厨房燃气泄露报警器设计论文.pdf

0/50摘摘要要燃气的普及，为人们提供了方便，也提高人们的生活质量，但是任何事物都有它的两面性，在使用燃气的过程中，因燃气泄漏等原因造成的燃气爆炸、中毒等意外事故时有发生，给人们的生命和财产安全带来了严重的威胁，因此安全使用燃气，是不可忽视的一个重中之重的工作。厨房燃气泄漏报警装置能有效监测环境中可燃气体的浓度，一旦其浓度超出报警限定值，就能发出声光报警信号，并且能随着浓度的增加报警音量逐渐加大，能及时起到安全防范的作用。燃气报警器的核心是气体传感器及单片机。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，供燃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的电压信号，由线性电路加以补偿，使信号线性化，经微机处理、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，燃气报警器发出声光报警信号并可显示燃气浓度或启动外部联运设备。本文正是通过分析目前燃气报警器的现状，设计制作室内故障监测报警系统，保障人们的生命财产安全。关键字：传感器；监测；燃气泄漏；燃气报警张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书1目目录录第 1 章 引言.31.1 设计概述.31.1.1 设计的背景.31.1.2 设计的意义.41.2 设计目标与意义.41.2.1 设计思路.41.2.2 设计目标.51.2.3 设计意义.51.3 章节安排.5第 2 章 方案论证与选型.62.1 设计任务分析.62.2 方案论证与选择.72.2.1 方案一：.72.2.2 方案二：.82.3 方案确定.9第 3 章 硬件电路设计.103.1 原理分析.103.2 模块设计.103.2.1 主控制模块.103.2.2 气体浓度检测模块.123.2.3 显示模块.143.2.4 声音报警模块.153.2 厨房燃气泄漏报警器电路总体框图.163.3 厨房燃气泄露报警器子电路.163.3.1 单片机模块的设计.163.3.2 气体检测模块的设计.173.3.3 显示模块的设计.183.3.4 声音报警模块的设计.193.4 原理图.20第 4 章 软件设计.214.1 软件总体设计.214.2 软件模块说明.234.2.1 主函数程序设计.234.2.2 显示部分程序设计.244.2.3 中断函数程序设计.254.3 小结.26第 5 章 产品调试.275.1 调试的设备.275.2 调试步骤.275.3 注意事项.275.4 故障分析.28第 6 章产品使用说明.29张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书26.1 功能描述.296.2 使用说明.296.2.1 报警处理.296.2.2 燃气泄漏报警器安装说明.306.2.3 天然气安全常识.30第 7 章心得体会.31致谢.33参 考 文 献.34附 录.35附件一：总原理图.35附件二：元件清单.36附件三：安装接线图：.37附件四：装配图、零件图：.39附件五：C 语言程序.42张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书3第第 1 1 章章 引引言言1.11.1 设计概述设计概述1.1.1设计的背景2000 年党中央国务院提出“两部大开发”的重大战略部署，特别是 2002 年“两气东输”第一期工程正式开工。这无疑为发展两部地区的燃气产业带来历史性的机遇。随着“两气东输”工程的快速进展，燃气行业发展潜力巨大。西气东输工程，在西部优势资源和东部广阔市场之间建立起了一座“金桥”，西气东输工程投入使用后，每年供应长江三角洲地区 100 亿立方米天然气。以“西气东输工程”为开端的大规模天然气利用工程的实施和国家经济的提高，现代化、智能化的多功能建筑越来越多，对建筑的防火安全设计要求也越来越高。近年来，全国燃气行业发展迅猛，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，这意味我国城市燃气将大踏步的进入“天然气时代”。我国天然气市场将迎来一个千戟难逄的机会，城市燃气需求的主要增长点将体现在天然气上。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具名的生活质量发挥了巨大的作用。但是随着燃气的广泛使用，由于燃气泄漏所引发的爆炸、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。为了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漏而引发的爆炸及火灾事故，各燃气使用单位及居民用户选择一种适合的燃气报警器实为必要之举。