基于单片机煤气检测仪Word文档下载推荐.doc

基于单片机煤气检测仪Word文档下载推荐.doc

《基于单片机煤气检测仪Word文档下载推荐.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机煤气检测仪Word文档下载推荐.doc（43页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

关键词：

单片机；

煤气；

报警；

控制

Abstract

Thegashasbeenanessentialsourceofenergyinourcommonlife,butgasleakeventssometimesoccur,whichbringmanyhiddentroublestohumans’lifesafetyandpropertysecurity.Sohowtopreventgaspoisoningandexplosionscomesintoneeded.Therefore,thegascontrollercameintobeen,whengasleakexceedsthesafetystandards,gasdetectorwillmakeaspotandacousto-opticalarmimmediatelyanddisplaysgasconcentration.Inaddition,thegasdetectorcansendoutsignalstoholdingcontroltheelectromagneticvalvetocutoffgassourceandtheexhaustfantobefree,finallyterminatesthegasaccident,nomatterthereisanyonethereornot.

Thesubjectistodesignakindofgascontrollertodetectwhetherthereisgasleakornot,ifthereissomethingunusual,itcancutoffthegassourcesautomaticallyandventilate.Thisdesignusessinglechipascorecomponent,gassensortodetectgasconcentrationanddisplayitontheLCD.Inaddition,usesgaselectromagneticvalveastheexecutivebodytoopenorclosegassourceandrelaytocontrolshut-downof

accidentssuchasfire,explosion,stranglinganddeathcausedbygasleak.

Thisdesignfinallyfulfilledeveryfunctionthatdesignedaftertesting,thereforerealizingtheconceiveofgascontrollerbasically.

Keywords:

gas;

alarm;

solenoidvalve;

draftfan

引言 1

1系统设计 1

1.1设计任务 1

1.2设计要求 1

2方案论证 1

2.1系统构成方案 2

2.2控制器系统方案 2

2.3A/D转换电路方案 2

2.4显示电路方案 3

2.5人机交流电路方案 3

2.6声光报警电路方案 4

2.7控制电路方案 4

3系统框图及主要部分介绍 4

4硬件电路设计与调试 4

4.1单片机最小工作系统电路 4

4.2数据采集电路 6

4.2.1MQ-5简介 6

4.2.2数据采集电路 8

4.3A/D转换电路 9

4.4人机交流电路 9

4.5显示电路 10

4.6声光报警电路 11

4.7控制电路 11

4.7.1电磁阀控制模块 11

4.7.2风扇驱动模块 12

5软件设计与调试 13

5.1软件设计方法 13

5.2程序流程图 13

5.3电压-浓度曲线的拟合 15

5.4软件部分的调试 20

6测试结果 20

6.1测试仪器 20

6.2煤气控制器的测试 21

6.3CO参数测试 21

7结论 22

谢辞 24

参考文献 25

附录 26

附录一原理图 26

附录二PCB图 27

附录三程序清单 28

桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第38页共38页

引言

近年来，随着生活水平的增高，全国煤气行业发展迅猛，煤气，液化气，天然气等能源已在千家万户得到了广泛的应用。

燃气的普及与应用无疑对改善境质量和提高人们的生活质量发挥了巨大的作用。

然而，由于使用不当或者设备老化等原因导致的燃气泄漏引发的中毒，爆炸，火灾时有发生，直接威胁着人们的生命安全和财产安全，及时发现可燃气体的泄漏将是安全使用可燃气体的一个重要方面。

一般的煤气报警器功能单一，性能稳定性差，必须手动关煤气阀门，在无人的时候还是会引起火灾、爆炸等灾难。

而大型的监控系统价格昂贵，需专门的技术人员管理，不适合家用。

因此，为了防止这类灾难的发生，为了让燃气更好的造福于民，造福于社会，煤气控制系统应运而生。

煤气控制系统的应用减少了各种因燃气泄露而引发的爆炸及火灾等灾难，它具有成本低，性能稳定，可靠性高等特点。

煤气控制系统以单片机为核心，当煤气传感器检测到煤气，其电阻值会随着浓度的变化而变化，从而产生一个电信号，经信号调理电路后转化成电压信号，再经过A/D转化后传给单片机，当空气中的煤气浓度超过警戒值时，单片机驱动声光报警，并且通过自动关闭煤气电磁阀及时切断气源，驱动排风扇进行通风将有毒气体排出室外，从而防止了灾难的发生。

