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基于单片机的可燃气体检测报警系统
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2009-05-15
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测量浓度范围:0——100LEL; 测量精度:0.5级; 在安全值内,能显示当前值和设定值;在安全值外, 能够产生声光报警; 具有看门狗定时器的功能; 能够显示通道数及当前温度值;所有设定值,掉电不丢失; 通讯功能。
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长春工业大学毕业设计
摘 要
对于可燃气体得检测不得不从家庭方面考虑,在人们日常生活中存在很多可燃
性气体,人们总是从各个方面对其进行使用,但是居于这些气体的性质,它们又会
给人们的日常生活带来很大的隐患,无论是家庭还是厂房都大量使用或生产着可燃
性气体,例如、甲烷等等,对于家庭,大多对气体泄露检测方面存在着很大漏洞。
由于煤气泄漏具有巨大的危害性,需要对煤气泄漏进行实时的精确监控。根据
设计要求,设计了一种可燃气体监控系统,该系统以单片机控制技术,采用巡回检
测的方法,对一氧化碳()进行实时监控,具有报警设定、声光报警、现场浓度
动态显示、向上位机通讯等功能。
由于本设计以AT89C52单片机为核心,较为合理地分配了软硬件,充分利用了
软件编程技巧及系统运行速度快等优点,并有力兼顾了系统的性能,使系统精确度、
灵敏度和稳定性均达到设计要求,且造价低,操作方便。
本系统的软件编写采用的是汇编语言,整个程序的思路清晰,考虑全面。可以
在执行的开始和过程中,修改报警临界值,增大了使用的地域和领域;在报警时可
以指出哪个单元气体泄漏并且发出声光报警。
关键词:气敏传感器;单片机;检测;声光报警;
I
长春工业大学毕业设计
Abstract
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Keywords-+++
目录
1.绪论...........................................................................................................................................................1
1.1 本课题的研究意义........................................................................................................................1
1.2 可燃性气体报警仪国内外发展情况............................................................................................2
1.3 本论文研究内容............................................................................................................................3
2.方案论证................................................................................................................................................5
II
长春工业大学毕业设计
2.1 系统的主要功能............................................................................................................................5
2.2 设计的原理框图............................................................................................................................5
2.3 单片机的选择................................................................................................................................5
2.4 传感器的选择................................................................................................................................7
2.4.1 CO 传感器的种类与特点..................................................................................................9
2.4.2 几种主要 CO 传感器..........................................................................................................9
3.硬件设计.................................................................................................................................................15
3.1 单片机的最小系统设计..............................................................................................................15
3.2 信号输入单元电路的设计..........................................................................................................16
3.3 按键显示单元设计......................................................................................................................19
3.4 报警单元设计..............................................................................................................................22
3.5 通讯电路设计..............................................................................................................................23
3.6 系统电源电路设计......................................................................................................................25
4.系统软件设计......................................................................................................................................27
4.1 主程序设计..................................................................................................................................27
4.2 数据采集程序设计......................................................................................................................31