当前应用最广泛的可燃性气体泄漏报警器与气敏元件传感器，已普及应用于气体泄漏检测和监控，仅用于安全保护家用燃气泄漏报警器为例，不少发达国家已经明确规定家庭、公寓等要求安装相应的报警器。日本早在 1980 年 1 月开始实施安装城市燃气、液化石油气报警器的法规，1986 年 5 月日本通产省又实施了安全器具料及出尽基本方针。据有关统计猜测，美国在 1996 年2002 年就燃气报警器的年均增长率为 2730。美国目前已有 7 个州 11 个城市通过立法，规定家庭、公寓等要安装一氧化碳报警器。在这些方面，国内应该增强安全意识增强。国外可燃性气体泄漏报警器发展很快，是由于人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求提高；另一方面是由于燃气泄漏报警器市场增长受到政府安全法规的推动。因此，国外燃气报警器技术得到了较快发展，随着城市燃气化的扩大，我国已有北京市、辽宁省、黑龙江省、山西省、哈尔滨市、青岛市、等张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书4相继发布燃气安全管理文件，做到政府立法和百姓自身提高安全保护意识有机结合。1.1.2 设计的意义计算机的普及和信息技术的迅猛发展，人们己不满足于传统的居住环境，对家庭及住宅小区提出了更高的要求，智能化被引入家庭，并迅速在世界各地发展起来。人们对居住环境要求的日见增高，体现在希望住宅不仅更便利、舒适而且更安全。安全问题对于楼房家庭住户是个不能忽视的问题。为了减少并杜绝各种因燃气而造成的伤害，我们需要一个解决办法。使用燃气报警器是对付燃气无形杀手的重要手段之一。燃气专家指出，燃气泄漏或废气排放而大量产生的一氧化碳是燃气中毒事件的根源，如采用燃气泄漏报警器就能得到及时的警示。有关部门经长期测试得出结论，燃气报警器防止燃气泄漏事故发生的有效率达 95%以上。目前常用的有感烟、感温和可燃气体火灾报警器。像家庭中使用燃气、液化石油气和天然气等燃料时，安装一个可燃气体报警器，但出现漏气或者着火时，报警器能够立即鸣笛报警，告之本人及时采取措施，从而保护生命健康以及性命财产安全。1.21.2 设计目标与意义设计目标与意义1.2.1设计思路燃气报警系统是能够检测环境中的可燃性气体浓度，并具有报警功能的仪器，仪器的最基本组成部分应包括：气体信号采集电路、模数转换电路、单片机控制电路。气体信号采集电路一般由气敏传感器和模拟放大电路组成，将气体信号转化为模拟的电信号。模数转换电路将从燃气检测电路送出的模拟信号转换成单片机可识别的数字信号后送入单片机。单片机对该数字信号进行处理，并对处理后的数据进行分析，是否大于或等于某个预设值(也就是报警限)，如果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，可以在声音报警基础上，加入光报警，红光信号可以引起用户注意，弥补嘈杂环境中声音报警的局限。气敏传感器及单片机是燃气泄漏报警器的两大核心，根据报警器功能的需要，选择合适、精确、经济的气敏传感器及单片机芯片是至关重要的。以上是根据报警器应具备的功能，提出的整体设计思路。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书51.2.2设计目标随着现代家庭用火、用电量的增加，家庭火灾发生的频率越来越高。家庭火灾一旦发生，很容易出现扑救不及时、灭火器材缺乏及在场人惊慌失措、逃生迟缓等不利因素，最终导致重大生命财产损失。消防部门的统计显示，在所有的火灾比例中，家庭火灾已经占到了全国火灾的 30%左右。家庭起火的原因林林种种，可能在我们注意得到的地方，也可能就隐藏在我们根本就注意不到的地方。在现代城市家庭里，许多人因不懂家庭安全常识引起火灾事故，使好端端的幸福家庭眼间毁于一旦,有的导致家破人亡,而且一旦发生居民家庭火灾,处置不当、报警迟缓,是造成人员伤亡的重要因素。所以说,人们应该积极了解家庭火灾的主要起因，还有预防火灾的发生。这就是我们研究燃气泄露报警器的目的。1.2.3设计意义随着科技的发展，越来越多的巨大的隐患由于工业生产和人们的日常生活而产生。为了早期发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全。防止火灾引起燃烧、爆炸等事故，造成严重的经济损失，甚至危及生命安全。为了减少这类事故的发生，就必须对燃气进行现场实时检测，采用先进可靠的安全检测仪表，严密监测环境中燃气的浓度，及早发现事故隐患，采取有效措施，避免事故发生，才能确保工业安全和家庭生活安全。因此，研究燃气泄露的检测方法与研制燃气泄露报警器就成为传感器技术发展领域的一个重要课题1.31.3 章节安排章节安排本设计报告大致可分为四个部分：第一部包括第一章，是前言部分；第二部分包括第二章至第五章，是产品的设计组装与调试；第三部分包括第六章，是产品的使用说明书；第四部分包括第七章，是对设计成果的总结及心得体会。