基于单片机的多路报警器设计副本.docx

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基于单片机的多路报警器设计副本

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基于单片机的多路报警器设计副本

本科毕业设计

基于单片机的多路报警器设计

摘要

随着科学技术的日新月异，人类社会取得了很大的进步。

在生活、工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等领域，经常都需要对环境中的温度、湿度、光照强度、气体等环境参数进行检测及控制。

而且随着可燃可爆性气体种类和应用范围的增加，贮气仓库内的气体泄漏、火灾爆炸事故日益增多。

从安全、环保及经济等方面上考虑，研制一种实用的多路报警系统是非常必要的。

基于这个需求，本设计利用传感器对环境中的温湿度以及可燃气体进行检测，当这些参数不符合预定设置的参数值时，就会自动报警。

系统选用MQ_2气体传感器对现场可燃性气体浓度进行检测，选用AM2301温湿度传感器对温度和空气湿度进行检测，采用功能和性价比较高的AVRATmega16单片机作为中央处理单元，对环境参数进行采集处理并产生自动报警。

本设计可以检测空气中以烷类气体为主的多种可燃性气体的浓度，以及空气温湿度，当达到预先设定的上限或下限报警设定值时，发出声音报警信号，以提示操作人员采取安全对策或自动控制相关安全装置。

该报警器可以实时、准确检测可燃性气体以及温湿度并且可以长时间可靠无误的报警，具有很广泛的应用前景和推广价值。

关键词：

可燃气体温湿度单片机报警器

Multi-wayAlarmBasedonMCU

ZengXiaoling

（CollegeofEngineering,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642,China）

Abstract:

Withtheadvancesofscienceandtechnology,humansocietyhasmadegreatprogress.Inlife,industrialandagriculturalproduction,weather,environmentalprotection,defense,research,aerospaceandotherfields,oftenwantodetectandcontroltheenvironmentalparameterssuchastemperature,humidity,lightintensity,gasconcentration.Andwiththeincreaseofkindandrangeofcombustibleandexplosivegas,thenumberofgasleak,fireandexplosionintheairstoragewarehouseincreasing.Bebasedonsecurity,environmentalandeconomicconsiderations,developedapracticalmulti-channelalarmsystemisnecessary.

Baseonthisdemand,thisdesignusesasensortodetecttemperature,humidityandcombustiblegas,whentheseparametersdonotmeetthepre-determinedparametervalues,itwillautomaticallyalarm.UseMQ_2gassensorforcombustiblegasconcentrationdetection,AM2301temperatureandairhumiditysensorfortemperatureandairhumiditytesting,functionalityandcost-effectiveAVRATmega16microcontrollerasacentralprocessingunit,tocollectingandprocessingenvironmentalparametersandalarmautomatically.

Thedesigncandetecttheconcentrationsofavarietyofcombustiblegassuchasn-hexane,aswellastemperatureandhumidity,whentheyreachesthepre-setupperorlowerlimitalarmsettingvalues,itwillsendoutthesoundalarmsignalthatpromptstheoperatortotakesafetymeasuresorautomaticcontrolsafetydevices.Thealarmsystemcanaccuratelydetectcombustiblegasinrealtime,aswellastemperatureandhumidity,andcanreliablyandcorrectlyworkforalongtime.Ithasaverybroadapplicationprospectsandpromotionvalue.

Keywords:

flammablegastemperatureandhumiditysingle-chipmicrocomputeralarm

华南农业大学本科生毕业设计成绩评定表

1前言

课题研究的背景

随着石油化学工业的发展，易燃、易爆以及有毒等气体的种类和应用范围都有所增加。

液化石油气、天然气、煤气等这些气体主要含有烷类、烃类、烯类、醇类、苯类以及一氧化碳、氢气等成分，都是易燃、易爆、有毒、有害的气体。

它们易流动、易燃烧，在生产、输送、贮存和使用这些气体的过程中，如违反操作规程或者设备密封质量不好，都有可能发生这些可燃气体泄漏的现象。

当与空气混合后的混合物达到一定的浓度时，就是一种极具爆炸性的混合物，遇到火源就会发生剧烈的化合反应，产生大量的热，然后燃起大火，进而酿成火灾或爆炸事故，给国家和人民的生命财产造成损失。

在国内由于燃气泄漏所引发的爆炸、中毒和火灾等事故也经常发生，这在某种程度上增加了城市的不安全和不稳定因素。

为了防止类似的悲剧不断上演，只有利用先进的科学技术。

研制先进的、可靠的安全监测仪表，严密而且实时监测环境中的可燃性气体的浓度，及早发现事故存在的隐患，及时采取有效的措施，将事故消灭在酿成恶果之前，这样才能确保安全生产，居民的人身财产安全也才能有保证。

