家用燃气报警器毕业设计论文Word文件下载.doc
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测控系
专业:
测控技术与仪器
班级:
测控08-1
指导教师:
高级实验师
二0一二年六月
内蒙古工业大学本科毕业设计说明书
摘要
燃气(人工煤气、天然气)的普及,为市民提供了方便,也提高市民的生活质量,但是任何事物都有它的两面性,在使用燃气的过程中,因燃气泄漏等原因造成的燃气爆炸、中毒等意外事故时有发生,给人们的生命和财产安全带来了严重的威胁,因此安全使用燃气,是不可忽视的一个重中之重的工作。
家用燃气泄漏报警装置能有效监测环境中可燃气体(如CH4)的浓度,一旦其浓度超出报警限定值,就能发出声光报警信号,并且能随着浓度的增加报警音量逐渐加大,能及时起到安全防范的作用。
本设计所研究的可燃性气体报警系统包括:
气体信号采集电路、调理电路、模数转化电路、单片机系统电路、报警电路组成,首先利用传感器对可燃气体浓度信号进行监测并且转变成电压信号,选择合适的放大电路,将电压放大到A/D所要求的电压,经过模数转换,将检测的电压值送入单片机,在单片机内完成与设定的电压信号进行比较,当气体浓度超标时,驱动声音和灯光报警。
关键词:
传感器;
报警器;
单片机
Abstract
WiththepopularityofGas,forexample(artificialcoalgas,naturalgas),Itisprovideaconvenienttocitizensandimprovethequalityoflives,Buteverycoinhasitstwosides,attheuseofgasintheprocess,gasexplosioncausedbygasleak,Sothatpoisoningandotheraccidentshaveoccurred,Itisharmforpeopleandpropertyandbringstheseriouslythreattothesafeuseofgasatthesametime,TheDomesticgasleakagealarmdevicecaneffectivelymonitortheenvironmentofcombustiblegases(suchasCH4)leakage,Onceitsconcentrationbeyondthealarmlimitvalue,cansendoutsoundandlightalarmsignals,andwiththeincreasingconcentrationofalarmvolumeincreasedgradually,Thealarmplaysasignificantrole.thesensorespeciallygassensorsusageanduseresearchareneeded.
Thedesignandresearchofthefamilygasalarmsystemincludes:
gassignalacquisitioncircuit,analog-to-digitalconversionelectriccontrolcircuit,Thesignalsaremonitoredandconvertedintovoltagesignal,selecttheappropriateamplificationcircuit,thevoltageamplificationtotherequirementoftheA/Dvoltage,afteranalog-digitalconversion,thedetectedvoltagevalueintothemicrocontroller,intheMCUcompletedwithinthevoltagesignaliscomparedwiththeset,whenthegasconcentrationexceedthestandard,drivethesoundandlightalarm.
Keywords:
sensor;
alarm;
SCM
目录
引言 1
第一章概述 2
1.1家用燃气泄露报警的概述 2
1.2家用燃气泄露报警的发展 2
1.3家用燃气泄露报警研究的目的与意义 3
第二章燃气检测传感器的选择 4
2.1气体传感器的选型 4
2.1.1气体传感器介绍 4
2.2.2气体传感器的主要参数和特性 7
2.2.2气体传感器的选定 8
2.2.3MC101介绍 8
第三章家用燃气泄露报警装置的硬件部分设计 11
3.1系统硬件电路总体设计 11
3.2家用燃气报警器的功能 11
3.2.1声光报警功能 11
3.2.2标准工作条件 11
3.2.3外围接口电路的设计 16
3.2.4A/D转换主要技术指标 18
3.2.5单片机与ADC0808接口电路 18
3.2.6串口转并口芯片74HC164 19
3.2.7数码管显示 20
3.2.8声音灯光报警电路 22
3.3总电路设计 22
第四章燃气泄漏报警系统的软件部分设计 24
4.1软件设计重要性 24
4.2主程序设计流程图 24
4.3软件设计的子程序基本思想 28
4.3.1A/D转换 28
4.3.2浓度转换 29
4.3.3数码显示 30
结论 32
谢辞 33
参考文献 34
图表清单
表2-1各种气体传感器可检测的气体种类 7
