基于单片机的煤气泄漏报警专业系统设计.doc
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1、摘 要煤气已成为人们生活中必不可少能源了,煤气泄漏时有发生,煤气泄漏使人中毒,也许会发生爆炸,给人们人身安全和财产安全带来了诸多隐患,因此防止煤气泄漏检测装置已成为人们迫切需要,为此开发煤气泄漏报警检测装置是非常必要。计算机以及单片机普及和信息技术迅猛发展,人们已经对家庭住宅环境提出了更高规定,智能化、信息化被引入家庭,便利,舒服并且更加安全。家庭智能化定义,在国际上至今尚无一致理念,在当代化城乡住宅社区中和采用微型计算机、自控装置、通信等技术,建立一种物业管理中心与安全防护监控系统,最后目是使每一种祝贺得到满足其规定最佳方案。这些足以表白人们最注重还是安全。并且国家建设部规定,当前住宅社区应
2、实现六项智能化规定,其中就涉及实行安全防范系统自动化监控管理;防盗报警系统应安红外或微波与煤气泄漏报警器等各种类型报警装置,基于此项规定,煤气泄漏检测报警装置实现智能化势在必行。本系统重要针对老式煤气,液化气泄漏进行检测,报警。本系统有如下特点:用单片机实现控制,电路简朴、价格便宜、可靠性好。采用增强型51单片机,MQ-2气体传感器,煤气泄漏是会发出灯光和声音报警,因而本系统可作为智能家居一种安全系统!核心词:煤气泄漏;单片机;气体传感器AbstractGas has become an essential energy in peoples lives,Gas leak incident o
3、ccasionally,gas leak can make people explode,brought a lot of hidden dangers to personal safety and property security of people,so to prevent the gas leak detectionthe device has become an urgent need,for the development of the gas leak alarm detection devices is necessary.The popularity of computer
4、 and microcontroller,and the rapid development of IT,people have been raised on the family residential environment a higher demand intelligence,information was introduced to the family,convenient,comfortable and more secure.The definition of the family of intelligent,in the international community s
5、o far there is no consistent philosophy in the modern urban and rural residential area and the use of micro-computer,automatic control devices,communication technologies such as the establishment of a property management center and the security monitoring system,the ultimate aim is each congratulate
6、 get the best solution to meet their requirements. These are sufficient to show that the security focus. The provisions of the Ministry of Construction,the residential area should achieve six intelligent,including the implementation of the automated monitoring and management of security system;burgl
7、ar alarm system should be infrared or microwave,gas leak alarms,and other types of alarm devices,based on this paragraph,gas leak detection alarm device intelligence is imperative.This system is mainly for conventional gas,liquefied petroleum gas leak detection,alarm. This system has the following c
8、haracteristics:with MCU control circuit is simple,cheap,and good reliability. Enhanced 51 microcontroller,the MQ-2 gas sensors,gas leak emits light and sound the alarm,this system can be used as a smart home security system!Keywords:gas leak;microcontroller;gas sensor目录1 引言11.1 煤气泄漏检测报警装置背景及意义11.2 煤
