0^2;
//ADC地址引脚
sbit ADDA = P0^3;
//ADC初始化
void ADC0808_Init()
{
START=0;
OE = 0;
}
//获取ADC值
unsigned int ADC0808_ReadData(unsigned char channel)
{
unsigned char temp=0;
unsigned int dis=0;
if(channel==0){ADDA=0;}
else{ADDA=1;}
START=1;
START=0;
while(EOC == 0);
OE = 1;
temp=P2;
dis = temp*1.0/255*100;
OE = 0;
return dis;
}3、主程序
#include <REGX52.H>
#include "LCD1602.h"
#include "delay.h"
#include "DHT11.h"
#include "KEY.h"
#include "Timer0.h"
//ADC各个控制引脚
sbit OE = P0^0;
sbit EOC = P0^1;
sbit START = P0^2;
//ADC地址引脚
sbit ADDA = P0^3;
//jiang22Q
sbit Motor1 = P3^1;
//电机、led引脚定义
sbit Motor2 = P3^2;
sbit relay = P3^3;
sbit buzzer = P0^6;
sbit Sen = P0^7;
sbit Led = P3^4;
sbit CLK = P0^4;
//ADC初始化
void ADC0808_Init()
{
START=0;
OE = 0;
}
//获取ADC值
unsigned int ADC0808_ReadData(unsigned char channel)
{
unsigned char temp=0;
unsigned int dis=0;
if(channel==0){ADDA=0;}
else{ADDA=1;}
START=1;
START=0;
while(EOC == 0);
OE = 1;
temp=P2;
dis = temp*1.0/255*100;
OE = 0;
return dis;
}
unsigned int Co_val=0;
unsigned char mode=0;
unsigned char keyNum=0;
unsigned char start=0;
unsigned char i=0;
unsigned long val_all=0;
void main()
{
//LCD初始化
LCD_Init();
//ADC0808初始化
ADC0808_Init();
//定时器初始化
Timer0_Init();
//显示提示
LCD_ShowString(1, 1, "CO:");
LCD_ShowString(2, 1, "t:");
LCD_ShowString(2, 7, "h:");
Motor1=0;
Motor2=0;
while(1){
val_all=0;
for(i=0; i<20; i++){
val_all += ADC0808_ReadData(1);
}
//测量PM2.5和甲醛值
Co_val = val_all /20;
//获取温湿度
DHT11_receive();
//湿度过高，开启除湿
if(hum > 60){
Motor1=1;
}
else{
Motor1=0;
}
if(tem >= 30){
Motor2=1;
}
else{
Motor2=0;
}
if(Co_val >= 13){
relay=1;
buzzer=0;
}
else{
relay=0;
buzzer=1;
}
if(Sen==0){
Led=0;
}
else{
Led=1;
}
//显示数据
LCD_ShowNum(1, 5, Co_val, 3);
LCD_ShowNum(2, 3, tem, 3);
LCD_ShowNum(2, 9, hum, 3);
delay(500);
}
}
void Timer0_Routine() interrupt 1
{
TL0 = 0xFF; //设置定时初始值
TH0 = 0xFF; //设置定时初始值
CLK = ~CLK;
}
三、项目演示
程序运行，LCD显示温湿度、烟雾、甲烷信息。
将手放置再红外上，led灯亮起，这时表示有人。
用手捂住DHT11，温度会上升，当温度超过阈值，风扇进行转动
使用点燃纸巾的纸巾，放置再烟雾传感器上，继电器滴答一下，表示已经开门通风。
四、项目总结
本次设计使用51单片机实现了一个矿井安全检测，实现了实时检测气体状态，并实行自动开窗等，LCD实时显示数据，同时有检测人员状态而开灯的功能，详情参考我的bilibili:
基于51单片机的矿井安全检测系统_哔哩哔哩_bilibili
