可燃气体检测与报警系统设计报告Word下载.docx

1、5.2.2 传感器工作测试 125.2.3 A/D采集与单片机最小系统电路的调试 12 6.3.1气体传感器工作原理 136.3.2 ADC0809工作原理 146.3.3 单片机部分 15附录二：相关设计程序 231前言 鉴于家用煤气中毒和矿井中瓦斯爆炸时常发生，造成意外伤害的发生。这些不必要的伤害都源于有些可燃气体，在无色无味或在浓度较小的气体环境下，很难被人所发现，但可能此时已经构成了安全隐患。可燃气体报警是一种安全的检测仪器，它只是检测空气中可燃气体的含量，如果可燃气体超出正常的空气含量威胁到人身安全或财产安全的时候，可燃使用煤气或矿井工作中要注意采取并完善安全措施、控制事故隐患。但是

2、，不可能达到绝对安全，仍然会出现万有一失的情况。况且有时难免会有人们的疏忽。因此，事故隐患的检测报警，在家庭、矿井等场所可燃气体检测报警，是非常必要的。对避免和控制事故具有重要的意义。气体报警器就会自动报警，提醒人们及早的采取措施，避免事故发生。由于可燃气体本身的危险性和对人民生产生活造成的巨大危害，因此对可燃气体的检测和报警是一项必要的工作。可燃气体报警是利用气体传感器技术，将检测到的可燃气体浓度和标准值进行比较，当高过一定浓度值时候进行相应的声光报警，提醒正在作业的人员进行相应的处理，组织人员撤离或对该场所通风排气，避免不安全事故的发生，对现在的家庭、作业场地安全起着非常重要的作用。基于种

3、种社会想法，笔者所设计一种低成本的可燃性气体报警器设计，能够监控可燃气体的浓度，显示测量结果，并对当前的环境状态做出判断，发出报警信息。2总体方案设计 2.1 方案一：（采用纯模拟电路）电路输入级为气敏元件，和二极管、三级管构成的电子开关。再用两个三极管构成互补多谐振荡器，他与继电器和发光二级管组成闪光报警器。电位器为报警灵敏度调节，可燃气体浓度一定，三极管导通，继电器通断工作，二极管闪烁报警。2.2 方案二：电路输入级将浓度信号转换成电压信号，并采用多级非门驱动发光二级管报警，气体浓度越大，发光二级管点亮得越多。2.3 方案三：电路气敏元件采集浓度信号，A/D处理数据，单片机控制电路，LED

4、数据显示，对不同的气体浓度进行声光报警。2.4 方案论证与比较：方案一结构小巧，采用电位器可以对报警灵敏度进行调节，但是属于纯模拟电路报警，在调节过程中相对比较困难。方案二采用多级非门驱动LED报警，可对气体浓度进行定量分析，浓度越大点亮的发光二极管越多。从定性到定量，方案二较方案一从设计上有所提高，但由于只是通过LED发光来报警，不能很好的引起使用者的重视。方案三采用以单片机为核心的控制电路，对采集的数字信号进行处理和判断，运用一定的算法计算出待检测气体成分及浓度并送到LCD显示器显示出来。并通过软件控制设定一定的报警阀值，当浓度达到此阀值时有选择的进行声光报警。但是此电路在设计时即有硬件的

5、设计又有软件的设计，较一二方案更为复杂。3单元模块设计3.1电源模块电源是各种电子设备必不可缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。线性稳压电源亦称串联调整式稳压电源，其稳压性能好，输出纹波电压很小，但它必须使用笨重的工频变压器与电网进行隔离，并且调整管的功率损耗较大，致使电源的体积和重量大，效率低。图 3-1-1电源电路3.2通信部分图3-2-1 通信电路该电路为PC机与单片机实现串口通讯的典型电路，MZX232芯片为RS-232电平和TTL电平的转换芯片，外围电路只需按芯片PDF资料说明上接上5个电容即可。3.3 LED显示及驱动图3-3-1 数码管驱动电

6、路该电路为检测的可燃气体浓度显示部分。采用四位共阴数码管，同时用两个74HC573点亮驱动。驱动芯片分别有单片机的I/O口P26、P27控制。当片选信号为高时，表示该芯片工作有效，可输送入数据。当片选信号为低时，该芯片将获得的数据锁存。3.4 A/D采集与单片机最小系统图3.4.1 A/D采集与单片机最小系统ADC0809中D0-D7表示8位数字量输出引脚，IN0-IN7表示8位模拟量输入引脚，START为A/D转换启动信号输入端。ALE为地址锁存允许信号输入端。（以上两种信号用于启动A/D转换）EOC表示转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。OE表示输出允许控制端，

