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毕业设计单片机煤气报警器.doc
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毕业设计单片机煤气报警器.doc
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宁夏理工学院毕业论文
I
摘 要
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,特别是随着“西气东输”工程的快速进展,燃气行业
发展潜力巨大。但是随着燃气的广泛应用,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室内煤气泄露报警器实为必要之举。燃气报警器的核心是气
体传感器。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。
关键词:气体传感器; 煤气泄漏 ;煤气报警
宁夏理工学院毕业论文
II
Abstract
The rapid development of the national gas industry, liquefied gas, natural gas, coal gas and
other city gas as a clean energy business and urban residents in users has been widely used, and
gas industry has great potential. But with the extensive use of gas, due to gas leak caused an
explosion, poisoning and fire accidents have also occurred to some extent, increased the city's
insecurity and instability. In order for gas to better benefit the people, the benefit of the
community, to reduce and eliminate all due to gas leak caused the explosion and fire, the gas unit
and residential customers use to select a suitable indoor gas leak alarm is actually necessary
move. Gas sensor is the core of combustible gas. When the gas face gas sensor, the sensor
resistance change with gas concentration, the resulting electrical signal for processing of
combustible gas line after the class. After dealing with electronic circuit into a voltage
proportional to the concentration change signal to be compensated by the linear circuit, the signal
linearization, by computer processing, logical analysis, the output of various control signals, that
is, when the gas concentration alarm set value , combustible gas audible alarm signal can display
gas concentration or start an external transport equipment. It is through this analysis of the
current status of combustible gas, indoor design fault monitoring alarm system to protect
people's lives and property.
Keywords:Gas sensor; Gas Leak ; Gas Alarm
宁夏理工学院毕业论文
-1-
目 录
摘 要.......................................................................I
Abstract....................................................................II
目 录..................................................................... 1
1 绪 论.....................................................................1
1.1 课题背景 .............................................................1
1.2 燃气报警器的概述 .....................................................2
1.3 课题研究的目的及意义 .................................................2
1.4 系统设计任务 .........................................................2
2 系统方案设计..............................................................4
2.1 设计要求 .............................................................4
2.2 设计思路 .............................................................4
2.3 设计方案 .............................................................5
2.3.1 方案一 ...........................................................6
2.3.2 方案二 ...........................................................6
2.3.3 方案的确定 .......................................................7
2.4 系统方案组成 .......................................................7
2.4.1 系统三大部分 .....................................................8
2.4.2 系统框图 .........................................................9
3 系统模块设计.............................................................10
3.1 气体浓度检测模块 ....................................................10
3.2 主控模块 ............................................................10
3.3 设置报警模块 ........................................................14
4 硬件电路设计与分析.......................................................15
4.1 系统电源的设计 ......................................................15
4.1.1 三端固定式集成稳压器 ...........................................15
4.1.2 +5V 电源电路的设计 ............................................16
4.2 信号采集放大电路的设计 ..............................................17
4.2.1 气敏传感元件特性 ...............................................17
宁夏理工学院毕业论文
-2-
4.2.2 信号采集放大电路的设计 .........................................18
4.3 A/D 转换电路的设计 ..................................................19
4.3.1 ADC0809[6]的介绍 ...............................................19
4.3.2 电路具体设计方法 ...............................................21
4.4 存储器电路的设计 ....................................................22
4.5 显示器电路的设计 ....................................................23
4.5.1 显示模块 LCD1602 ................................................23
4.5.2 电路设计方法 ...................................................23
4.6 报警器电路的设计 ....................................................24
4.7 键盘电路的设计 ......................................................23
4.7.1 键盘的工作原理 .................................................22
4.7.2 键盘的识别方法 .................................................22
4.7.3 键盘的工作方式 .................................................22
4.8 串口通信电路的设计 ..................................................23
4.8.1 RS-232 标准 ....................................................24
4.8.2 接口信号
[1]
.....................................................24
5 软件设计.................................................................25
5.1 单片机编程
[2]
........................................................25
5.2 程序框图和主要程序 ..................................................24
6 实验调试.................................................................25
6.1 硬件调试 ............................................................25
6.2 软件调试 ............................................................25
6.3 调试结果 ............................................................27
6.4 小结................................................................ 27
参考文献....................................................................29
结 论......................................................................30
致 谢......................................................................30
附录 1 ......................................................................31
附录 2 ......................................................................32
宁夏理工学院毕业论文
-3-
绪 论
1.1 课题背景
煤气的主要成分是 CO、氢和烷烃、烯烃、芳烃等。煤气有毒是因为其中的 CO、芳烃
等能与人体中的血红蛋白结合,造成缺氧,使人昏迷不醒甚至死亡,在低浓度下也能使人
头晕、恶心及虚脱。一氧化碳(CO)为无色、无味、无臭、无刺激气体,比重 0.967,几
乎不溶于水,不易被活性炭吸附。当碳物质燃烧不完全时,可产生 CO,如人体短时间内
吸入较高浓度的 CO,或浓度虽低,但吸时间较长,均可造成急性中毒。CO 主要来自取暖
燃料,CO 对人体的损害主要表现在损害血液输送氧气的能力,CO 与血红蛋白结合能力超
过氧和血红蛋白的结合能力的 200--300 倍,当 CO 与血红蛋白结合形成的碳氧血红蛋白含
量达到 5%时,就会对人体产生慢性损害,达到 60%时就会昏迷,达到 90%就会死亡。
由于发生一氧化碳中毒事件的普遍性和隐蔽性,迫切需要一种能够很好的监控室内一
氧化碳浓度的仪器,并且在一氧化碳浓度过高时能够采取相关措施防止火灾的发生,保护
人们的生命财产安全。
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。
1.2 燃气报警器的概述
首先我们应对国家标准规定的燃气报警器的种类有所了解。燃气报警器可分为可燃气
体检漏仪(简称“检漏仪” ),可燃气体报警控制器(简称“控制器” )、可燃气体探测
器(简称“探测器” )、家用可燃气体报警器(简称“报警器” )四大系列产品。报警
器为居民家庭用的燃气报警器,一般安装在厨房,遇燃气泄漏时,报警器可发出声光报警,
或同时伴有数字显示,同时联动外部设备。有的报警器可自动开启排风扇,把燃气排出室
外。有的报警器在报警时可自动关闭燃气阀门,以防燃气继续泄漏。
燃气报警器的核心是气体传感器,俗称“电子鼻”。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(如排风扇、电磁阀)。
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