但是现在国内使用的报警控制器，许多产品使用时间过长，产品老化严重，技术指标达不到标准，报警器的性能也不稳定。

有些是保养不当，如电池流水腐蚀仪器，或蓄电池损坏而使报警器不能工作；有些是因使用不当而造成故障，因此不能进行准确、安全的检测和报警。

因此，研制一种新型、性能稳定、实用性强、能准确监测可燃性气体，并且合乎国家相关规定的报警控制器势在必行（张芳，2011）。

当然，在众多环境参数中，温度和湿度也是两个十分重要的物理量，对它们的测量与控制有着十分重要的意义。

随着现代工农业技术的发展，对生产环境温湿度的人为检测与控制能让工农业生产更有效率或质量保证。

而人们对生活环境要求的提高，也使得人们迫切需要检测与控制生活环境中的温度和湿度。

在人类的生活中，温度扮演着极其重要的角色。

无论你生活在什么地方，从事什么样的工作，都无时无刻不在与温度打交道。

自从18世纪工业革命以来，工业的发展与是否能掌握温度有着绝对的联系。

在冶金、钢铁、石化、水泥、玻璃、食品、医药等行业，几乎80%的工业部门都必须得考虑温度的因素。

温度对于工业如此重要，因此推进了温度传感器的发展。

而信息科学和微电子技术的飞速发展给控制领域带来了巨大的飞跃，控制技术更加趋向自动化和智能化，为无数的使用者带来了方便。

在控制领域里，温度是一个常见的名词，然而它所带来的技术问题和所起的作用却是非同一般的。

在控制领域中，对温度的控制有着举足轻重的作用。

例如陶瓷的烧烤，只有控制住温度的适度，才能制作出一个完美的艺术品，否则只是一件废品；还有如酿酒的过程，也需要对温度进行控制。

可见，在生活的许许多多的方面都有着对温度进行感知和控制的需要。

而湿度也特别重要。

特别是在一些仓库或者一些生产车间，对湿度的要求非常高，如果湿度不适中，可能会导致所有的贮藏物品或产品不合格，或存在某些安全隐患。

例如在一些无尘车间或洁净室，如果湿度过高可能会导致细菌滋生、产生静电、金属被严重腐蚀等现象，导致无尘车间、洁净室性能严重下降。

所以对空气湿度的检测控制也是很有必要和重要的。

课题研究的目的和意义

随着城市煤气、天然气等相关事业及化学工业的迅速发展，易燃、易爆气体的种类和应用范围在不断增加，这些易燃易爆气体在生产和使用的过程中，一旦发生泄漏将会引起中毒、爆炸、火灾等伤亡惨重事故。

人们在对安全生产的重视程度日益增加的同时，对生产技术手段也进行不断的提高。

研制一种新型、性能稳定、能准确地监测可燃可爆性气体的报警控制器势在必行。

当然，很多时候只是对可燃气体进行检测控制还不够，还有很多因素在影响着生产和生活，例如温度和湿度。

随着社会的发展特别是工业的发展，人民生活的改善，安全问题变得越来越重要。

如今，在许多情况下，都需要对环境的温度进行限定，其中包括人的生活工作环境、仪器设备的工作环境以及动植物的生长环境等。

如果环境温度超过或者低于限制值，必定对所处环境的人或设备造成影响，甚至给个人和社会造成巨大的损失。

因此，在某些特定环境内使用温度报警器来对温度进行实时监控并做到超温报警，而使用单片微型计算机实时控制温度报警系统则是其中的一种重要方式。

本次设计以AVRATmega16芯片为核心，用半导体陶瓷式可燃气体传感器MQ_2来检测环境中可燃可爆气体的浓度，用数字式温湿度传感器AM2301来检测环境中的温度和湿度，结合外部硬件电路实现对可燃性气体以及温湿度进行实时检测，当检测到的参数不符合预定值时则自动报警。

AVRATmega16芯片具有功能强大，性价比高等优点，适合广泛应用于报警装置，而且产品能够大规模生产。

同时，设计出的多路报警器具有操作简单，实用性强，价格便宜，安全性高等特点，所以非常适合贮气仓库，以及家庭等场所使用，具有很高的实用价值。

正是由于可燃性气体报警器对于安全生产的重要性，国内外有许多厂家研制、生产这一产品。

同时也有很多厂家在研制、生产温湿度报警器，可是高可靠性的多路报警器还是比较少比较不成熟。

从实际意义出发，根据现实生活的需要以及运用所学知识，研制一种高可靠性的多路报警器能更好地提高生产和生活的安全可靠性。

可燃气体、温湿度报警器国内外现状

可燃性气体报警器在国外己经发展成为一种相当成熟的产品（Phelanetal，2007）。

日本是最早发明可燃气体报警器的国家，己有50多年的历史。

无论在气体探测器的研制上，还是在报警器的可靠性能上，都处于国际的领先水平。

日本政府和各大生产企业大力推广报警器的使用，使可燃可爆气体泄漏和爆炸等事故的发生率远远低于欧美等发达国家。

其中费加罗FIGARO、理研都是专门研制、生产可燃性气体报警控制器的厂家。

他们生产的产品以采用最先进的气敏传感器、响应速