设计成果报告，内容具体组织安排如下：第一章：主要讲述设计燃气泄露报警器的背景、意义；及本次的设计思路、技术目标、设计意义。第二章：主要讲述了此次设计可用的几套方案及最终方案的选择；第三章：主要讲述了硬件电路的设计；第四章：主要讲述了软件设计；第五章：主要讲述了对产品进行调试；第六章：主要讲述了产品如何使用；第七章：主要讲述了此次设计的心得体会张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书6第第 2 2 章章 方案论证与选型方案论证与选型2.12.1 设计任务分析设计任务分析本次的设计任务是厨房燃气泄漏报警器，目前，一般的燃气报警器功能单一，或是必须手动复位阀门系统，性能稳定性低；而大型的监控系统又价格不菲，需要专门的技术人员来管理，不适合于中小企业和家庭。为了防止中毒事件的再次发生，提出了利用单片机系统进行有效地预防对策。所以怎样防止燃气中毒与爆炸已成为人们的迫切需要。为此设计出家用燃气泄漏报警控制器。为适应家庭对可燃性易爆气体安全性要求，设计的可燃性气体报警仪应不仅能在较宽的温度范围工作，而且应具有显示可燃气体浓度、可接计算机进行现场远测和实时控制等功能。其目标是在传统的烟雾报警仪的基础上，尽量提高准确性，降低成本，缩小体积。本文针对以往的燃气泄露报警装置的优点和缺点进行取舍，在讨论过去的设计方案的基础上，拟设计一个燃气报警系统，包括各模块硬件电路设计和软件设计。该系统制系统主要是由 MCS-52 系列单片机控制电路、电源电路、AD 数据采集电路、传感器电路、LED 显示与声光报警电路等部分组成。装置通过气体传感器 MQ-2 随着气体浓度变化产生相应的电阻变化，再通过外围电路将电阻变化转为电压变化，该电压信号经运放跟随比较后通过 A/D 转换器后将模拟信号转化为数字信号。最后将数字信号送入 AT89C51 单片机，经过软件的控制，在数码管上显示相应的浓度值，在电路中设计报警电路，超过设定浓度后报警提示。初步原理图（图 2.1）如下：图 2.1 设计思路框图张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书72.22.2 方案论证与选择方案论证与选择本次设计中采用了两个方案，具体的方案见方案一和方案二。2.2.12.2.1 方案一：方案一：基于传感器的燃气泄漏报警装置基于日常安全，结构简单，性能稳定，使用方便,设计了一款报警器，它可以准确的检测到燃气，并且立刻报警，以免发生事故。根据电路所需要完成的功能和达到的效果，为此得到以下框图:1.结构框图图 2.2 燃气泄露报警装置方案一框图2各结构框图的功能电源电路：将 220V、50HZ 的交流电经降压、整流、滤波、稳压变成电路所需 5V 和 10V 直流电压。检测电路：检测电路是由气敏传感器 HQ-2 构成，它利用气体在金属氧化物半导体表面的氧化和还原反应，及时检测到可燃气体。报警电路：当气敏元件 HQ-2 接触到燃气时，输出电信号推动扬声器 B发出报警声。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书82.2.22.2.2 方案二：方案二：基于单片机的燃气泄露报警装置该检测装置通过传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简 单 的 电 路 即 可 将 电 导 率 的 变 化 转 换 为 与 该 气 体 浓 度 相 对 应 的输 出 电 压，通 过 放 大 电 路 输 出送入 A/D 转换器 A/D 转换器输出后进入单片机系统，通过软件的控制，将电压对应于浓度的数值通过查表的方式得出结果。在数码管上显示出来。图 2.3 燃气泄露报警装置方案二框图张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书92.32.3 方案确定方案确定以上两个方案都是设计的燃气报警器，本质上都相同，只是实现方法上有些差别。方案一利用气敏传感器来实现。方案二采用了基于单片机来实现。两种方案的主要区别在于：方案一采用的电路来实现整个系统，方案简单易于实现，在系统中将检测到的气体浓度通过检测部分后直接报警但缺少控制电路，电路较简单扩展性较弱。方案二相对于方案一来说主要区别在于利用了单片机进行控制，同时在信号采集方面加入了信号整形电路，方便 A/D 采样转换，提高了采样的精准度。方案二在外围扩展上较方案一丰富，我们可以加入控制电路，方便我们控制。综上所述，我们采用方案二。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书10第第 3 3 章章硬件电路设计硬件电路设计3.13.1 原理分析原理分析系统的工作原理是利用气敏传感器将可燃气浓度变换为 mV 级模拟电流信号，放大器把信号放大后，通过 A/D 转换器，变换成数字量送入单片机进行数据分析。