李悦，董莉霞

摘要：该文介绍实现温室有害气体自动监测和蜂鸣器提示报警的温室环境有害气体智能检测和预警系统。自动检测部分就是利用传感器来检测温室环境中的有害气体的浓度，把检测到的结果传送给单片机。在一台单片机内部设置好温度报警阈值，并与输入单片机温度的数值相同进行了比较，当温度超过了预设温度报警阈值时，蜂鸣器自动报警，有害温度和空气浓度的数值就会在 LCD电脑的显示屏上清晰地显示。同时显示出来的还有当前输入单片机内的频率值和有害气体报警范围。该系统还可手动调节报警阈值，调节结果在显示屏上显示极为方便和简单。

关键词：传感器;放大电路;A/D转换;报警系统;温室

中图分类号：TP311   文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）34-0125-02

当下人们在社会日常生活中对于信息质量的高度重视普及程度已经越来越多。在这种情况下，温室被广泛使用，特别是作为生活的一部分。无论是蔬菜种植还是花卉种植，对温室环境的要求都很严格，特别是有害气体的影响尤为明显，因此，温室大棚内适宜的有害气体对蔬菜的正常生长及产量极其重要。在市场上针对这一情况，各企业和制造商开发了多种温室环境的报警系统。温室的大规模广泛使用，它不论是在技术上还是在使用上都得到了很大提高，并日趋成熟。本课题设计的温室环境有害气体监控报警系统，在除能满足对温室实施监控报警外，使用更简单化，并且能保证很好的灵活性，准确性和较低的成本，是建立在目前市场上常用的监控报警系统的基础上，设计出的一款更好的监控报警系统[1]。

1系统方案设计

1.1设计要求

设计一个简单且实用的温室气体质量检测和报警系统，要求可以检测两种以上温室气体质量指标，并且能实时检测显示，超过阈值报警提醒，成本低，性能稳定。

1.2系统的总体框图

该报警器系统总体结构示意图设计如图1所示，该系统以微机单片机为基础和核心与外围控制电路共同实现了信号采集、时刻显示、状态表现、浓度显示、声音报警及闪烁、四个按键输入以及故障自检等多种功能。报警控制系统是采用巡检的一种工作模式，进行两级报警值的控制，发出不同的灯光以及噪声信号[2]。该监控系统中用户应当首先选择一台类型属于采用微機监控系统的新型报警高性能监控单片机，要求能够实现各种类型自动化报警测量，具备高测量精度、功耗低，测量结果准确率高，通用性好，为了尽量保证各种类型报警测试仪表的测量准确性和测量可靠性，而且尽量保证使用软件成本低，体积小，这样就更加安全有利于有效缩短各种报警检测仪表的设计使用维护时间，降低各种类型报警检测仪表的设计制造安装成本。

2 系统硬件设计

2.1传感器

该传感器主要是把空气中有害物质的含量通过转换成电信号而产生的。这项研究的结果使开发一种测量各种气体产生的烟气中气体含量的方法成为可能。由此可以看出，传感器是有害气体检测报警设备的基本部件和中心。所使用的各种传感器在使用现场的影响下，各种环境和大气条件艰苦，尤其是固定式仪器的传感器长期连续工作运行，并限制使用防爆和电源，这样会对有害气体传感器的要求更加严格。

2.2放大电路

因为传感器输出信号通常是低功率的信号（一般小于μv 量级），也必须通过调节电路中的信号电压水平来对其进行非线性的放大和处理，以满足 A / D 转换电路应用对于信号电平的必要，以 LM747J为设计核心的一个集成式运算放大器电路，与电阻电容相互配合来完成对于信号电平的非线性调整和放大。同时，电路也采用外部自动调零的温度控制模式，保证传感器输出信号的精度、可靠性和稳定性[3]。

2.3 A/D转换

鉴于气体传感器输出的是模拟量，需要经过ADC0832模数转换后才能在液晶屏上显示，本论文选用目前流行使用的ADC0832芯片，该芯片操作方便，代码简单，易于操作。

2.4 单片机

单片机就像是一种简称的单片微机，它将一台微机中的大多数计算工具集成到一个独立的单片机上。鉴于考虑到该系统使用所需的程序和数据空间相对较大，因此我们选择了 AT89S52单片机。它采用了一种带有电可摩擦的金属材料，烧录次数更高，而且持续时间也更短，可以给许多其他集成化的应用带来更高的灵活性和更加成本效益的解决方案。

2.5 蜂鸣器报警

报警系统选用的是有源蜂鸣器，高于设定的阈值报警提示，低于阈值停止发声。

3 系统的软件设计

系统采用模块化设计思路，各个模块相互独立，程序模块包括初始化程序，温室中有害气体的数据采集程序，模数转化程序，显示程序和报警程序[4]。模块设计的优点是方便调试、移植和扩展。

3.1系统总体流程图

系统的总体流程图如图2所示：

系统在初始化之后，温室中有害气体的传感器将检测到相应有害气体的数值传递给A/D转换器ADC0832，将模拟量转换成数字量，显示在LCD1602显示屏上，并进行判断是否超过阈值，超过的话则指示灯显示状态且蜂鸣器报警，系统最终报警图如下所示。

4 结语

设计了一套以 AT89S52单片机为基础和核心并通过外接其他芯片的便携式计算机监视和监控系统，利用气体传感器和光触媒技术的操纵机制优势出发，研制和完成了一套适用于室内空气中有害气体的监视和监控的便携式室内有害气体检查监测仪。该检测系统既针对温室内空气中多种有害化学物质的浓度进行了检测，又根据自身检测结果向后继电路发出了相应的报警信息，然后通过控制自动后继电路开始发生相应的动作，而且其稳定性好，精度高，体积小，使用方便。

参考文献：

[1] 贾亮.基于单片机的甲烷浓度检测器设计[D].沈阳：沈阳航空航天大学，2020.

[2] 任天鹏.多功能一氧化碳检测报警装置[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2020.

[3] 黄国凯，张郡夫，吕海玉，等.基于单片机的厨房致癌气体及油温检测系统[J].物联网技术，2020（12）：30-31.

[4] 徐兰.基于单片机的智能温度检测控制系统设计[D].天津：天津工业职业学院，2020.

【通联编辑：梁书】