煤气泄漏报警装置设计.docx

煤气泄漏报警装置设计.docx

《煤气泄漏报警装置设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤气泄漏报警装置设计.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

煤气泄漏报警装置设计

煤气泄漏报警装置设计．

燕山大学

课程设计说明书

题目家用煤气泄漏报警系统设计

理学院学院（系）

年级专业：

09级电子信科学与技术2班

090108040040号：

学

学生姓名：

任鹏茹

指导教师：

郝锐朱键卓

教师职称：

讲师

燕山大学课程设计（论文）任务书

院（系）：

理学院基层教学单位：

09级电子信息科学与技术

学号

090108040040

生学姓名

任鹏茹

专业（班级）

09级电子信息科学与技术2班

设计题目

家用煤气泄漏报警器的设计

设计技术参数

设计参数：

设计单片机电路、检测电路、报警电路和应急处理电路。

编程。

AT89C51用

设计要求

并能够在较短1.准确可靠地判断泄漏的发生，的时间内判断出泄漏点具体的位置。

准确可靠地判断泄漏程度，2.能对较小量的泄漏做出判断。

检测原理简单，易于操作和维护3.

工作

量

十二个工作日左右

工作计划

设计2012/6/02----2012/6/03

选题电路2012/6/04----2012/6/08设计整理2012/6/09----2012/6/11论文论文——2012/6/122012/6/13

检查和修饰

参考资料

郁有文、常[1]《传感器原理及工程应用》西安电子科技大学出版社健、程继红

高陈杰、黄鸿[2]《传感器与检测技术》

等教育出版社电《传感器敏感元件大全》张福学[3]

子工业出版社李广弟、朱月秀、王秀[4]《单片机基础》北京航空航天大学出版社山

王福《单片机微机测控系统设计大全》[5]

北京航空航天大学出版社等瑞

教指导师签字

基层教学单位主任签字

说明：

此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。

日月

燕山大学课程设计评审意见表

指导教师评语：

成绩：

导指教师：

年

日月

答辩小组评语：

成绩：

组长：

年日月

课程设计总成绩：

答辩小组成员签字：

年

日月

燕山大学课程设计说明书

家用煤气泄漏报警系统的设计

任鹏茹

理学院09级电子信息科学与技术2班

摘要：

当今社会上，出现了许多煤气报警器，而这些产品大都是针对煤气泄漏所做出的相应的报警，即为家庭式。

但是随着社会的发展，煤气报警器也在发展。

微控制技术、传感器在工业控制、机电一体化、智能仪表、通信、家用电器等方面得到了广泛应用，显著提高了各种设备的技术水平和自动化程度。

因此对这些原理和结构我们就需要很好的了解并掌握。

煤气报警系统采用了AT89C51为系统的CPU，通过单片机系统设计实现对家用煤气的控制功能，该系统不仅能及时准确地检测出燃气的泄漏，发出声、光报警，还能实施应急处理，同时具有阀门开闭装置安装简便，传感器损坏能自查报警与方便更换等特点。

因此特别适合于无条件建立或加入集群监控系统的广大燃气用户使用。

整个系统的硬件电路设计合理，性能安全可靠。

关键词：

传感器燃气报警器

Inthecurrentsociety,alotofcoalgasAbstract:

alarmshaveappeared,andtheseproductsaremostlytolettingoutcorrespondingalarmsmadeofcoalgas,itisfamily.Butwiththedevelopmentofsociety,coalgasalarmdeveloptoo.Microcomputercontroltechnology,sensorsintheindustrialcontrol,mechatronics,smartinstrumentation,communications,householdappliances,etc.

第9页共20页

燕山大学课程设计说明书

hasbeenwidelyapplied,significantlyimprovedthetechnologicallevelofequipmentanddegreeofautomation.Thusthestructureoftheseprinciplesandweneedtounderstandandgraspthegood.GasalarmsystemusingtheAT89C51systemCPU,throughtheSCMsystemdesignandimplementationofahouseholdgascontrolfunctions,thesystemnotonlycanaccuratelydetectthefuelgasleakage,emitssound,lightalarm,butalsotheimplementationofemergencyprocessing,atthesametimehavingavalveopeningandclosingdevicehastheadvantagesofconvenientinstallation,sensordamagecanself-examinationalarmandconvenientreplacementfeaturessuchas.ThusitisespeciallysuitablefortheunconditionalorjoinclustermonitoringsystemthemajorityofgasusersThehardwarecircuitofthewholesystemisreasonableindesign,safeandreliableperformance.

Keywords:

Sensorgasalarm

：

一、实验目的了解报警器的组成和原理。

1.2．了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。

3．进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与软件处理系统的原理与使用方法。

4．熟悉报警器的设计与制作.