对其进行分别处理。首先气敏传感器作为第一部分首先要感知周围空间环境的一氧化碳的浓度，将气体浓度通过模数转换模块转换成为对应的电压信号送入单片机。在单片机中对数字信号进行分析，检测，对比。随后将数字信号以 10 进制数的形式表现在LED 显示模块中同时判断气体浓度值，与某个预设值既报警门限进行比较，如果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。由于传感器在温度较高时更加准确，故可以考虑增加一个温度补偿电路。为提高响应时间，保证气体传感器准确地、稳定地工作，报警器需要向气体传感器持续输出一个 5V 的电压。为使报警装置更加完善，可以在声音报警基础上，加入光闪报警，变化的光信号可以引起用户注意，弥补嘈杂环境中声音报警的局限。燃气泄漏报警器的关键部分是单片机主控模块和气敏传感器模块，因此我们根据周围环境，所检测的气体以及生产成本等诸多方面考虑采用 MQ-5 行气体传感器和 ATMEL 公司的单片机。系统总体主要是分为：气敏传感器模块、模数转换模块、控制模块、LED 显示模块和声光报警模块这几大模块。3.23.2 模块设计模块设计3.2.1主控制模块主控制模块即单片机模块，完成功能是与各个功能模块连接，并通过软件编程控制各个功能模块，完成燃气、天然气检测报警及气体浓度显示功能。AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能 CMOS8 位单片机，片内含4kbytes 的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和 128bytes 的随机存取数据存储器（RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器（CPU）和 Flash 存储单元，功能强大 AT89C51 单片机可提供许多应用场合，可灵活应用于各种控制领域。AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节 Flash 闪速存储器，128 字节内部 RAM，32个 IO 口线，两个 16 位定时计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51 可降至 0Hz 的静态逻辑操张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书11作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许RAM，定时计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。AT89C51外形及引脚排列如图 3.2 所示。主要性能参数：（1）与 MCS-51 产品指令系统完全兼容（2）4k 字节可重擦写 Flash 闪速存储器（3）寿命：1000 写/擦循环（4）全静态操作：0Hz-24MHz（5）三级加密程序存储器（6）1288 字节内部 RAM（7）32 可编程 I/O 线（8）两个 16 位定时器/计数器（9）6 个中断源（10）可编程串行 UART 通道（11）低功耗空闲和掉电模式张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书12图 3.1 单片机图3.2.2 气体浓度检测模块传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出的装置，传感器主要是由敏感元件、传感元件组成，有时也将信号调节与转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分。敏感元件：敏感元件是传感器的重要组成部分，是能敏锐地感受某种物理、化学、生物的信息并将其转变为电信息的特种电子元件。传感元件：又称为转换器，一般情况下，不直接感受被测量，而是将敏感元件的输出量转化为电量输出的元件。传感器按工作原理可分为：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、光电式传感器、压电式传感器等。气体浓度检测模块采用了蜂鸣器作为声音报警装置，提醒使用人员当前的气体浓度已经超过了警戒线，应该立即停止工作，进行相应的处理，避免危险发生。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书13它和液晶显示器的配合使用，可以有效地提醒工作人员身边的工作环境，帮助工作人员提高安全警惕。在报警模块的电路中当 P0.7 口的电平是低电平时候，三极管截止；当 P0.7 口电平为高的时候，三极管导通，蜂鸣器产生报警声音。