基于单片机的气体检测系统设计.doc

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ANYANGINSTITUTEOFTECHNOLOGY

本科毕业论文

基于单片机的气体检测系统设计

TheDesignofGasDetectionSystemBasedonSCM

系（院）名称：

电子信息与电气工程学院

专业班级：

学生姓名：

学生学号：

指导教师姓名：

指导教师职称：

讲师

2011年5月

42

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

目录

摘要 I

Abstract II

引言 1

第一章绪论 2

1.1设计背景 2

1.2设计意义 3

第二章硬件的选择 4

2.1可燃气体的传感器 4

2.2MQ-6的结构和测量电路 4

2.3MQ-6气体传感器的技术参数 5

2.3.1MQ-6的规格 5

2.3.2MQ-6的特点 6

2.3.3MQ-6的应用 6

2.4芯片的选择 6

2.5AT89S52的功能特点 7

2.6中央处理器（CPU） 7

2.7单片机引脚介绍 7

第三章系统硬件设计 12

3.1电源电路 12

3.2转换电路 12

3.2.1ADC0809原理 13

3.2.2ADC0809使用及时序图 15

3.3液晶显示驱动模块 16

3.3.1LCD1602液晶主要功能 16

3.3.2LCD1602液晶引脚和指令功能 16

3.3.3LCD1602的RAM地址映射 17

3.3.4LCD1602液晶模块内部的控制器指令 18

3.3.5LCD1602液晶时序 19

3.3.6LCD1602液晶初始化过程 20

3.4时钟电路和复位电路 20

3.5报警电路 22

3.6硬件电路总图 23

第四章软件设计 25

4.1ADC0809采样时钟软件实现 25

4.2可燃气体浓度显示程序 25

4.3可燃气体浓度报警程序 26

4.4程序流程图 27

结论 29

致谢 30

参考文献 31

附录 32

基于单片机的气体检测系统设计

摘要：

随着可燃性气体的种类和应用范围的增加，其使用场所和贮存仓库内的泄漏，火灾爆炸事故日益增多，从安全、环保及经济上考虑，设计一种检测可燃气体自动报警装置的控制器是非常必要的。

本设计对可燃气体检测及报警进行了深入的研究，采用了“探测器和单片机控制电路”的设计思路，具有检测误差小，反应速度快等优点。

选用气敏传感器对可燃气体浓度进行测量，用A/D转换器以完成信号到电压的转换。

采用功能和性价比比较高的AT89S52单片机作为中央处理单元，对浓度进行采集、数据显示、报警等工作。

本设计的可燃性气体报警设计可以检测到空气中烷类气体为主的多种可燃气体的浓度，实时现实浓度值，当达到预先设定的上下限报警等级值时，发出声音报警，以提示人们采取安全对策。

关键词：

可燃气体气敏传感器A/D转换器AT89S52报警

TheDesignofGasDetectionSystemBasedonSCM

Abstract：

Withthecombustiblegastypeandthescopeofapplicationofincreasing,itsuseplaceandstoragewarehouseinleakage,fireandexplosionaccidentsincrease,fromsafety,environmentalprotectionandeconomicconsiderations,designakindoftestingcombustiblegasautomaticalarmdevicecontrollerisverynecessary.

Thisdesignofflammablegasdetectionandalarmstudied,usinga"detectorandsingle-chipmicrocomputercontrolcircuit"designtrainofthought,hasthetestingerrorissmaller,anywayspeed,etc.Choosegas-sensitivesensormeasurementsofcombustiblegasconcentration,withA/Dconvertertocompletethesignaltothevoltageconversion.UsingfunctionandhighratioofAT89S52SCMasthecentralprocessingunitofconcentration,thecollectionanddatadisplay,alarm,etc.Thisdesignofcombustiblegasalarmdesigncandetecttheairofsilanevarietyofflammablegasmainlygasconcentration,real-timerealitychromavalue,whentheupperreachespre-setalarmlevelvalue,soundalarm,toremindpeopletakesafetycountermeasures.

