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基于单片机的煤气泄漏检测报警设计设计总说明.doc
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基于单片机的煤气泄漏检测报警设计设计总说明.doc
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I
基于单片机的煤气泄漏检测报警器设计
设计总说明
本设计利用 MQ-2 烟雾传感器,将置于测试环境中待测煤气浓度转化成模
拟电压,再通过 ADC0832 将模拟电压转化为数字信号,送入单片机 AT89C51
中进行处理。为了及时检测煤气浓度反馈给用户,将 AT89C51 外接发光二极管
和报警器,当室内煤气浓度小于报警浓度时,发光二极管绿灯亮、报警器不响;
当室内煤气浓度大于报警浓度时,发光二极管显示红光,报警器报警。通过设
置气体浓度报警值,用单片机控制发光二极管和报警器同时报警。利用单片机
控制技术,制作了程控一氧化碳报警器。该仪器对一氧化碳进行实时监控,当
一氧化碳的浓度超过允许值时,控制电路进行报警,以防事故的发生。
由于所设计的数字气体警报器采用 AT89C51,其价格便宜,性能稳定,抑
郁产品化。以 MQ-2 气体传感器和 AT89C51 单片机为核心,设计气体泄漏报警
器,该报警器设计方法简单易行,使用效果良好,下面给出气体泄漏报警器的
总设计原理,关键的硬件电路和软件程序设计。
关键字:STC89C51 单片机,MQ-2 传感器,煤气泄漏
II
目录
1 绪论 ........................................................................................................................1
1.1 设计目的 ........................................................................................................1
1.2 设计内容 ........................................................................................................3
2 系统设计方案 ..........................................................................................................4
2.1 系统组成 ........................................................................................................4
2.2 系统工作原理 ................................................................................................4
3 系统硬件电路设计 ...................................................................................................6
3.1 AT89C51 单片机最小系统设计 ...................................................................6
3.2 其他硬件模块电路设计 ................................................................................8
3.2.1 传感器模块电路设计 .......................................................................8
3.2.2 报警模块电路设计 ...........................................................................9
3.2.4 A/D 转换器电路设计 .....................................................................10
3.2.5 整体电路设计 ................................................................................12
4 系统软件程序设计 .................................................................................................13
4.1 主程序设计 .................................................................................................13
4.2 其他子程序设计 .........................................................................................14
4.2.1 延时子程序 ............................................................................................14
4.2.2 按键控制子程序 ....................................................................................14
4.2.3 报警子程序 .............................................................................................14
4.2.4 A/D 转化模块子程序 .............................................................................15
4.2.5 警情检测子程序 .....................................................................................16
5 总结 ......................................................................................................................18
致谢 ............................................................................................................................19
参考文献 ....................................................................................................................20
第 1 页 共 22 页
1 绪论
1.1 设计目的
近年来随着人们生活水平的提高,管道煤气和罐装煤气已经深入到百姓家
庭。但是由于使用不当或者设备老化等原因导致的煤气泄漏极大的威胁着人们
的生命以及财产安全
CO 是一种无色、无嗅、无味、无刺激性的气体,几乎不溶于水,当与空气
混合达到 12.5%~80%时具有爆炸性。此外,CO 通过人体呼吸作用进入血液
循环,造成缺氧血症,导致组织缺氧,抑制组织呼吸。它又是煤气中对人体危
害最大的有毒气体。目前,管道煤气和罐装煤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的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,也经常出现因有毒气体
泄漏而引发的事故,有时甚至危及生命和财产安全。因此,研制有效的,能够
用于工业现场和用于家庭环境的有害气体检测装置具有很大的意义,市场应用
前景广阔。
下面是一氧化碳与健康成年人中毒可能发生的症状
50ppm 健康成年人在八小时内能承受的最大浓度
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;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
根据以上数据,可见煤气泄漏时刻危害着人们的生命,当煤气泄漏不仅可
以使人中毒,而且还随时可能发生爆炸的危险,面对煤气泄漏而造成的种种事
故威胁,我们需要一个解决办法。使用煤气报警器是对付煤气无形杀手的重要
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手段之一。煤气专家指出,煤气泄漏或废气排放而大量产生的一氧化碳是煤气
中毒事件的根源,如采用煤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,煤气报警器防止煤气泄漏事故发生的有效率达 95%以上。所
以怎样防止煤气中毒与爆炸已成为人们的迫切需要。
目前,一般的煤气报警器功能单一,性能未定性差,而且大型的监控系统
价格不菲,需要专门人员管理,不适合居家使用。
家用煤气泄漏的检测与报警是非常重要的煤气安全设备,它是安全使用煤
气的最有一道防线。煤气泄漏报警器通过气体传感器探测周围环境中的低浓度
可煤气体,将探测新号用模拟量传递给控制电路,当可煤气体浓度超过设定值
时,装置的报警灯会发出信号,报警器会发出声音报警。煤气体报警器的探测
煤气体的传感器主要是有氧化物半导体、催化燃烧型、热线型气体传感器,还
有少量其他类型。这些传感器都是通过对周围环境中的煤气的吸附,在传感器
表面产生化学反映或者电化学反应,造成传感器的电物理特性的改变。煤气泄
漏报警器广泛应用在城市安防、小区、公司、工厂、学校、仓库、化工等众多
领域。
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。
气体传感器检测的气体有,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的报警器和可以指示所
探测到气体浓度并且具有报警功能的检测报警器。从使用场所上可分为民用报
警器和商用报警器。民用的通常是独立的在住宅中使用的煤气报警器,功能简
单。商用的主要使用在煤气运输、储存场所、使用煤气和可能有煤气泄漏的工
厂和公共场所。城市煤气规范中规定地下室,半地下室,地上密闭空间的用气
房间,建筑的管道井,封闭计量表房等都要安装煤气报警器。建筑和煤气的相
关规范和法规也推荐使用民用煤气泄漏报警装置。
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工业用固定式气体报警器是由报警控制器和探测器组成,控制器可防止于
值班室。主要对各监测点进行监控,探测器安装于气体最容易泄漏的地点,其
核心部件为内置气体传感器,传感器检测空气中气体的浓度。探测器将检测到
的气体浓度转换成电信号,通过线缆传输到控制器,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,方便检测不同地点的气体
浓度。 家庭用气体检测器价格便宜,使用方便,省空间。
1.2 设计内容
本文设计了一种灵敏度高、响应快、抗干扰性好、使用方便、价格便宜的
煤气检测系统,采用气敏传感器,气敏传感器是能够感知环境中某种气体及其
浓度的一种敏感器件,它将气体成分、浓度等有关的信息转换成电信号,从而
可以进行检测。目前,人们对气敏传感器的测试方法主要停留在用人工手动的
方式来操作,开发出一种实用高效的智能化传感器测试装置是极为必要的。而
声光信号是信息的又一主要载体,如果在这些测量场合能用声光信号直接报出
结果,将给操作人员带来极大方便,本文就介绍一种新型的气敏传感器测试系
统,从组成、硬件设计以及程序流程及代码等几方面对其进行了详细的介绍。
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