本设计中，由于燃气的主要成分是甲烷，所以气体传感器采用的是 MQ-5，MQ-5气体传感器对丁烷、丙烷、甲烷灵敏度高，对甲烷和丙烷可较好的兼顾，这种传感器可检测多种可燃性气体，它在较宽的浓度范围内对可燃气体（特别是丙烷）有良好的灵敏度，更具有长寿命、低成本、驱动电路简单等优点。是一种广泛适用于家庭用气体泄漏报警器、工业用可燃气体报警器以及便携式气体检测器。其外形如图 3.3 所示。图 3.2 MQ-5 外形MQ-5 气敏元件的外形如图 3.2 所示,由微型 AL2O3 陶瓷管、SnO2 敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。封装好的气敏元件有 6 只针状管脚，其中 4 个用于信号取出，2 个用于提高加热电流。设计中 MQ-5 的接线如图 3.3 所示，在实际的测量中，可以按照其等效电路来计算相应的校正数值，其中 Ro 表示的是测量气体在腔体内的等效电阻，RL 是外接负载电阻，用来调整输出的模拟量电压范围，具体数值应根据 A/D 转换器的输入范围来确定，在 TLC1543 的输入范围是 05V，这样 RL 可调整至该范围，保证测量的量程足够用。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书14图 3.3 MQ-5 的等效电路3.2.3 显示模块数码管是一类价格便宜 使用简单，通过对其不同的管脚输入相对的电流，使其发亮，从而显示出数字能够显示 时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数的器件。它在电器特别是家电领域应用极为广泛，如显示屏、空调、热水器、冰箱等等。绝大多数热水器用的都是数码管，在本设计中显示部分主要由 74LS245 和 4 位七段数码管组成，其作用是显示当前气体浓度值。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书15图 3.4 数码管图3.2.4声音报警模块作为燃气泄露测试装置，报警部分不可缺少，当检测到有毒气体在空气中的所占的比例超标时，就应该通过声光方式发出警报，防止由于有毒气体含量过高而发生的意外事故。蜂鸣器是用直流就可以进行驱动的装置，具有体积小，质量轻，价格低，结构可靠等优点，在电器设备中广泛应用，且声音非常尖锐，能够达到很好的报警作用，在软件编写上也非常方便，只需要给输出脚一个电平就可以。本模块主要由蜂鸣器组成，在气体浓度过大，超过安全值时，蜂鸣器工作，提供报警服务。在这个时候，用户可以自行关闭燃气，并通过对房间通风来解决。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书163.23.2 厨房燃气泄漏报警器电路总体框图厨房燃气泄漏报警器电路总体框图图 3.5 报警器电路总体框图3.33.3 厨房燃气泄露报警器子电路厨房燃气泄露报警器子电路3.3.1 单片机模块的设计单片机模块，完成功能是与各个功能模块连接，并通过软件编程控制各个功能模块，完成燃气、天然气检测报警及气体浓度显示功能。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书17图 3.6 单片机模块电路图3.3.2 气体检测模块的设计图 3.7 气体检测模块工作原理框图气体检测模块电路，由于 MQ-5 气体传感器两信号输出端为电阻信号，由资料中的 MQ-5 灵敏度特殊性可得 Rs 阻值范围为 2-20K，所以仿真时 MQ-5 气体传感器由 20K滑动变阻器代替。当没有燃气、天然气泄漏时，Rs 的阻值应该在20K左右，此时该气体检测模块的输出端为高电平，此时 LED 发光。当有燃气、张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书18天然气泄漏时，Rs 的阻值应该在 2K左右，此时该气体检测模块的输出端为低电平，此时 LED 熄灭。图 3.8 气体检测模块原理图3.3.3 显示模块的设计在本设计中显示部分主要由 74LS245 和 4 位七段数码管组成，74LS245 是我们常用的芯片，用来驱动 led 或者其他的设备，它是 8 路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。74LS245 还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。74LS245 由 8 路输入输出口构成，A 到 B 共八个口，它的 1 脚 DIR，为传输方向控制端，即：电流的流向是 A 向 B，还是 B 流向 A，它的 19 脚G，为集成块工作控制端，控制 AB 端是否可工作，同时该集成块是一个 20P 引脚的芯片，电源脚为 10 脚（GND）跟 20 脚(VCC)。