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基于单片机的室内天然气浓度检测系统毕业设计.doc
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基于单片机的室内天然气浓度检测系统毕业设计.doc
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摘 要
随着经济和科学技术的快速发展,人们对生活质量的提高和生活环境的改善越来
越重视。天然气作为一种清洁型能源进入家庭得到广泛使用为人们的生活带来了方便,
但同时也带来了潜在的危险,天然气在使用过程中,若管道和阀门密封不好,一旦泄
漏出去极易爆炸,危及人们的生命财产安全。鉴于这些原因,对于天然气的检测与控
制就变得异常重要了,研究天然气浓度的检测报警与控制也随之成为一个重要课题。
本设计以半导体气敏传感器和单片机技术为核心设计的天然气泄漏报警系统可实
现声光报警功能,是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的气体
报警系统,具有一定的实用价值。本设计主要实现家庭天然气泄漏的检测与报警,系
统主要以半导体气体传感器为研究对象,以单片机为核心构成一个具备数据采集、对
象控制、结果显示等功能的完整系统。该系统分别控制报警灯、蜂鸣器及开启排风扇
和切断电磁阀,实现对天然气泄漏的实时监测及控制,程序实时监测系统状态。
关键词:气体传感器;单片机;数据采集
.
Abstract
With the rapid development of economy and the science technology, people pay more
and more attention to the quality of life and the improvement of living environment . Natural
gas are widely used in our daily life and brings convenience for people’s lives as a cleaner
fuel, but also brings people with the potential dangers. If not sealed pipes and valves, they
leaked,easily caused by fire,endangering people's lives and property . For the reason,so it is
very important for us to inspect and control these natural gas well. And it is obviously very
important to study on the inspection methods and sensors of all kinds of gases.
This papers to the semiconductor gas sensors and single chip microcomputer as the
core design can realize the gas alarm sound-light alarm functions, is a kind of simple
structure, stable performance, easy to use, inexpensive and intelligent gas alarm, has certain
practical value. In this paper, the main gas leak measurement and alarm systems to the
semiconductor gas sensor for the study in order to constitute a single-chip microcomputer as
the core with data acquisition, object control, results showed that features such as data
communication system of integrity. The system control the alarm light,buzzer and cut off
the electromagnetic valve , the realization of the natural gas leak on the real-time monitoring
and control; procedures real-time monitoring of system state.
Key words :gas sensor ; single chip microcontroller ;data acquisition
.
.
目 录
1 绪论 ............................................................................................................................1
1.1 研究背景、目的和意义 .....................................................................................1
1.1.1 研究的目的和意义 ......................................................................................1
1.1.2 国内外情况及其发展趋势 ..........................................................................1
1.2 天然气检测报警系统的简介 .............................................................................2
1.3 本设计主要任务 .................................................................................................2
2 天然气浓度检测系统的总体设计 ............................................................................4
2.1 设计要求 .............................................................................................................4
2.1.1 方案的选择 ..................................................................................................4
2.1.2 天然气泄漏报警系统的功能 ......................................................................4
2.1.3 系统总体方案设计 ......................................................................................4
2.2 气体传感器的选型 .............................................................................................5
2.2.1 气体传感器介绍 ..........................................................................................5
2.2.2 气体传感器的选定 ......................................................................................7
3 天然气检测报警系统的硬件设计 ............................................................................8
3.1 总体硬件设计 .....................................................................................................8
3.2 单片机模块的设计 .............................................................................................8
3.2.1 AT89S51 介绍 ...........................................................................................9
3.2.2 单片机最小系统设计 ................................................................................11
3.2.3 AT89S51 单片机的复位电路 .................................................................11
3.3 气体传感器 MQ-4 电路介绍 ...........................................................................12
3.4 险情处置与 LED 显示 .....................................................................................15
3.4.1 险情处置单元 ............................................................................................15
3.4.2 LED 显示 ....................................................................................................15
4 天然气检测报警系统的软件设计 ..........................................................................17
4.1 主程序设计流程图 ...........................................................................................17
4.2 Keil 程序调试 ....................................................................................................17
.
.
4.3 Proteus 仿真 .......................................................................................................20
5 软件与硬件联机调试 ..............................................................................................23
5.1 硬件总体连接 ...................................................................................................23
5.2 操作步骤 ...........................................................................................................23
6 结论 ..........................................................................................................................26
参考文献 ......................................................................................................................27
致谢 ..............................................................................................................................28
附录 ..............................................................................................................................29
.
.
1 绪论
1.1 研究背景、目的和意义
1.1.1 研究的目的和意义
天然气作为一种新型清洁型高效型能源近年来得到广泛普及成为人民的首选燃料,
但是当它给人民带来方便的同时也带来了安全隐患。每一栋居民楼也被天然气“笼罩”,
伴之而来的是天然气泄漏引发的的爆炸、火灾等事故也时有发生。这在某种程度上增
加了人民生命财产的不安全和不稳定因素。为了使天然气更好地服务群众服务社会,
减少各种因天然气泄漏而引发的爆炸及火灾事故,各天然气使用单位尤其是居民用户
选择一种适当的天然气检测报警器十分重要,因此本设计对室内天然气检测报警系统
进行了研究。
为了预防天然气的泄漏切实保障人民安全,人们采取了各种措施。家用智能天然
气检测报警系统是预防天然气泄漏一种家用的自动检测报警控制系统,也是一种高灵
敏度的气体探测器,一般都是应用高灵敏度的气敏元件作气电转换元件,并配以电路
和声光报警部分组成。当泄漏的气体达到危险极限值时报警器就会发生鸣响和声光报
警。
本设计主要针对传统天然气检测报警系统进行技术改进以满足要求,具有如下特
点:用单片机实现检测并控制,电路设计简单、价格适中、稳定、增加了超出安全阈
时自动开启排风扇(采用无触点开关保障安全)和关闭管道电磁阀功能,而且采用气
敏传感器及防爆型电磁阀,安全可靠,因此本系统也可作为智能家居系统的一个子系
统。
1.1.2 国内外情况及其发展趋势
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天然气泄漏报警器为例,不少西方发达国家在
法律上已经明确规定家庭、公寓、餐厅、医院、学校、工厂的必须按要求安装报警器。
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很强,对环境安全性和生
活舒适性要求较高;另一方面是由于燃气泄漏报警器市场的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,据有关统计,美国在 1996 年—2002
年就天然气报警器的年均增长率为 27%~30%。在这些方面,国内的安全意识有待增
强。
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