基于51单片机的煤气检漏仪设计毕业论文设计.docx
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基于51单片机的煤气检漏仪设计毕业论文设计
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摘要
随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。
传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。
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。
为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对烟雾传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。
本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一烟雾监控系统。
本论文以电阻式烟雾传感器和单片机技术为核心并与其他电子技术相结合，设计出一种技术水平较好的烟雾报警器。
其中选用MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器实现烟雾的检测，具有灵敏度高、响应快、抗干扰能力强等优点，而且价格低廉，使用寿命长。
选用的STC12C5410AD单片机，其整合了AD转换、硬件乘法器、硬件脉宽调制器等资源，具有高速、低功耗、超强抗干扰等优点，是目前同类技术中性价比较高的产品。
以STC12C5410AD单片机和MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器为核心设计的烟雾报警器可实现声光报警、故障自诊断、浓度显示、报警限设置、延时报警及与上位机串口通信等功能。
是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾报警器。
具有一定的实用价值。
关键词：
烟雾，报警器，STC12C5410，传感器关键词
I
Abstract:
While“informationage”thearrival,obtainedtheremarkableprogressasthegaininformationmethod--sensortechnology,itsapplicationdomainismoreandmorewidespread,ismoreandmoreordertoenhancetothesensorunderstandingandtheunderstanding,inparticulartothesmogsensorthoroughresearchaswellasitsusageandtheuse,basedonpractical,widespreadandthemodelprinciplesensortechnologytodevelopwhichselectsthe2M007semiconductorresistancetypesmogsensorrealizationsmogtheexamination,themerits,moreoverthepriceisinexpensive,theservicelifeislong.SelectstheSTC12C5410ADmonolithicintegratedcircuit,itsconformityADtransformed,thepowerloss,ultrastrongantijamming,isthepresentsimilartechnologyneutralpricequitesmogalarmapparatustoreporttothepolice,thebreakdownfromthediagnosis,thedensitydemonstrated,reportstothepolicelimitstheestablishment,thetimedelayreportstothe
II
policeandwithfunctionsandsoinpositionmachineserialportcorrespondence.Isonekindofstructuresimple,theperformancestable,theeasytooperate,thepriceinexpensive,theintellectualizedsmogalarmapparatus.Hascertainpracticalvalue.Keyword:
Smog,Alarmapparatus,STC12C5410,Sensor
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III
一、绪论
（一）课题背景近年来，全国煤气行业发展迅猛，液化气、天然气、煤制气等城市燃气作为清洁能源已在工商业和城镇居民用户中得到广泛应用，特别是随着“西气东输”工程的快速进展，燃气行业发展潜力巨大。
城市燃气的普及与应用无疑对改善城市的环境质量和提高居民的生活质量发挥了巨大的作用。
但是随着燃气的广泛应用，由于燃气泄露所引发的爆炸、中毒和火灾事故也时有发生，这在某种程度上增加了城市的不安全和不稳定因素。