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书19图 3.9 74LS245 图3.3.4 声音报警模块的设计如图所示，蜂鸣器与单片机 P1.4 引脚相接，当检测到有煤气、天然气泄漏时通过单片机编程控制 P1.4 输出信号，此时蜂鸣器发出声音，产生声音报警信号，提醒用户煤气、天然气泄漏，采取相应的措施。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书20图 3.10 蜂鸣器原理图3.43.4 原理图原理图见附录一张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书21第第 4 4 章章 软件软件设计设计4.14.1 软件总体设计软件总体设计本设计可以用汇编语言编程序，也可以用 C 语言编程序，本人选择了用 C语言编程序。主要编程序来控制定时、计时中断、和输出等。下面介绍 C 语言编程的优点。C 语言是一门通用计算机编程语言，应用广泛。C 语言的设计目标是提供一种能以简易的方式编译、处理低级存储器、产生少量的机器码以及不需要任何运行环境支持便能运行的编程语言。C 语言之所以命名为 C，是因为 C 语言源自 KenThompson 发明的 B 语言，而 B 语言则源自 BCPL 语言。1972 年，美国贝尔实验室的 D.M.Ritchie 在 B 语言的基础上最终设计出了一种新的语言，他取了 BCPL 的第二个字母作为这种语言的名字，这就是 C 语言。1973 年初，C 语言的主体完成。Thompson 和 Ritchie 迫不及待地开始用它完全重写了 UNIX。此时，编程的乐趣使他们已经完全忘记了那个Space Travel，一门心思地投入到了 UNIX 和 C 语言的开发中。随着 UNIX 的发展，C 语言自身也在不断地完善。直到今天，各种版本的 UNIX 内核和周边工具仍然使用 C 语言作为最主要的开发语言，其中还有不少继承 Thompson 和 Ritchie 之手的代码。在开发中，他们还考虑把 UNIX 移植到其他类型的计算机上使用。C 语言强大的移植性（Portability）在此显现。机器语言和汇编语言都不具有移植性，为 x86 开发的程序，不可能在 Alpha,SPARC 和 ARM 等机器上运行。而 C 语言程序则可以使用在任意架构的处理器上，只要那种架构的处理器具有对应的 C 语言编译器和库，然后将 C 源代码编译、连接成目标二进制文件之后即可运行。1977 年，Dennis M.Ritchie 发表了不依赖于具体机器系统的 C 语言编译文本可移植的 C 语言编译程序。C 语言继续发展，在 1982 年，很多有识之士和美国国家标准协会为了使这个语言健康地发展下去，决定成立 C 标准委员会，建立 C 语言的标准。委员会由硬件厂商，编译器及其他软件工具生产商，软件设计师，顾问，学术界人士，C语言作者和应用程序员组成。1989 年，ANSI 发布了第一个完整的 C 语言标准ANSI X3.1591989，简称“C89”，不过人们也习惯称其为“ANSI C”。C89在 1990 年 被 国 际 标 准 组 织 ISO(InternationalOrganizationforStandardization)一字不改地采纳，ISO 官方给予的名称为：ISO/IEC 9899，所以 ISO/IEC9899:1990 也通常被简称为“C90”。1999 年，在做了一些必要的修正和完善后，ISO 发布了新的 C 语言标准，命名为 ISO/IEC 9899：1999，简称“C99”。在 2011 年 12 月 8 日，ISO 又正式发布了新的标准，称为 ISO/IEC9899:2011，张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书22简称为“C11”。C 语言基本特性1、高级语言：它是把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来的工作单元。2、结构式语言：结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化，即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰，便于使用、维护以及调试。C 语言是以函数形式提供给用户的，这些函数可方便的调用，并具有多种循环、条件语句控制程序流向，从而使程序完全结构化。需要进行硬件操作的场合，优于其它高级语言。5、使用指针：可以直接进行靠近硬件的操作，但是 C 的指针操作不做保护，也给它带来了很多不安全的因素。C+在这方面做了改进，在保留了指针操作的同时又增强了安全性，受到了一些用户的支持，但是，由于这些改进增加语言的复杂度，也为另一部分所诟病。