车载便携式一氧化碳检测仪的设计

材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡，当所处的环境中存在目标气体时，传感器的电导随空气中目标气体浓度的增大而增大，可将电导的变化量转换为与之对应的输出信号[3]。采用高低温循环检测方式，低温（1.5V加热）检测一氧化碳，传感器的电导率随空气中一氧化碳气体浓度增加而增加，高温（5.0V加热）清晰低温时吸附的杂散气体。使用简单的电路即可将电导率的变化，转化为与一氧化碳浓度相对应的输出信号。尽管MQ-7气体传感器探测的范围不是很广泛，但对于一氧化碳浓度灵敏度却很高。

显示模块则采用了OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）。OLED被称为第三代显示技术，不仅更轻薄、能耗低、亮度高、发光率高，并且可以做到弯曲。与传统的LCD显示方式不同，无需背光灯，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光。

报警模块包含声、光双重报警两部分。光报警部分采用LED（Light Emitting Diode，发光二极管）。LED是一种常用的发光元器件，在电路中及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。在现代社会，应用很广泛，如平板显示、交通信号灯、医疗等。声音报警部分则采用的传统的蜂鸣器。常见的蜂鸣器有无源蜂鸣器和有源蜂鸣器。本模块采用的是价格较便宜的无源蜂鸣器。蜂鸣器的电路工作原理图如图2所示。

图2 蜂鸣器原理图

蜂鸣器报警模块为高电平驱动，通过I/O口来驱动该模块，当P口接收的信号为高电平时，三极管导通，蜂鸣器有电流，蜂鸣器便会发出声音，Vcc的电压值不要超过蜂鸣器的极限，否则电路不能正常工作。当P口接收的信号为低电平时，三极管截止，蜂鸣器无电流，蜂鸣器不发出声音。

二、系统软件设计

主程序的流程图如下图图3所示。需要实现的功能有：（1）经单片机处理后的信号转成需要显示的数据并将在OLED屏幕上显示出来。（2）MQ-7一氧化碳传感器的故障检测，如果是传感器发生故障，则在此时绿灯熄灭，黄灯闪亮，提醒车主该系统有传感器发生故障，不能正常工作，需要检修或进行更换。（3）当系统正常工作时，若车内一氧化碳浓度正常时，LED绿灯亮起;若车内一氧化碳的浓度超出阈值，警示灯LED红灯亮起，同时启动蜂鸣器，提醒车主尽快做出相应的防范措施。

图3 主程序流程图

检测部分程序如下：

if（co>50）

{LED1_OFF;

LED3_ON;}//一氧化碳浓度超过50时，绿灯灭，红灯亮，蜂鸣器响起

else if（co<50&&cnt<18&&temp<30）

{LED1_ON;

LED2_OFF;

LED3_OFF;} //正常情况下绿灯亮。

三、电路测试

（一）硬件测试

（1）MQ-7一氧化碳传感器测试。传感器先预热20秒左右，然后接近含较高浓度一氧化碳被测气体，灯亮;将传感器远离被测气体，灯灭，说明传感器能正常工作。在實际的操作中，需要指示灯来显示其处于连接的状态，因此，当电路接通的时候，传感器的指示灯是常亮状态的。通过测试，本模块能正常工作。

（2）蜂鸣器的测试。在本系统中，蜂鸣器要求在车内一氧化碳浓度超过设定值时能及时的报警。在调试的过程中，拿打火机靠近一氧化碳传感器时，当一氧化碳的浓度超过阈值时，蜂鸣器发出声音提醒，所以，本模块调试成功。

（3）OLED显示屏测试。要使OLED上面能显示出传感器检测到的各类数据，必须要经A/D转换之后才传输到OLED模块进行显示，在整个过程中需要软件调试来辅助进行。通过调试最终顺利将所需的信息显示在OLED显示屏上。图4即为OLED正常工作时的顯示屏幕内容。

图4 OLED显示屏测试

（二）系统软件测试

系统软件测试是通过软件开发工具来将编写好的代码运行测试。在本系统软件，使用的是Keil5软件编写，程序语言为C语言。打开Keil5软件，创建新的工程项目，选择好对应的单片机型号，在相应的界面下开始着手程序的编写，通过keil5的运行功能可以检查出程序是否存在语序或逻辑的错误，根据运行后的提示进行修改，完善程序代码。

当程序编译通过后，可使用软件生成hex文件，并通过ISP下载方法将其下载到芯片中，至此程序部分测试完成一半。再通过硬件的各功能模块测试系统的功能指标是否达到。在这个过程当中，遇到的往往都是一些细微的差别，如要求led绿灯亮，但硬件模块展现的却是黄灯在闪，这明显是功能搞反了，一开始认为是两个灯的引脚接错了，但在换了之后却还是没有改变情况，排查了许久，最终还是在代码那里发现了问题。代码的逻辑没问题，也能正常的运行，但却将灯闪与灭对换了。

四、结语

轿车已经进入千家万户，但每年由一氧化碳中毒引发的事故时有发生，本文所设计的一氧化碳检测仪，电路简单，成本低廉，能够准确检测密闭车内的一氧化碳浓度，并能够发出声光两重报警以提醒车主，除了可用于车内，还可以广泛应用于其他可能产生一氧化碳的密闭空间，实用价值较高。

参考文献：

[1]段闪闪，李元帅，万超.温室大棚用CO报警器设计[J].计算机产品与流通，2018（4）：131.

[2]李瑞福.基于单片机AT89C51的一氧化碳浓度检测仪设计[J].软件，2015，36（9）：106-108.

[3]郭全民，马旋坤，王健.室内空气质量测量仪的设计与实现[J].国外电子测量技术，2015，34（1）：52-55.

作者简介：曹灿云（1981-），女，湖南衡阳人，硕士研究生，讲师，广东石油化工学院电子信息工程学院，主要从事电工与电子技术教学与研究。

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