第10页共20页

燕山大学课程设计说明书

二、实验任务：

1．采用了AT89C51为系统的CPU,设计实现对家用煤气的控制功能

2．用户接到报警信号后可以控制电路,保证燃气的泄漏安全。

3．传感器能准确接受信号,及时起到报警的作用。

设计处理电路与阀门开闭装置。

4.三、实验原理

3．1方案设计

方案1，采用QM气敏传感器、单片机控制系统、蜂鸣器报警、继电器控制排气扇强制通风，用继电器保持故障信号。

方案2，采用QM气敏传感器、模拟集成电路控制系统、蜂鸣器报警、继电器控制排气扇强制通风，用继电器保持故障信号。

方案3，采用QM气敏传感器、单片机控制系统、蜂鸣器报警、由触发器控制可控硅控制排气扇强制通风，用触发器保持故障信号。

经比较采用方案1完成设计，实现所需的功能。

3．2总体设计

系统框图

系统主要由单片机电路、检测电路、报警电路和应急处理电路组成，其结构如图1所示。

第11页共20页

山大学课程燕设计说明书

当有燃气泄漏时，检测电路产生“气——电”信号送单片机，单片机控制蜂鸣器发出预报警信号，经延时、判断，确认为事故泄漏后，发出红光报警，同时启动应急处理程序，关闭阀门，切断气源，并开启排风扇排除室内被污染的空气；若检测到气敏元件损坏，系统关闭阀门并点亮黄色报警灯，提示用户更换气敏传感器。

3．3单片机电路

页20共页12第

山大学课程设燕计说明书

单片机电路是系统控制的核心。

单片机选用Atmel公司的AT89C51，其引脚分配如图2所示。

基本外设有晶振电路（18、19脚）和上电复位电路（9脚），气敏元件损坏信号和燃气泄漏信号分别从P3.2（INT0）、P3.3（INT1）输入，作为AT89C51的两个中断触发信号，下降沿触发方式。

P1.0、P1.1分别接开关SD1和SD2，用于手动控制排气扇和燃气阀门，报警与应急处理驱动信号分别从P2.0～P2.4输出。

3．4检测电路

检测电路包括燃气泄漏检测和气敏元件损坏检测两部分，原理电路如图3所示。

气敏传感器选用QM型，这是由金属氧化物半导体材料制成的“气——电”转换器件。

当有燃气泄漏时，其表面会发生化学吸附，使本身电阻（图中AA'间的电阻）下降，且燃气浓度越高，电阻下降越多，利用该特性并通过VT1等元件组成的开关电路即可获得“气——电”信号，完成燃气泄漏的检测，调节RP1可设置不同燃气的报警限，C2为延时电容，用于减小传感器初始稳态的影响。

气敏传感器在使用中，其热丝可能烧断，但难以发现，致使用户在毫不知情的情况下继续使用已失效的燃气报警器。

为能及时发现传感器的损坏，本系页20共页13第

燕山大学课程设计说明书

统特别设计了气敏元件自检电路（由R3～R7、VT2、VT3等组成），元件正常时，R3上有电压信号，如热丝烧断，该信号为0，VT3集电极输出低电平至单片机，点亮黄灯报警，能使用户及时发现。

同时，气敏传感器不直接焊入电路，而是通过七脚电子管座与电路连接，若损坏可方便地从管座中拨出换新，从而解决了更换难的问题。

3．5声光报警电路

声光报警分别由蜂鸣器和红、黄发光二极管完成。

燃气浓度大于预报警限时蜂鸣器由单片机输出低电平，经三极管驱动报警，发光二极管则由单片机直接驱动，当确认为事故泄漏时，红色LED点亮，当气敏元件损坏时，黄色LED工作。

3．6应急处理电路与阀门开闭装置

应急处理包括驱动阀门开闭装置关闭阀门切断气源和打开排气扇排风。

阀门开闭装置由小型交流电动机（与减速器成一体）、托盘、支架、拨块等组成。

电动机通过托盘及支架取与燃气管道垂直位安装于表前阀上，并使机、阀两轴相对，电动机轴端上固定的拨块套在阀门轴上，如电动机转动则阀门轴也随拨块转动，故可模仿人手控制阀门开闭。

阀门从开位到闭位或从闭位到开位，阀门轴和电动机轴必须旋转1/4圈即90度，采用软件编程或通过电路均可实现转轴的这一定位。

为提高适应性，本装置选用后者，其方法是：

利用单稳态触发器的暂稳态输出去控制电动机的通电时间，电路如图4所示。

当单片机P2.4发出一负脉冲，单稳态触发器74LS121的3、4脚就会受到一负脉冲触发，6脚便输出一正单脉冲，其脉宽tｗ＝0.7R13C7，而电动机转动1/4圈所需的时间为T＝1/（4n）＝15/n秒。

n为电动机减速后的转速（单