表2-2MC101技术指标 8
图2-1灵敏度特性图 9
图2-2响应恢复特性图 9
图2-3输出信号随环境温度的变化图 9
图2-4输出信号随环境温度的变化图 10
图2-5输出信号随工作电压的变化图 10
图2-6输出信号随工作电压的变化图 10
图2-7传感器基本测试电路图 10
表3-1地址选通输入端 17
表3-2引脚说明 20
表3-3功能表 20
图3-1燃气报警系统结构框图 12
图3-2AT89C51单片机 12
图3-3时钟和复位电路 15
图3-4电源电路电路、信号采集及放大电路 16
图3-5ADC0808引脚图 17
图3-6单片机与0808接口电路 19
图3-774HC164 19
图3-8数码管显示图 21
图3-9声音灯光报警电路 22
图3-10燃气报警系统总电路图 23
图4-1主程序流程图 25
图4-2A/D转换程序流程图 28
图4-3浓度转换流程图 29
图4-4数码管显示流程图 30
引言
随着我国燃气的变革及西气东输工程的进行,目前家家户户做饭离不开煤气、天然气,一旦泄露后果不堪设想,每年,因煤气泄漏引发的中毒事件,或因室内燃气泄漏浓度过高引起的爆炸,类似的事件也不少见。
该设计装置可避免悲剧的发生,同时它又非常实用,具有良好的市场前景。
本设计是一种实用的燃气泄漏报警装置,首先是气体浓度检测,并对气体浓度信号进行放大处理,经过A/D转换,将转换后的数字信号送入单片机,由单片机系统完成对气体浓度的显示以及报警功能,报警电路由蜂鸣器和二极管组成,显示电路由7407反相器驱动显示。
家用燃气的主要成分是CH4,设计中传感器的选择是首要任务,经过市场调查,选取灵敏度高和性价比比较高的MC101传感器。
在产品技术含量上,国内产品和国外产品差别不是很大,在一些指标上也有一定的超越,但是产品的大规模化生产才刚起步,需要积累经验和技术,所以在产品的一致性和长期稳定性存在差距,国内正在扩大发展大型企业和集团,以便带领国内企业冲击国外市场。
33
第一章概述
1.1家用燃气泄露报警的概述
燃气泄漏报警器是非常重要的燃气安全设备,它是安全使燃气的不可或缺一道保护。
本设计中传感器的选择和单片机是设计的核心,可燃气体报警器的探测可燃气体的传感器主要有氧化物半导体型、催化燃烧型、热线型气体传感器,还有少量的其他类型,如化学电池类传感器。
这些传感器都是通过对周围环境中的可燃气体的吸附,在传感器表面产生化学反应或电化学反应,造成传感器的电物理特性的改变、经过单片机处理后实现报警功能。
燃气泄漏报警器由气体传感器探测周围环境中的低浓度可燃气体,通过信号采样电路,将探测信号用模数转化电路转换成单片机可识别的数字量,当可燃气体浓度超过单片机控制设定的值时,控制器通过执行器或执行电路发出声光报警信号。
1.2家用燃气泄露报警的发展
目前,气体传感器的集中表现为:
一是提高传感器灵敏度和工作性能,降低功耗和成本,缩小尺寸,简化电路,与应用整机相结合,这也是气体传感器一直追求的目标,如日本费加罗公司提出了检测(0.1-10*106硫化氢低功耗气体传感器,美国GneralMonitors公司在传感器中嵌入微处理器,实现了多功能化,智能化,气敏元件传感器作为新型气敏传感器在国家列为重点支持发展的情况下,国内已有一定的基础现状是:
①烧结型气敏元件仍是市场的主流。
②在工艺方面引入了表面掺杂、表面覆膜以及制作表面催化反应层和修隔离层等工艺。
③低功耗气敏元件已从产品研究进入中试。
④国内气敏元件传感器产量已经超过“九五”初期的400万支。
总的说来,我国的安防报警产品才刚刚起步,无论从产品的技术含量、产品系列完整性、使用性、还是社会影响程度都是相当低的。
国外的产品和品牌占领了我国的大部分市场,所以我们应该抓住机遇,迎接挑战,庆幸的是国营企业,民营企业经过几次产品的更新换代,为安防报警产品的技术提供了新的活力与动力,随着更多企业更大程度的投入安防产品的开发,使得我们夺回了很多产品的国内市场,同时也整装待发,向海外市场提出挑战。
1.3家用燃气泄露报警研究的目的与意义
燃气的泄露,给市民的生活带来了不便,严重影响了生命安全,如果采用燃气报警就能得到及时的警钟,有关部门专家经过长期测试,燃气报警器能防止泄露造成的事故发生的有效率达95%以上。
面对这种隐形杀手的威胁,因此,无论是从中国企业的发展战略,还是为了维护家家户户一个平安的生活切身利益,都急需探究一款高效稳定的安防产品。
在改革开放的30多年间,我国有很多企业不断发展壮大,已成为具有世界竞争力的世界级企业,但也有很多以前成功的企业现在却失败了,总结我国成功企业战略管理的成功经验,分析失败企业的教训,加以推广,对于解决我国企业当前和未来所面临的问题与挑战,单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛,燃气泄漏则是人们日长生活中需要测量和控制的一个重要问题,为了防止中毒事件再次发生,利用单片机系统进行有效的预防对策。
所以提高新的燃气报警产品有重要的实践意义,怎样防止煤气中毒与爆炸已成为人们的迫切需要。
只有这样才能够在解释中国情景上形成新的理论,丰富或者补充国际上对新兴市场、经济带来的挑战。
第二章燃气检测传感器的选择
2.1气体传感器的选型
气体传感器是能将被测气体的浓度、类别和成分按一定规律转换成一定关
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