4.3 人机接口单元软件设计..............................................................................................................32
4.4 报警单元软件设计......................................................................................................................34
4.5 单片机与 PC 机串口通信软件设计...........................................................................................35
结论............................................................................................................................................................37
致谢............................................................................................................................................................38
参考文献....................................................................................................................................................39
附录............................................................................................................................................................41
III
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1.绪论
1.1 本课题的研究意义
从可燃性气体发展的整体角度来说,在石油化工生产过程中、实验室实验、教学
设施、住宅等不可避免地存在着各种易燃易爆气体和有毒气体,这些气体一旦泄漏并
积聚在周围环境中将可能酿成火灾、爆炸或人身中毒等恶性事故。为了防患于未然应
采用性能可靠的气体检测器,连续监控工艺装置或储运设施环境中可燃气体和有毒气
体的泄漏情况,及时发出报警以保证生产和人身安全。
当前在石化行业 .&/ 质量体系越来越受到重视,石油化工行业标准《石油化工可
燃和有毒气体检测报警设计规范》即将上升为国家标准。在设计检测器时应充分考虑
其安装位置的合理性,为以后的使用、维护、检定提供方便。根据检测现场的空气可
能环流现象及空气流动的上升趋势,以及厂房的空气自然流动情况、通风通道等来综
合推测,当发生大量泄漏时,根据可燃气体或有毒气体在平面上自然扩散的趋势方向,
确定平面位置+再根据泄漏气体的密度并结合空气流动的方向,确定空间位置。
报警器是否灵敏可靠关系到人身财产安全因此报警器属于强制检定的计量器具。
目前大多数报警器用户都使用汽油或液化气等超过以上高浓度的易挥发可燃气体对报
警器进行检测若报警即判断报警器正常。这样做虽然省缺了购买可燃气体标准物质
的麻烦和费用但实际上达不到保证安全的目的从而形成重大安全隐患有时还会造
成报警器检测元件中毒。如果使用标准气体检测报警器就能保证人身安全同时杜绝
报警器检测探头中毒现象。一、可燃气体检测报警器的构成和应用,可燃气体检测报
警器由探测器与报警仪表构成主要用于监测可燃气体产生、使用、储存的室内外危险
场所的泄漏情况。当被测场所空气中存在可燃气体时探测器将感知信号并传输到报警
仪表仪表即显示出可燃气体爆炸下限的百分比浓度值。当可燃气体浓度超过报警设定
值时发出声光报警信号提示值班人员采取安全措施避免燃爆事故的发生。二、固定
安装式检测报警器的特点固定安装式检测报警器一经安装就位它的监测范围就已确定。
当需要监测一个三维空间且规模较大的工业生产装置时仅有的少数几个监 测 点 很 难
确保监测效果。因此,对于布点的疏密程度、上下高度以及与可能泄漏点的距离等都
要考虑。报警器的布点安装不仅涉及到投资的合理性和可接受程度还涉及到投资的切
实效果和安全生产。三、可燃气体检测报警器安装经验根据多年来积累的工作经验笔
者认为具体安装应用时应考虑以下几点:
0首先弄清所要监测的车间装置有哪些可能的泄漏点并推算它们的泄漏压力单
位时间的可能泄漏量、泄漏方向等并画出棋格形分布图根据推测的严重程度分成
$、、 三个等级。
*根据所在场所的主导方向、空气可能的环流现象以及车间空气自然流动的趋势
推测当发生大量泄漏时可燃气体在平面上的自然扩散趋势方向图。
1再根据泄漏气体的密度2大于或小于空气3并结合空气流动的上升趋势综合成泄
漏流的立体流动趋势图。
4根据形成的本监测范围可燃气体泄漏的立体流动概念就可在其流动的下游位置
1
长春工业大学毕业设计
作出初始设点方案。
)然后再研究泄漏点的点泄漏状态-可能是微泄漏也可能是喷射状泄漏。如果是
微泄漏则设点的位置就要靠近泄漏点。如果是喷射状泄漏则稍远离泄漏点。综合上
述情况拟定出最终设点方案。这样需要购置的数量和品种即可从所画的最终棋格图
中估算出来。
5对于一个大中型有可燃气体泄漏的车间有关规定建议每相距 206~*63 设
一个检测点。
7对于无人值班的小型且不是连续运转的泵房需注意发生可燃气体泄漏的可能性。
特别是在北方地区冬季门窗关闭的情况下可燃气泄漏将很快达到爆炸下限浓度。一般
在主导风向的下游位置安装一台检测器如厂房面积大于 *66*则宜增加一个监测
点。
'对于有氢气泄漏的场所如大型发电机组、炼油厂的加氢装置、电化厂的电解车
间、盐酸合成炉厂房、存放有氢气钢瓶的仓库、有气相色谱分析仪的化验室等场所将
检测器安装在泄漏点的上方平面。
(对气体密度大于空气的诸如烷烃类2甲烷沼气、民用煤气除外3、烯烃类2乙烯除
外3、液化石油、汽油、煤油等将检测器安装在低于泄漏点的下方平面上并注意周围
环境的特点。例如室内通风不流畅部位、地槽地沟易积聚可燃气体的地方、现场通往
控制室的地下电缆沟、有密封盖板的污水沟槽等都是经常性或在生产不正常的情况下
容易积聚可燃气的场所应将这些场所当作不可忽视的安全监测点。
06喷漆涂敷作业场所、大型的印刷机附近以及相关作业场所都属于开放式可
燃气体扩散逸出场所。如果缺乏良好的通风条件也很容易使某个部位的空气中的可燃
气体的含量接近或达到爆炸下限浓度值这些都是不可忽视的安全监测点。
目前,从社会发展形式看,对气体的检测报警越来越重要而气体检测装置也都脱
影而出,但是很多装置都存在着某方面的弊端,例如,装置本身的使用耐久度、装置
的灵敏度、报警明显度、设备的性价比、还有最大的弊端就是装置本身容易出现问题
是否能及时发现和处理等等,这些是很值得考虑的。眼前,无论是公司、企业、或是
家庭对装置的购买使用都会考虑装置寿命和性价比,所以理想的气体检测报警装置就
首先必须满足这两点
1.2 可燃性气体报警仪国内外发展情况
无锡格林通安全装备有限公司是美国通用检测器国际公司在中国惟一一家合作生
产工业安全设备的公司,它专业生产的气体浓度探测传感器已广泛使用于石化企业,
其中 &4666 可燃性气体探测传感器是代表产品。&4666 是探测可燃性气体和蒸气
的智能传感器,探测器探测到的可燃性气体浓度经线性变换成毫伏信号,通过电缆传
输给控制器。可燃气体报警器主要用于非矿井作业环境空气中可燃气体爆炸下限以下
简称以下浓度的测定和报警,是石油、化工、储运、消防与人防等工矿企业防爆场所
必备的安全检测仪器也可作为化工设备、管道接头及阀门的检漏工具。某厂气焊车间
安装了台日本理研株式会社生产的型固定式可燃气体检测报警器曾经直接使用气焊对
准报警器的探头进行检测使两个探头发严重中毒导致报警器报废。由于使用气体不
当使报警器检测元件中毒现象普遍存在。尤其是国产检测元件更易出现灵敏度降低或
线性严重偏离的现象导致报警器示值误差增大甚至报警器报废。
标准气体是由国家技术监督局批准发布并由具有相应标准物质《制造计量器具许
2
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