大学设计方案可燃气体报警器.docx

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大学设计方案可燃气体报警器

摘要

本设计利用GS系列传感器，将置于测试环境中待测气体的浓度转换为模拟电压，再通过ADC0809将模拟电压转换为数字信号，送入单片机AT89C51中进行处理。

为了用户对气体浓度进行实时了解，将AT89C51外接3片74LS164作为3位LED显示器的静态显示接口，把单片机的RXD作为数据输出线，TXD作为移位时钟脉冲。

74LS164为TTL单向8位移位寄存器，可实现串行输入，并行输出，通过8位移位寄存器74LS164可进行静态显示。

通过设置报警值，用单片机控制发光二极管和音乐IC同时报警。

利用单片机控制技术，制作了程控一氧化碳报警器。

该仪器对一氧化碳（CO）进行实时监控，当一氧化碳的浓度超过允许值时，控制电路进行报警，并通过外接排风扇与电磁阀对其进行程控，以防事故的发生。

另外为了防止程序陷入死循环，还利用x25045芯片组成的看门狗电路在程序陷入死循环时让单片机复位，而不用整个系统断电，从而保护了硬件电路。

由于所设计的数字气体报警器采用单片机AT89C51，其价格便宜，性能稳定，易于产品化。

以GS气体传感器和AT89C51单片机为核心，设计气体泄漏报警器，该报警器设计方法简单易行，使用效果良好，下面给出了气体泄漏报警器的总体设计原理，关键的硬件电路和所有的软件程序设计。

关键词：

　一氧化碳；气体泄露报警器；AT89C51单片机；GS气体传感器

Abstract

ThedesignoftheGSseriesofsensors,willbeplacedonthetestenvironmentmeasuredtheconcentrationofgasconvertedtoanalogvoltage,andthenthroughtheADC0809willbeconvertedtoanalogvoltagedigitalsignal,intotheSCMAT89C51intheprocess.Tousersofgasconcentrationsinreal-timeunderstanding,AT89C51willbelinkedthree74LS164externallyasthethreeLEDdisplaystaticdisplayinterface,andtheMCURXDastheoutputdataline,TXDasashiftclockpulse.74LS164TTLisaone-way8-bitregisterdisplacementwhichcanberealizedenterserial,paralleloutput,throughthe8-bitshiftregister74LS164canbestaticdisplay.Bysettingthealarmlevel,theMCUcontrolLEDandmusicICalarmatthesametime.SCMcontroluseoftechnology,producedaprogram-controlledcarbonmonoxidealarm.Theinstrumentofcarbonmonoxide（CO）forreal-timemonitoring,whentheconcentrationofcarbonmonoxideismorethanallowedvalue,thecontrolcircuitforalarm,andthroughanexternalelectromagneticvalverowfansandtheirprogram-controlled,topreventaccidents.Inadditionprocedurestopreventacycleofdeath,alsousedx25045watchdogcircuitchipcomposedofadeathintheprocesssothatwhentheMCUresetcycle,insteadofthewholesystemoff,therebyprotectingthehardwarecircuit.

AsdesignedbythenumberofgasalarmusingSCMAT89C51,itischeap,stableperformance,easy-production.GStogassensorsandAT89C51microcontrollerasthecoredesignofgasleakagealarm,thealarmsystemdesignmethodissimple,usegoodeffect,thefollowingisagasleakagealarmthegeneraldesignprinciples,thekeyhardwareandallThesoftwareprogramdesign.

Keywords：

　CO;Leakinggasesalarm;AT89C51microcomtuper;

GSGasesSensors

摘要I

AbstractII

1绪论1

1.1研究背景及意义1

1.2研究目标及实现功能2

1.3研究方案3

1.4我国报警器行业的发展4

2单片机相关知识介绍6

2.1单片机中断与复位6

2.1.1单片机中断系统

2.1.2单片机复位电路

2.2AT89C51单片机对ADC0809的接口8

2.3AT89C51的介绍

3硬件部分的设计及调试9

3.1硬件部分的设计9

3.1.1系统的组成9

3.1.2系统各模块功能9

3.1.3系统的控制12

3.1.4系统主要器件的介绍

3.2硬件电路的调试12

4软件部分的设计及调试13

4.1软件部分的设计13

4.1.1主程序14

4.1.2调零子程序15

4.1.3显示子程序16

4.1.4报警子程序17

4.1.5中断取值子程序19

4.2软件程序的调试22

结论41

致谢23

参考文献24

附录25

科技文章摘译35

第1章绪论

1.1研究背景及意义

随着我国燃气的变革及西气东输工程的进行，煤气或天然气已成为多数家庭的燃料。

每年因煤气泄漏造成的煤气中毒事故中，因使用热水器不当或产品本身的质量问题造成的一氧化碳中毒事故全国均有不少事例。

更有甚者，因室内煤气浓度过高引起煤气爆炸的事故也不少见。

所以，这样防止煤气中毒与爆炸已成为人们迫切需要。

家用燃气报警器更是时下所需，因为它更简捷易用，方便居民生活。

而且，气体报警器的研发对于防止煤矿事故也是至关重要的，据权威部门统计，仅去年煤矿事故死亡人数就高达3786人，同时也造成了巨大的经济损失。

我国特大煤矿事故也是非常严重的，例如2005年12月，河北唐山刘官屯煤矿发生特别重大瓦斯煤尘爆炸事故，造成108名矿工死亡，29人受伤，直接经济损失4800多万元。