本设计加入了人机交流部分，用户可以根据自身需要设定报警值。

煤气控制器的设计与应用，从根本上解决安全使用燃气的问题，有效避免因燃气泄漏造成的火灾、爆炸、窒息、死亡等恶性事故的发生，可广泛应用于城市安防，小区，工厂，学校，家庭，燃气运输等众多领域。

1系统设计

1.1设计任务

本课题要求设计一款煤气控制器，监控煤气炉附近是否有煤气泄漏现象，如有异常可自动关闭气源并进行通风。

1.2设计要求

（1）选用合适的煤气传感器，对液化气，天然气，人工煤气有较好的灵敏度，探测范围可达300～10000ppm，要求响应时间:

≤10s；

（2）选用合适安装的煤气电磁阀，气体浓度达到设定报警值，就联动关闭气阀；

（3）当气体浓度达到设定报警值，能驱动排风扇通风；

（4）单片机实现数据记录，驱动声光报警；

2方案论证

煤气控制器由MCU模块，数据采集模块，A/D转换模块，人机交流模块，显示模块和控制模块组成。

2.1系统构成方案

（1）方案一

采用NE555时基电路设计,本报警电路由气敏元件QM-N5和电位器RP组成气体检测电路，时基电路555和其他外围元件组成多谐振荡器。

它适用于对可燃性气体的检测、检漏、监控，它的适用范围：

可燃性气体，如天燃气、煤气、液化石油气、氢气、一氧化碳、烯烃类等气体。

因此用QM-N5可作为煤气、可燃气等的检测探头。

（2）方案二

系统以单片机为核心，由MCU模块，数据采集模块，数据处理模块，人机交流模块，声光报警模块和控制模块，采用气敏元件MQ-5采集煤气数据。

当可燃气体浓度超过控制电路设定值时，控制器通过执行机构发出报警信号并关闭阀门，进行通风。

此系统方案简单，具有灵敏度高、稳定性好、响应和恢复时间短等特点。

（3）方案总结

比较以上两种方案，方案一电路结构简单、工作可靠、成本低和易于实现,但该系统功能单一，不能确保在无人的情况下自动切断气源，避免灾难的发生。

方案二硬件资源简洁、价格低廉，系统能将复杂的硬件功能全部采用软件实现，因此系统控制灵活，易于扩展，可以从根本上解决安全使用燃气的问题，有效避免因燃气泄漏造成的火灾、爆炸、窒息、死亡等恶性事故的发生。

2.2控制器系统方案

（1）方案一

采用FPGA,其优点是运行速度快，内部程序并行运行,有处理更复杂功能的能力，但成本也相对高。

（2）方案二

采用AT89S51单片机，AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，其成本相对较低，在设计过程中，只需对其IO口进行操作即可。

（3）方案总结

比较以上两种方案，方案一运行速度快，但是成本高，虽然51单片机运行速度低的多，但是其价格便宜。

该设计是常用的电压采集，对运行速度没有太高的要求，用51单片机完全能完成要求。

2.3A/D转换电路方案

采用积分型AD转换器，其工作原理是将输入电压转换成时间（脉冲宽度信号）或频率（脉冲频率），然后由定时器/计数器获得数字值。

其优点是用简单电路就能获得高分辨率。

采用并行比较型AD转换器，它采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash（快速）型。

其转换速率极高。

（3）方案三

采用逐次比较式A/D转换器，逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。

其电路规模属于中等。

其优点是速度较高、功耗低，在低分辨率（<

12位）时价格便宜，但高精度（>

12位）时价格很高。

（4）方案总结

比较以上三种方案，方案一由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低，电路设计与连接复杂。

方案二虽然转换速率极高，但是电路规模极大，价格也贵，只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。

方案三速度较高，功耗低在低分辨率（<

12位）时价格便宜，因此选用分辨率为8位的ADC0809。

2.4显示电路方案

选用数码管动态显示。

它由单片机实现动态扫描，只需外接少量三极管作为驱动电路，电路简单，便于控制，并且价钱便宜。

但是占