Keywords：

FlammableGas;GasSensors;A/DConverter;AT89S52;Alarm

引言

随着信息时代的到来，作为获取信息手段之一的传感器技术得到了显著的发展，其应用领域越来越广，对其要求越来越高，需求也越来越迫切。

因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。

由于传感器能将各种物理量、化学量和生物量等信号转变为电信号，使得人们可以利用计算机实现自动测量、信息处理和自动控制。

但是它们都不同程度地存在温漂和非线性等影响因素。

传感器主要用于测量和控制系统，它的性能直接影响系统性能的好坏。

因此，不仅必须掌握各类传感器的结构、原理及其性能指标，还必须懂得传感器经过适当的接口电路调整才能满足信号的处理、显示和控制的要求，而且只有通过对传感器应用实例的原理和智能传感器实例的分析和了解，才能将传感器和信息通信以及信息处理结合起来，来适应传感器的生产、研制、开发和应用。

另一方面，传感器的被测信号来自于各个应用领域，每个领域都为了提高生产力、提高工效和时效，各自都在开发研制适合应用的传感器，于是种类繁多的新型传感器及传感器系统不断涌现。

可燃气体传感器便是其中重要的一类传感器。

现在，人们对可燃气体的使用越来越多，它给我们带来很多便利，但是如果不注意可燃气体的使用安全，可燃气体同样会给我们带来祸害。

当空气中的可燃性气体达到一定浓度时就会发生自燃自爆的危险，波及面大，后果将十分严重。

易燃易爆的可燃性气体泄露如不及时发现并处理，将会造成燃烧，爆炸，危及到人民生命财产的安全。

因此，可燃性气体的检测在化工、石油、电力、环保等部门以及人们的日常生活中显得尤其重要。

石化厂、煤气站、油库等场所对泄漏可燃气体的监控、报警是确保安全隐患的关键措施。

近年来煤气爆炸事件时有发生，对人们的生命构成了严重的威胁，因此如果能放置一个可燃气体浓度检测装置，当有可燃气体泄露时进行报警，提醒人们采取补救措施就显得十分必要。

第一章绪论

1.1设计背景

在冶金、石油、化工、石化、煤炭工业等行业的生产中，工业现场存在着因为可燃性气体泄漏而发生爆炸的隐患，因此对工业现场的可燃性气体进行检测是关系到生命安全和生产安全的重要安全问题。

可燃气体检测报警系统种类也相当繁多，有用于一般家庭、集体住宅、饮食餐店、医院、学校、工厂的各种气体检测报警系统,有单体分离型报警系统、外部报警系统、集中监视系统、遮断连动系统、防止中毒报警防护系统等。

结构型式有袖珍型便携式、手推式、固定式报警等；工业用固定式报警又有壁挂式、台放式、单台监控式、多路巡检式等。

由于气体本身存在的扩散性，可燃性气体一旦发生泄漏，在外部风力和内部浓度梯度的作用下，气体会沿逐渐扩散，从而扩大危害区域。

因此，只有及时可靠地探测空气中某些气体的含量，才能及时采取有效措施进行补救。

可燃性气体检测报警系统在工业生产的实际应用中往往需要对工业现场的的某个区域的可燃气体浓度进行多点监测，而且有时还要求报警器不仅能够在工业现场发出声光报警做出安全保护动作，还要求报警器能够接入工业网络，方便进行远程监控。

随着我国经济的迅猛发展和工业生产的日益繁荣，人们对生产、生活中的安全问题也越来越重视。

可燃气体是人类生活中使用比较多的一种能源，它给我们的生活带来方便的同时也会给我们带来潜在的安全隐患。

随着人类的进步，各种先进技术被应用于安防当中。

如今，人们一直在研究可燃气体的监测技术，经过多年的发展，现在有了众多灵敏度非常高的可燃性气体传感器，使人们更加容易、方便的检测到空气中的可燃气体的浓度。

气敏传感器是一种将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电气信号的装置。

根据这些电气信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警。

单片微型计算机是现在智能电路中使用较多的器件，这种单片微型计算机简称单片机，它被应用于各种场合，给人们的生活带来了极大的方便。

A/D转换器用于将现实中的模拟信号转化为数字信号。

ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的逻辑控制CMOS组件。

它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接连接。

ADC0809非常适用于过程控制、微控制器输入通道的接口电路、智能仪器和机床控制等领域。

1.2设计意义

在石油、化工、电力等系统装置内，存在着各种易燃易爆的可燃气体。

这些气体一旦泄漏并积聚在周围环境中，很容易产生燃烧和爆炸。

为了防患于未然，严密监测工艺装置或储运设施环境中可燃气体的浓度，确保安全生产，在装置设计的同时，对可燃气体检测