7、用以打开三态数据输出锁存器。CLK：时钟信号输入端（一般为500KHz，这里有74LS74四分频电路产生）图3-4-2 四分频电路3.5总体功能设计 本设计的可燃气体警报器主要由六个部分组成：传感器、LED显示器、声光报警器、控制电路、A/D转换和电源模块，传感器部分采用的气体传感器能感知环境中某种气体并将与气体种类和浓度有关的信息转换成电信号。这种电信号是连续变化的模拟信号需要经过A/D转换将其转化离散的数字信号。控制电路以单片机为核心，能够对采集的数字信号进行处理和判断，运用一定的算法计算出待检测气体成分及浓度并送到LED显示器显示出来。本系统可以对检测的数据和设定的阀值参数进行存储并自备

8、电源。图3-5-1总体功能框4软件设计4.1 单片机程序流程图图4-1-1系统流程图4.2程序设计 单片机的程序是用C语言编辑的。系统总体流程图如图4-1-1，系统中A/D读入传感器部分的电信号，并转化成二进制码，并把数据送给单片机处理，单片机运用一定的算法计算出待检测气体成分及浓度并送到LED显示器显示出来，在对浓度与事先设定的浓度阀值进行比较，判断是否需要报警。浓度大于阀值（2000ppm）,单片机P2.0口置为高电平，二极管导通，发光二极管亮，单片机P2.1口置低，三极管导通，蜂鸣器工作。浓度小于阀值P2.0置低，二极管截止，P2.1口置高，三极管截止。4.3 A/D、单片机数据传输设计

9、ADC0809部带有输出锁存器，可以与AT89S51单片机直接相连。初始化时，使ST和OE信号全为低电平。送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上，转换通道为IN0，已在硬件设计中考虑了。在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。是否转换完毕，根据EOC信号来判断。当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换的数据就通过P1口输出给单片机了。5系统调试5.1测试仪器序号类型型号1示波器YB432442万用表DT9205535.2测试方法5.2.1电源测试用220v转15v变压器，通过电容的滤波，用数字万用表直流电压20V档测得三端集成稳压器7805的3脚输出端，为5.04v,数据表明

10、正常。5.2.2 传感器工作测试接通电源后，感受传感器是否发热，微微有热度表明工作正常，用可燃气体逐渐靠近气体传感器，输出电压在05V变化，说明传感器工作增长。5.2.3 A/D采集与单片机最小系统电路的调试 为确保电路焊接无误后，接通5V电源，用数字万用表直流电压20V档测量单片机以下管脚的电压。20脚（VSS）： 0 V 40脚（VCC）： 5.04V9 脚（RST/VPD）：0.03V 31脚（/EA/VPP）：5.02V18脚（XTAL2）：2.27V 19脚（XTAL1）： 2.09V通过以上数据可以判断出单片机正常工作。正常接通电源后，用数字示波器检测ADC0809一下管脚的信号波

11、形6脚（START） 7脚（EOC） 9脚 （OE） 10脚（CLOCK）都呈现不同频率的脉冲，其中10脚的频率为460KHZ（接近500KHZ），说明AD工作正常。6系统功能、指标参数6.1概述该设计中采用半导体气体传感器MQ-5，感应外界可燃气体，其以金属氧化物半导体为基础材料，当被测可燃气体在该部半导体表面吸附后，引起其电学特性（例如电导率）发生变化。由于电导率的改变产生不同的阻抗，时而产生不同的模拟电压信号。然后采用8位并行的A/D转换器ADC0809，将时间和幅值都连续的电压模拟量，经过取样、保持、量化和编码等过程，转换为时间、幅值离散的数字量，同时将转换结束的数字量赋给主控芯片单片机STC89C52。单片机STC89C52根据外界可燃气体与对应变换电压的函数关系，处理数据.并将得到的对应浓度数据交给LED数码管及时显示。当检测气体浓度超出设定报警阀值时同时还给出声光报警。6.2参数指标检测气体：液化气、天然气、煤气等可燃气体探测围：300-5000ppm报警浓度：1600ppm响应时间；2500） didi（）;