同年9月1日，黑龙江省双鸭山矿务局东保卫煤矿发生瓦斯爆炸事故，14人遇难。

9月5日，山西省大同矿业集团公司永定庄煤矿发生特大瓦斯爆炸事故，死亡31人。

9月27日，贵州省水城矿务局木冲沟煤矿发生特大恶性瓦斯爆炸事故，162人死亡。

这是近40年来最严重的一次煤矿事故。

11月5日，吉林省辽源矿务局西安矿矿办小井发生瓦斯爆炸事故，死亡31人，造成严重经济损失。

11月25日，内蒙古自治区大雁煤业公司二矿采煤工作面发生特大瓦斯爆炸，目前已发现14人死亡，37人下落不明。

由此可见报警器无论是在人们的日常生活中，还是在煤矿等工业生产中都发挥着至关重要的作用，所以实时准确测量周围环境中的可燃性气体，有毒有害气体泄露，对保护人民的身体健康和财产安全有重要意义。

在国民经济的许多领域中，如油田、矿山、化工等企业和家庭中有广泛的应用，也是环境保护的重要项目。

如何开发出稳定可靠、高性能价格比的装置，成为急需解决的课题。

由于要求数字气体报警器具有体积小巧，监控精度高，能长时间稳定工作的特点。

传统的纯硬件报警器已经不能满足这种要求了，可以用单片机设计。

单片机在工业控制和仪器仪表智能化的应用中扮演着极为重要的角色。

其设计出的产品体积小、成本底、运用灵活、易于产品化、抗干扰能力强、适应范围广，在各种恶劣的环境下都能可靠工作。

1.2研究目标及实现功能

本文所设计的数字气体报警器采用单片机AT89C51，其价格便宜，易于产品化。

本设计能将置于测试环境中的气体传感器输出的模拟电压通过A/D转换器送入单片机AT89C51中进行处理并通过数码管显示，通过设置报警值，当检测到的浓度达到或者超过设定值时，用单片机控制发光二极管发光报警，同时打开喇叭发出声音报警，来达到报警的目的，并通过外接排风扇与电磁阀对其进行程控，以防事故的发生。

而当系统出现故障时，黄色LED

亮启，便于用户及时对报警器进行维修。

系统以MQK气体传感器和AT89C51单片机为核心,设计气体泄漏报警器。

实现：

1．准确测量周围环境中的可燃性气体、有毒有害气体的泄漏；

2．实现系统各个模块的功能控制；

3．实现单片机编程语言系统的控制及传感器电路的控制。

4．研究单片机各接口的作用及功能；

5．了解MQK气体传感器的具体功能；

6．实现对基本报警电路的控制。

1.3研究方案

设计是利用单片机控制技术，制作了程控一氧化碳报警器。

该仪器对一氧化碳进行实时监控，当一氧化碳的浓度超过允许值时，单片机控制电路进行报警，并通过外接排风扇进行程控，以防事故发生。

基于AT89C51性价比高的优势，主要运用了AT89C51单片机进行控制。

而对与报警器而言至关重要的部分是传感器，由于GS系列气敏元件采用半导体敏感材料，其灵敏度、选择性、稳定性、抗干扰性、响应时间及寿命等主要性能，均达到国内先进水平.用该系列元件组装成易燃易爆和有毒气体泄漏报警器及检测装置，可广泛运用于矿山、油田、化工、国防、医药及家庭，所以在设计中采用的是GS系列传感器。

在模数转换这块，利用ADC0809实现模数转换，ADC0809是8位逐次渐进型的A/D转换器，它采用COMS工艺20个引脚双列直插式封装，它有三态琐存器，直接驱动数据总线，与微机相连时不需要附加接口电路。

为了方便用户了解浓度信息，好提前准备，还采用了显示环节。

显示器显示常用两种方法：

静态显示和动态扫描显示。

所谓静态显示，就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口用于笔划段字形代码。

这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种方法单片机中CPU的开销小。

可以提供单独锁存的I/O接口电路很多，这里运用了常用的74LS1648位移位寄存器串并转换电路。

总的来说，设计主要利用了以上的检测模块，A/D转换模块，显示模块，事故处理模块，控制模块五大模块，组成了可燃气体探测报警器。

1.4我国报警器行业的发展

我国电子信息业在上世纪八十年代第一次腾飞后，随着国民经济信息化进程的加快，之后又进入持续快速发展的新时期。

这个时期电子信息产业的主要特征表现为：

一是正在从单一的制造业转变为物质生产与知识生产，装备制造与系统集成，