Java 则吸取了 C+的教训，取消了指针操作，也取消了 C+改进中一些备受争议的地方，在安全性和适合性方面均取得良好的效果，但其本身解释在虚拟机中运行，运行效率低于 C+/C。一般而言，C，C+，java 被视为同一系的语言，它们长期占据着程序使用榜的前三名。C 语言缺点1、C 语言的缺点主要表现在数据的封装性上，这一点使得 C 在数据的安全性上有很大缺陷，这也是 C 和 C+的一大区别。2、C 语言的语法限制不太严格，对变量的类型约束不严格，影响程序的安全性，对数组下标越界不作检查等。从应用的角度，C 语言比其他高级语言较难掌握。也就是说，对用 C 语言的人，要求对程序设计更熟练一些。C 语言的运算非常灵活，功能十分丰富，运算种类远多于其它程序设计语言。在表达式方面较其它程序语言更为简洁，如自加、自减、逗号运算和三目运算使表达式更为简单，但初学者往往会觉的这种表达式难读，关键原因就是对运算符和运算顺序理解不透不全。当多种不同运算组成一个运算表达式，即一个运算式中出现多种运算符时，运算的优先顺序和结合规则显得十分重要。在学习中，对此合理进行分类，找出它们与数学中所学到运算之间的不同点之后，记住这些运算也就不困难了，有些运算符在理解后更会牢记心中，将来用起来得心应手，而有些可暂时放弃不记，等用到时再记不迟。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书234.24.2 软件模块说明软件模块说明4.2.1 主函数程序设计程序开始，定时器初始化，检测空气中一氧化碳的浓度是否达到报警值，如果达到报警值，调用报警子程序，报警。如果没有达到报警值，则 LED 置 1，处于熄灭状态，读取房间内气体浓度值，并显示在数码管上，并返回检测，重新循环。图 4.1 主函数程序设计框图张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书244.2.2 显示部分程序设计数码管显示一般分静态显示和动态显示两种方式，本文采用动态显示，数码管显示是单片机外部指令输出的重要途径。图 4.2 显示部分程序设计框图张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书254.2.3 中断函数程序设计中断服务程序为，首先初始化定时器，此时 TCNT+1。这时判断 TCNT 是否为8，如果不为 8 则返回主程序，如果为 8，则将 TCNT 归零，并将 LED 取反，然后再返回主程序。图 4.3 中断函数程序设计框图张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书264.3 小结传感器在科学技术领域、工农业生产及日常生活发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力，而现代科学技术的突飞猛进则为其发展提供了坚强后盾。本次设计中在搜集资料的过程中，我去学校的图书馆，上网搜集等各种方式方法，尽量使我的资料完整、精确、数量多，通过这次设计我掌握了一些筛选资料的方法。有些知识不懂,于是，我与同学、朋友交流，加强学习，阅读更多的相关书籍，并且对资料进一步收集与完善。经过这些方法使我收获不小。本次设计对我来说既有综合性又有探索性。使我侧重于某些理论知识的灵活运用，例如完成特定功能的烟雾报警器的设计、调试等。这对于提高我的素质和科学实验能力非常有益。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书27第第 5 5 章章 产品调试产品调试5.15.1 调试的设备调试的设备使用工具数量用途示波器一台用来测试万用表一块用来检查电烙铁一个修改线路焊锡丝一套用来焊接打火机一个提供测试气体测试线若干用来连接5 号电池4 节用来供电+5V信号发生器一台用来排查5.25.2 调试步骤调试步骤（1）准备好所需要的各种器件设备，以及设备是否能正常工作。（2）通电前首先按照电路原理图认真核对，看是否有漏焊、虚焊、错接、短路的地方。（3）通电时时刻注意万用板上元器件有无发热冒烟现象，如有立即切断电源。（4）如果出现故障，按原理先检测公共电路，再逐一排查。5.35.3 注意事项注意事项（1）如果工作电流过大，应注意地线的连接。（2）注意电解电容的极性，瓷片电容没有极性。（3）对于电解电容和晶体管的检测，应注意测试表笔的极性，不能搞错。（4）检测电容器时应先对电容进行放电，然后脱开电容的一端在进行检测。（5）注意电压极性不能接反，如果出现芯片过烫，冒烟等现象，应立即切断电源。（6）检查电路各连接是否正常，有无短路、断路现象，尤其是虚焊、漏焊等现象。（7）测量电阻元件时，入电阻和其他电路连通，应脱开被测电阻的一端，张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书28然后进行检测。