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基于51单片机煤气浓度检测及报警系统的设计-.pdf
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摘要................................................................1
英文摘要............................................错误!未定义书签。
1 绪论..............................................................3
1.1 课题的研究背景 ..............................................3
1.2 课题的研究目的与意义 ........................................3
1.3 课题目前研究现状及发展动态 ..................................4
1.4 课题的研究内容...............................................4
2 煤气报警系统的总体方案设计........................................4
2.1 系统的功能要求...............................................4
2.2 系统的技术要求 ..............................................5
2.3 系统的组成及方案设计 ........................................5
3 系统的硬件设计....................................................6
3.1 主控电路 ....................................................7
3.1.1 时钟电路...............................................7
3.1.2 复位电路...............................................8
3.2 烟雾探测电路的设计 ..........................................9
3.2.1 MQ-2 介绍 ..............................................9
3.2.2 ADC0809 介绍 ..........................................10
3.3 液晶显示电路设计 ...........................................11
3.4 声光报警提示电路 ...........................................12
3.4.1 灯光提示电路..........................................13
3.4.2 声音报警电路..........................................13
3.5 电机驱动电路................................................13
3.6 按键电路 ...................................................14
4 系统的软件设计...................................................14
4.1 EDA 仿真软件―Proteus.......................................14
4.2 系统程序流程图 .............................................15
4.3 烟雾探测子程序的设计 .......................................16
4.4 按键电路子程序的设计 .......................................17
4.5 电机驱动子程序的设计 .......................................18
总结...............................................................19
参考文献...........................................................21
致谢...............................................................22
附录:程序..........................................................23
基于 51 单片机煤气浓度检测及报警系统的
设计
机电工程学院 自动化专业
徐本波(21106061093)
指导老师:
郭一军 (讲师)
摘要: 随着社会的进步,科技的发展,人们的生活水平得到提升,天然气煤气逐渐进入我们
的家庭,它给我们带来方便的同时也给我们带来了危害。所以煤气浓度检测报警系统的制作
很有必要。而且计算机及单片机的普及和信息技术的迅猛发展,使人们已经对家庭住宅环境
提出了更高的要求,智能化,信息化被引入家庭,便利,舒适而且更加安全。
煤气报警器中采用 STC89C52 为主控制器,利用气体传感器 MQ-2、ADC0809 数模转换芯
片等实现基本功能。通过这些传感器和芯片,当环境中煤气浓度发生变化时,LCD1602 液晶
显示器会实时显示煤气浓度值,并且发出相应的灯光报警信号和声音报警信号,以此来实现
煤气报警,当煤气浓度达到一定的范围时,系统还可以驱动继电器工作,继电器通过驱动排
风扇排出有毒气体,以此来实现智能报警控制。
本系统主要针对传统煤气,液化气的泄漏进行检测,报警。本系统有如下特点:用单片
机实现控制,电路简单,价格便宜,可靠性好。此外,本系统还可作为智能家居的一个安全
系统。
关键词:单片机;MQ-2 传感器;ADC0809;煤气报警;智能控制
1
Design of Gas Concentration Detection and
Alarm system Detection Based on 51 MCU
Xu Benbo Director: Guo Yijun
(
College of Mechanical and Electrical Engineering,Huangshan University)
Abstract: With the progress of society, the development of science, people’s living standard
has been improved, natural gas and coal gas gradually into our family. They bring us convenience,
but also brings us harm. So it’s necessary to make a gas concentration dete ction alarm system. In
addition, the rapid development of the popularity of computer and single chip computer and
information technology, people have on the house environment proposed higher requirements,
intelligent, informatization is introduced family, convenient, comfortable and safer.
Gas alarm in the paper uses STC89C52 as the core controller, the realization of the basic
functions of the gas sensor MQ-2, ADC0809 converter, etc. Through these sensors and chips,
when environmental smoke concentration or combustible gas concentration changes the
system sends out corresponding light alarm signal and the sound alarm signal, in order to achieve
smoke alarm, when the smoke reaches a certain range, the system can also drive the relay, So that
the relay can discharges poisonous gases through the exhaust fan . Implementation of
intelligent alarm control.
This system is mainly for conventional gas, liquefied petroleum gas leak detection, alarm
system has the following characteristics: with MCU control circuit is simple, cheap, and reliability.
In addition, this system can be used as a smart home security system.