9、气泄漏报警器现状21.3 设计任务32 煤气泄漏检测报警装置方案设计42.1 设计思想42.2 气体传感器选型42.2.1气体传感器简介42.2.2气体传感器选定72.3 煤气泄露报警系统整体设计方案82.3.1煤气泄露报警器工作原理82.3.2煤气泄露报警器构造82.4 装置功能阐明92.5装置主体图93煤气泄漏检测报警装置硬件某些设计103.1 STC12C5A60S2系列单片机简介103.2 STC12C5A60S2系列单片机内部构造123.2.1 管脚阐明.123.2.2引脚电路连接.143.2.3 振荡器特性.153.3 单片机领域前景及发展状况153.4 STC12C5A60S2系
10、列单片机最小应用系统163.4.1 电源电路.163.4.2 时钟电路.173.4.3 复位电路.183.5 传感器电路193.5.1 MQ-2传感器简介.193.5.2 传感器电路连接.213.6 显示电路213.7 串口下载模块223.7.1 关于 RS-232.224 煤气泄漏检测报警装置软件某些设计244.1 主程序设计流程与编程244.1.1 主程序设计流程图.244.2 A/D转换模块编程264.2.1 A/D转换模块构造.264.2.2 A/D转换模块程序.264.3 5110液晶模块编程274.3.1 液晶模块编程模式.274.3.2 液晶模块程序.274.4 报警主程序315
11、 煤气泄漏检测报警装置调试335.1 Keil简介335.2 程序调试环节345.2.1 程序调试过程中问题及解决.35总结与展望37道谢38参照文献39附录A40附录B491 引言1.1 煤气泄漏检测报警装置背景及意义近年来随着人们生活水平提高,管道煤气和罐装煤气已经进一步到百姓家庭。但是由于使用不当或者设备老化等因素导致煤气泄漏极大威胁着人们生命以及财产安全CO是一种无色、无嗅、无味、无刺激性气体,几乎不溶于水,当与空气混合达到12580时具备爆炸性。此外,CO通过人体呼吸作用进入血液循环,导致缺氧血症,导致组织缺氧,抑制组织呼吸。它又是煤气中对人体危害最大有毒气体。当前,管道煤气和罐装煤
12、气早已进入寻常百姓家,但由于使用不当或设备老化等导致煤气泄漏问题也日趋突出,极大地威胁人们生命财产安全。在实验室进行研究工作及工业现场施工时,也经常浮现因有毒气体泄漏而引起事故,有时甚至危及生命和财产安全。因而,研制有效,可以用于工业现场和用于家庭环境有害气体检测装置具备很大意义,市场应用前景辽阔。 下面是一氧化碳与健康成年人中毒也许发生症状50ppm 健康成年人在八小时内能承受最大浓度200ppm 2-3小时后轻微头痛,乏力400ppm 1-2小时内前额疼痛,3小时后威胁生命800ppm 45分钟内眼花、恶心、痉挛;2小时内失去知觉;2-3小时内死亡1600ppm 20分钟内头痛、眼花、恶心
13、;一小时内死亡3200ppm 5-10分钟内头痛、眼花、恶心;25-30分钟死亡12800ppm 1-3分钟死亡依照以上数据,可见煤气泄漏时刻危害着人们生命,当煤气泄漏不但可以使人中毒,并且还随时也许发生爆炸危险,面对煤气泄漏而导致种种事故威胁,咱们需要一种解决办法。使用煤气报警器是对付煤气无形杀手重要手段之一。煤气专家指出,煤气泄漏或废气排放而大量产生一氧化碳是煤气中毒事件根源,如采用煤气泄漏报警器就能得到及时警示。关于部门经长期测试得出结论,煤气报警器防止煤气泄漏事故发生有效率达95%以上。因此如何防止煤气中毒与爆炸已成为人们迫切需要。1.2 煤气泄漏报警器现状当前,普通煤气报警器功能单一
14、,性能未定性差,并且大型监控系统价格不菲,需要专门人员管理,不适合居家使用。家用煤气泄漏检测与报警是非常重要煤气安全设备,它是安全使用煤气最有一道防线。煤气泄漏报警器通过气体传感器探测周边环境中低浓度可煤气体,将探测新号用模仿量传递给控制电路,当可煤气体浓度超过设定值时,装置报警灯会发出信号,报警器会发出声音报警。煤气体报警器探测煤气体传感器重要是有氧化物半导体、催化燃烧型、热线型气体传感器,尚有少量其她类型。这些传感器都是通过对周边环境中煤气吸附,在传感器表面产生化学反映或者电化学反映,导致传感器电物理特性变化。煤气泄漏报警器广泛应用在都市安防、社区、公司、工厂、学校、仓库、化工等众多领域。
15、按检测气体可分为:可煤气体报警器,有毒气体报警器和复合式气体传感器。气体传感器检测气体有,一氧化碳,二氧化碳,甲烷,氢气等可燃或者有毒气体!煤气泄漏报警器从功能上可分为仅有泄漏报警功能报警器和可以批示所探测到气体浓度并且具备报警功能检测报警器。从使用场合上可分为民用报警器和商用报警器。民用普通是独立在住宅中使用煤气报警器,功能简朴。商用重要使用在煤气运送、储存场合、使用煤气和也许有煤气泄漏工厂和公共场合。都市煤气规范中规定地下室,半地下室,地上密闭空间用气房间,建筑管道井,封闭计量表房等都要安装煤气报警器。建筑和煤气有关规范和法规也推荐使用民用煤气泄漏报警装置。工业用固定式气体报警器是由报警控