（8）万用表电阻档的档位选用要合适，否则不但检测结果不准确，甚至会损坏被测元器件。5.45.4 故障分析故障分析1.气体浓度显示值偏差大原因分析：1.气体浓度不符合要求2.传感器范围设置不正确3.传感器老化4.电源是否正常供电解决方案：1.通过调节气体源浓度，发现对结果无较大影响，所以排除原因 1。2.通过设置传感器，发现范围正确，所以排除原因 2。3.通过检查传感器，发现是新的传感器，所以排除原因 3。4.通过检查电源里的电池，发现电池电量过低，供电不足，所以导致显示值偏差大。5.通过更换电池，成功解决了气体浓度显示值偏差大的问题。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书29第第 6 6 章章产品使用说明产品使用说明6.16.1 功能描述功能描述燃气泄漏报警器通过气体传感器探测周围环境中的低浓度可燃气体，通过采样电路，将探测信号用模拟量或数字量传递给控制器或控制电路，当可燃气体浓度超过控制器或控制电路中设定的值时，控制器通过执行器或执行电路发出报警信号或执行关闭燃气阀门等动作。燃气泄漏报警器，是非常重要的燃气安全设备，它是安全使用城市燃气的最后一道保护。6.26.2 使用说明使用说明1.接通电源，绿灯亮起报警器开始正常工作。2.通过按键设置气体报警浓度值。3.当所检测的气体达到报警点时，报警器开始报警，蜂鸣器发出“哔、哔、哔”的报警声，当检测的气体的浓度下降到报警点以下时，报警器则停止报警。4.当报警器报警时，已联接的排气扇开始启动，自动排除有害气体。已联接的电磁阀会自动关闭燃气阀，从而切断有害气源。6.2.1 报警处理当燃气报警器报警后，首先，不要惊慌。燃泄漏报警器的设计熄灭前气体已建立了危险水平。它们的额定根据其爆炸下限（LEL）的，这意味着 LEL 的气体达到报警熄灭前的百分比。也就是说，你的房子是在爆炸的危险。如果您的可燃气体检测仪是在 15的 LEL 触发，这意味着你有足够的时间采取行动前达到危险水平。接下来，确保没有明火。如果有，立刻把它们熄灭！这包括香烟，蜡烛，或什么是燃烧在你的房子。天然气是极易燃，易燃，明火，加上空气中的气体等于火灾或爆炸。关闭任何气体用具，并把任何指示灯关闭。不要触摸或操作任何电气设备。这甚至包括电话。同样，即使是很小的火花能够点燃气体。不要拔掉电器。如果您需要光源，请使用电池供电的手电筒。打开所有的门窗，让气体驱散。离开房间到安全距离后打立即电话给消防部门或燃气公司报警。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书306.2.2 燃气泄漏报警器安装说明1.报警器安装位置：距离气源半径 1.米范围内，通风良好处：2.液化气比空气重，安装在距地面约 0.3 米处。3.天然气、城市煤气、一氧化碳等比空气轻，安装在距天花板约 0.3 米处。4.不能安装报警器的位置：墙角、柜内等空气不易流通的位置；易被油烟等直接熏着的位置。6.2.3 天然气安全常识1、管输天然气虽然被称为 21 世纪的清洁能源，即有高效、环保、经济的美誉，但它毕竟是可燃气体，具有燃烧爆炸的危险，因此人们在使用天然气时要防止燃气泄漏，避免发生火灾。2、天然气在安全燃烧时，需要大量的氧气，如果燃烧不完全，会产生一氧化碳有毒气体，因此在使用燃气时要保持室内空气流通。3、在封闭的空间内，泄漏的燃气与空气混合会达到燃气爆炸极限，形成爆炸物，因此要防止燃气泄漏，一旦有燃气泄漏，要及时关闭户内表前阀，打开门窗进行换气，严谨启用电气设备，应在室外安全区域拨打燃气公司电话严重时，应及时撤离现场保证人身安全。4、在使用燃气灶时，火焰应避开空气流，使用人更不应该长时间离开厨房间，使用完毕应及时关闭灶 前阀，要时常检查室内燃气管道等设施是否有燃气泄漏。5、厨房间不应有其他火源或其他可燃气体，应保持室内燃气设施清洁，不要在燃气管道上悬挂重物或随意改动燃气设施。6、当室内燃气泄漏发生火灾时，首先保证人身安全，应及时报警 119 和拨打燃气公司抢修电话，维护好火灾现场，防止火灾扩大。7、当发现厨房间或燃气设施附近有燃气臭味时，用户有权利报修，同时对危害燃气设施安全的违法行为有权制止和报警。张家界航空工业职业技术学院毕业设计说明书31第第 7 7 章章心得体会心得体会毕业设计是我们作为学生在学习阶段的最后一个环节，是对所学基础知识和专业知识的一种综合应用，是一种综合的再学习、再提高的过程，这一过程对学生的学习能力和独立思考及工作能力也是一个培养，同时毕业设计的水平也反映了大学教育的综合水平，因此学校十分重视毕业设计这一环节，加强了对毕业设计工作的指导和动员教育。在大学的学习过程中，毕业设计是一个重要的环节，是我们步入社会参与实际工作的一次极好的演示，也是对我们自学能力和解决问题能力的一次考验，是学校生活与社会生活间的过渡。在完成毕业设计的时候，我尽量的把毕业设计和实际工