Key Words: MCU; MQ-2 sensor; ADC0809; Gas alarm; intelligent control
2
1 绪论
1.1 课题的研究背景
现在的社会,人们越来越离不开煤气,天然气等与我们日常生活息息相关的
能源。但随着煤气使用普及率提高的同时,煤气泄漏引起的问题发生的次数也随
之变高,从而给人们的人身安全和财产安全带来了很多隐患,所以如何去预防和
规避煤气泄漏是我们在现实生活中需要认真考虑的。
由于气体本身特性存在扩散性,发生可燃气泄漏以后,在外部条件作用下,
可燃气体会迅速在空间扩散,形成大面积危险区。这一类事故往往具有破坏性大,
危害面积广等特点。另外,煤气的主要成分是一氧化碳芳香烃等。煤气有毒主要
原因是其中的一氧化碳等气体易与人体中的血红蛋白结合,造成缺氧,使人头晕,
恶性及虚脱等,严重的会危及生命。当发现可燃气体发生泄漏时,我们务必要及
时使用适当的措施进行处理,才能将这类损害降到最低。那么如果我们有能够检
测可燃气体浓度的装置,并且当气体浓度达到预警值时,仪器能够自动报警并且
自动处理这一类的险情,这无疑是我们想要的。这就对煤气的检测和报警系统的
检测设备设置了一个较高的门槛
[11]
。
随着国家互联网+战略的提出,物联网和智能家居这些概念也越来越被人民
大众所熟悉。美的拥抱小米和京东、TCL 入局 360 智能家居,海尔牵手阿里巴巴、
长虹联姻腾讯......1+1>2 的战略模式在自能家居领域蔓延开来。而煤气报警系
统本身就可以作为智能家居的一部分,它既可以作为家庭智能家居的一部分,为
家庭保驾护航;又可以作为智能社区的一部分,通过把小区用户的煤气数据都传
到小区主机为社区提供安保保障。
1.2 课题的研究目的与意义
目的:随着现代家庭用煤气,天然气的增加,家庭煤气中毒及煤气爆炸的频
率也越来越高。煤气泄漏的危害,很容易被人们所忽视,主要是因为泄露的气体
不容易被人们所发觉
[7]
。
意义:在中国,煤气泄漏带来的危害每天都在发生,所以每一个家庭都应该
足够重视这方面的危害。如皋能够根据家庭的实际情况,提起采取必要的措施,
有些悲剧完全可以避免。
一系列悲剧的发生,由国家到社会各界意识到,煤气检测报警系统对家庭和
工业环境的必要性。据调查,在发生煤气泄漏危害的家庭里都是没有安装类似煤
气检测报警器的。因此,煤气检测及报警系统对我们生活的重要性。
3
1.3 课题目前研究现状及发展动态
如今应用最广泛的煤气检测报警器与气敏元件传感器,已经应用于气体泄漏
检测,仅用于安全保护家用煤气检测报警器为例,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,国外煤气检测报警器技术得到了较快发展,据有关统计,美国在 1996 年—
2002 年就煤气检测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。
煤气检测报警器的发展趋势集中表现为,一是提高检测灵敏度和工作性能,
降低功耗和成本,减小尺寸,简化电路,与应用整机相结合,这也是煤气检测报
警器一直追求的目标;二是增强可靠性,实现元件和应用电路集成化,多功能化,
发展 MEMS 技术,发展现场适用的变送器和智能型天然气检测气报警器。如美国
在天然气泄漏报警器中嵌入微处理器,使燃气泄漏报警器具有控制校准和监视故
障状况功能,实现了智能化、涉多功能化。
1.4 课题的研究内容
煤气报警器,主要检测可燃气体泄漏。通过单片机控制相应的声光报警电路
和驱动负载电路。通过液晶显示当前的煤气浓度值,通过按键设定相应的报警值。
该项目主要是为了完成任务,包括:
(1)硬件部分:包括烟雾探测电路的设计,显示模块的选择,电机驱动电
路的设计,声光报警电路等的设计。
(2)软件部分:包括微处理器控制程序的编制和原理图的绘制。
(3)系统的综合调试与分析:在软硬件完成以后,要对系统进行综合的测
试与实验,分析系统的可靠性与实用性,调整系统的不足。
2 煤气报警系统的总体方案设计
本课题主要是实现以 51 单片机作为控制器的煤气浓度检测报警系统,利用
传感器将空间中煤气浓度信号转化为模拟信号,并选择合适的模数转换芯片转化
模拟信号,再将转换后的信号经单片机处理,若大于预设值则报警,并启动外接
排风扇,避免事故的发生。
2.1 系统的功能要求
本系统的研制主要包括以下几项功能:
4
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