16、制器和探测器构成,控制器可防止于值班室。重要对各监测点进行监控,探测器安装于气体最容易泄漏地点,其核心部件为内置气体传感器,传感器检测空气中气体浓度。探测器将检测到气体浓度转换成电信号,通过线缆传播到控制器,浓度越高信号越强,当气体浓度达到或者超过报警点时,报警器发出报警新号,如果是阀门泄漏可启动电磁阀及排气扇等设备自动排除隐患。便携式检测仪为手持式,工作人员可随身携带,以便检测不同地点气体浓度。家庭用气体检测器价格便宜,使用以便,省空间。当前,随着传感器生产工艺水平提高,传感器日益小型化,集成度不断提高,使得气体检测仪器越来越小。能用一种仪器检测各种不同气体是气体检测仪发展趋势。国外在气体传
17、感器,其中包括CO传感器研究和应用方面达到了很高水平,形成了多系列多品种产品。相比之下国内研究和应用比较滞后,特别在产品开发上亟待加强。随着中华人民共和国在世界加工制造业领域地位不断提高,国内外技术交流频繁开展,在传感器制造方面条件正在成熟,加上政府对CO安全立法注重和人们对安全需要,对CO传感器需求持续增长,CO传感器市场正在不断成熟,相信在几年内国内会浮现自己知识产权CO传感器产品。1.3 设计任务本文设计了一种敏捷度高、响应快、抗干扰性好、使用以便、价格便宜煤气检测系统,采用气敏传感器,气敏传感器是可以感知环境中某种气体及其浓度一种敏感器件,它将气体成分、浓度等关于信息转换成电信号,从而
18、可以进行检测。当前,人们对气敏传感器测试办法重要停留在用人工手动方式来操作,开发出一种实用高效智能化传感器测试装置是极为必要。而声光信号是信息又一重要载体,如果在这些测量场合能用声光信号直接报出成果,将给操作人员带来极大以便,本文就简介一种新型气敏传感器测试系统,从构成、硬件设计以及程序流程及代码等几方面对其进行了详细简介。2 煤气泄漏检测报警装置方案设计2.1 设计思想煤气泄漏检测报警装置是可以检测环境中可燃性气体浓度,并具备报警功能仪器,仪器最基本构成某些应涉及:气体信号采集电路、模数转换电路、单片机控制电路。气体信号采集电路普通由气敏传感器和模仿放大电路构成,将气体信号转化为模仿电信号。
19、模数转换电路将从煤气检测电路送出模仿信号转换成单片机可辨认数字信号后送入单片机。单片机对该数字信号进行解决,并对解决后数据进行分析,与否不不大于或等于某个预设值(也就是报警限),如果不不大于则会自动启动报警电路发出报警声音,反之则为正常状态。为使报警装置更加完善,可以在声音报警基本上,加入灯光报警,变化光信号可以引起顾客注意,弥补嘈杂环境中声音报警局限。以上是依照报警器应具备功能,提出整体设计思路。气敏传感器及单片机是煤气泄漏报警器两大核心,依照报警器功能需要,选取适当、精准、经济气敏传感器及单片机芯片是至关重要。2.2 气体传感器选型气体传感器属于气敏传感器,是气-电变换器,它将可燃性气体在
20、空气中含量(即浓度)转化成电压或者电流信号,通过A/D转换电路,将模仿量转换成数字量后送到单片机,进而由单片机完毕数据解决、浓度解决及报警控制等工作。气体传感器作为煤气泄漏报警器信号采集某些,是仪表核心构成某些之一。由此可见,气体传感器选型是非常重要。2.2.1气体传感器简介1.气体传感器分类气体传感器种类繁多,从检测原理上可以分为三大类:(1)运用物理化学性质气体传感器:如半导体气体传感器、接触燃烧气体传感器等。(2)运用物理性质气体传感器:如热导气体传感器、光干涉气体传感器、红外传感器等。(3)运用电化学性质气体传感器:如电流型气体传感器、电势型气体传感器等。2.气体传感器应满足基本条件
21、:一种气体传感器可以是单功能,也可以是多功能;可以是单一实体,也可以是由各种不同功能传感器构成阵列。但是,任何一种完整气体传感器都必要具备如下条件: (1)能选取性地检测某种单一气体,而对共存其他气体不响应或低响应; (2)对被测气体具备较高敏捷度,能有效地检测容许范畴内气体浓度; (3)对检测信号响应速度快,重复性好; (4)长期工作稳定性好; (5)使用寿命长; (6)制导致本低,使用与维护以便。3.常用气体传感器简介(1)半导体气体传感器半导体气体传感器涉及用氧化物半导体陶瓷材料作为敏感体制作气体传感器,以及用单晶半导体器件制作气体传感器。自1962年半导体金属氧化物气体传感器问世以来,
22、由于具备敏捷度高、响应快、输出信号强、耐久性强、构造简朴、价格便宜等诸多长处,得到了广泛应用。该传感器己成为世界上产量最大、使用最广气体传感器之一。按照敏感机理分类,可分为电阻型和非电阻型。(2)固体电解质气体传感器固体电解质气体传感器使用固体电解质气敏材料作为气敏元件,其原理是运用气敏材料在通过气体时产生电阻,测量其形成电动势从而测量气体浓度。由于这种传感器电导率高,敏捷度和选取性好,因而得到了广泛应用,几乎打入了石化、环保、矿业等各个领域,其产量仅次于半导体气体传感器一类传感器。但这种传感器制导致本高,检测气体范畴有限,在检测环境污染领域中有优势。(3)接触燃烧式气体传感器当易燃气体接触这
23、种被催化物覆盖传感器表面时会发生氧化反映而燃烧,故得名接触燃烧式传感器。接触燃烧式气体传感器检测元件普通为铂金属丝(也可表面涂铂、钯等稀有金属催化层),使用时将铂丝通电,保持300C400C高温,此时若与气体接触,气体就会在稀有金属催化层上燃烧,因而铂丝温度会上升,铂丝电阻值也上升,通过测量铂丝电阻值变化大小,就懂得气体浓度。(4)高分子气体传感器运用高分子气敏材料制作气体传感器近年来得到很大发展。高分子气敏材料在遇到特定气体时,其电阻、介电常数、材料表面声波传播速度和频率、材料重量等物理性能发生变化。高分子气敏材料由于具备易操作性、工艺简朴、常温选取性好、价格低廉、易与微构造传感器和声表面波
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