为使燃气更好地造福于民，造福于社会，减少并杜绝各种因燃气泄露而引发的爆炸及火灾事故。
煤气报警器的核心是气体传感器，俗称“电子鼻”。
当气体传感器遇到燃气时，传感器电阻随燃气浓度而变化，随之产生电信号，供煤气报警器后级线路处理。
经过电子线路处理变成浓度成比例变化电压信号，由线性电路加以补偿，使信号线性化，经处理、逻辑分析，输出各种控制信号，即当燃气浓度达到报警设定值时，煤气报警器发出声光报警信号并启动外部设备（电磁阀或排气扇）工作。
（二）目的和意义通过本次设计对电子电路、电子元器件等方面知识有了进一步学习，同时在排版调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到了全面的锻炼和提高。
进一步培养了我独立学习与独立完成工作的能力。
是对大学四年所学专业知识的温习与运用。
通过这次设计培养了我懂得在工程技术工作中必须的全局观和经济观，同时对计数器、译码器、八选一模拟电子开关、传感器等功能得到了学习，扎实基础，扩充知识。
本次设计题目是八通道煤气泄露巡回检测器，核心电路是传感器电路，当煤气泄露的浓度为0.3%时，声光报警电路工作，从而保障了生命、财产的安全。
在老师和同学的指导与帮助下顺利完成了总体电路的设计与调试。
同时掌握设计方案及适用要求。
1
（三）技术指标1、数字显示通道数2、每路检测时间为2S3、当检测到煤气泄露时有声光报警（四）课题方案的设计采用数字电路进行设计。
数字电路调试简单，价格便宜、低功耗、控制功能强及运算速度快等特点。
用LED数码管来显示译码器所输出的信号。
采用了CD40系列中小规模集成芯片。
二、总体电路设计
本章主要说明总体电路的设计方案，本次设计主要用数字电路来完成总体电路的设计。
数字电路设计简单，易于调试。
（一）电路方框图及工作原理
计数器
译码器
检测地址显示电路
巡回检测时基电路煤气泄露检测电路
（1）
八选一模拟电子声光报警电路
煤气泄露检测电路（8）
2
开关
图2-1
八通道煤气泄露巡回检测器方框图
八通道煤气泄露巡回检测器方框图如图2-1所示，此电路是由八路煤气泄露检测电路、计数器、译码器、检测地址显示电路、声光报警电路、巡回检测时基电路、八选一模拟电子开关组成。
当某通道煤气泄露检测电路检测到通道内有煤气泄露时，八选一模拟电子开关相应的开关闭合，驱动声光报警电路工作，从而产生声光报警。
同时巡回检测时基电路工作，启动计数器计数，计数器输出端输出的信号送给译码器，译码器驱动检测地址显示电路显示巡检的地址号。
（二）整机电路图及工作原理
3
VccVccQ4450KQ5RP10CP。
Q6R11M11CPIC1RC190.1uF
CD4060
C275412R2100K0.1uF71234568A0Vcc16A1Yf15Yg14A2LTIC2Ya13BICD4511Yb12LEYc11A3Yd10GNDYe9
CP。
6D1GNDQ7IN4148D4
fgabcde
afegdbc
GNDdp
Vcc
2.4KR39GNDC10BVee11AINH12IOIC3IO13IOCD4051IO14IOOI15IOIO16VccIO87654321
GND
J
J
D2R590132.2k
R6100K
R41KD3BG1
黄
C3100uF
114
IC5
IC7
CD401181210
IC6
GNDQM-N10VccRP20.1uFD52.2KR10
13
C5R8470K
9
R93.6M
2M
1
IC4RP110K
356
9013
2
47BG2C4D6红
蜂分蜂
R11D7绿R7
Vcc
270
GND
330
图2-2八通道煤气泄露巡回检测器电路原理图
八通道煤气泄露巡回检测器自动巡回检测八路地址。
如图2-2所示，集成电路IC1、IC2、IC3是计数、地址号显示、巡检部分的关键器件。
C2和R2是IC1的清零电路，RP、R1、C1和IC1的内部电路组成振荡器，调节RP能改变振荡频率，从而改变巡回检测速度。
从IC1的Q4、Q5、Q6输出的信号一路送给IC3，另一路送BCD—7段锁存译码显示驱动器IC2，驱动七段共阴LED数码管，显示巡检的地址号。
另外从Q7输出的信号通过二极管D1送至IC1的清零端R，使IC1重新清零计数，达到周而复始巡回检测的目的。
IC3是八选一电子模拟开关，IC1由输出的二进制信号控制电子开关实现八选一，当IC1输出“000”时，开关接通第一路煤气泄露检测电路，地址显示为“0”，当IC1输出“001”时，开关接通第
4
二路煤气泄露检测电路，地址显示为“1”，其余依次类推。
煤气泄露检测电路和声光报警电路主要是由气敏传感器、蜂鸣器和一片具有四个二输入与非门CMOS电路组成。
IC4、RP2、D5、C4组成开机延时电路，设计开机延时电路以免引起开机初期时的误报警。
RP1、QM-N10组成报警点设定电路。
QM-N10气敏半导体传感器在洁净空气中的阻值大约有几十千欧，接触到有害气体时，电导率增大，电阻值急剧下降，下降幅度与瓦斯浓度在0.5%以下成正比。
QM-N10置于浓度为0.3%将的煤气气样中，调整RP1使IC4输出（③脚）端由高电平转换为低电平，末级声光报警电路发出声光报警。
IC6、IC7、R8、R9、C5组成门控振荡器。
当煤气泄露
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