基于51单片机的矿井安全检测系统

🕗 发布于 2024-09-19 09:30 51单片机 嵌入式硬件 单片机

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

原文地址：https://blog.csdn.net/MGT_9796/article/details/142304058

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