畢業(yè)設(shè)計--單片機--煤氣報警器.doc

目錄摘要.IAbstract.II前言.III第1章緒論.11.1課題背景.11.2燃氣報警器的概述.21.3課題研究的目的及意義.21.4系統(tǒng)設(shè)計任務(wù).2第2章系統(tǒng)方案設(shè)計.42.1設(shè)計要求.42.2設(shè)計思路.42.3設(shè)計方案.52.3.1方案一.52.3.2方案二.62.3.3方案三.62.3.4方案的確定.72.4系統(tǒng)方案組成.72.4.1系統(tǒng)三大部分.82.4.2系統(tǒng)框圖.9第3章系統(tǒng)模塊設(shè)計.103.1氣體濃度檢測模塊.103.2主控模塊.103.3設(shè)置報警模塊.14第4章硬件電路設(shè)計與分析.154.1系統(tǒng)電源的設(shè)計.154.1.1三端固定式集成穩(wěn)壓器.154.1.2+5V電源電路的設(shè)計.164.2信號采集放大電路的設(shè)計.174.2.1氣敏傳感元件特性.174.2.2信號采集放大電路的設(shè)計.184.3A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計.194.3.1ADC08096的介紹.194.3.2電路具體設(shè)計方法.214.4存儲器電路的設(shè)計.224.5顯示器電路的設(shè)計.234.5.1顯示模塊LCD1602.234.5.2電路設(shè)計方法.234.6報警器電路的設(shè)計.244.7鍵盤電路的設(shè)計.254.7.1鍵盤的工作原理.254.7.2鍵盤的識別方法.254.7.3鍵盤的工作方式.264.8串口通信電路的設(shè)計.274.8.1RS-232標準.274.8.2接口信號2.29第5章軟件設(shè)計.315.1單片機編程3.315.2程序框圖和主要程序.32第6章實驗調(diào)試.356.1硬件調(diào)試.356.2軟件調(diào)試.356.3調(diào)試結(jié)果.35結(jié)論.36致謝.37參考文獻.38附錄A.39附錄B.45附錄C.49附錄D.50哈爾濱理工大學(xué)遠東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文I煤氣報警器摘要全國燃氣行業(yè)發(fā)展迅猛，液化氣、天然氣、煤制氣等城市燃氣作為清潔能源已在工商業(yè)和城鎮(zhèn)居民用戶中得到廣泛應(yīng)用，特別是隨著“西氣東輸”工程的快速進展，燃氣行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?。但是隨著燃氣的廣泛應(yīng)用，由于燃氣泄漏所引發(fā)的爆炸、中毒和火災(zāi)事故也時有發(fā)生，這在某種程度上增加了城市的不安全和不穩(wěn)定因素。為了使燃氣更好地造福于民，造福于社會，減少并杜絕各種因燃氣泄漏而引發(fā)的爆炸及火災(zāi)事故，各燃氣使用單位及居民用戶選擇一種適合的室內(nèi)煤氣泄露報警器實為必要之舉。燃氣報警器的核心是氣體傳感器。當氣體傳感器遇到燃氣時，傳感器電阻隨燃氣濃度而變化，隨之產(chǎn)生電信號，供燃氣報警器后級線路處理。經(jīng)過電子線路處理變成濃度成比例變化的電壓信號，由線性電路加以補償，使信號線性化，經(jīng)微機處理、邏輯分析，輸出各種控制信號，即當燃氣濃度達到報警設(shè)定值時，燃氣報警器發(fā)出聲光報警信號并可顯示燃氣濃度或啟動外部聯(lián)運設(shè)備。本文正是通過分析目前燃氣報警器的現(xiàn)狀，設(shè)計制作室內(nèi)故障監(jiān)測報警系統(tǒng)，保障人們的生命財產(chǎn)安全。關(guān)鍵詞煤氣泄漏煤氣報警哈爾濱理工大學(xué)遠東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文IIGasAlarmAbstractTherapiddevelopmentofthenationalgasindustry,liquefiedgas,naturalgas,coalgasandothercitygasasacleanenergybusinessandurbanresidentsinusershasbeenwidelyused,andgasindustryhasgreatpotential.Butwiththeextensiveuseofgas,duetogasleakcausedanexplosion,poisoningandfireaccidentshavealsooccurredtosomeextent,increasedthecitysinsecurityandinstability.Inorderforgastobetterbenefitthepeople,thebenefitofthecommunity,toreduceandeliminateallduetogasleakcausedtheexplosionandfire,thegasunitandresidentialcustomersusetoselectasuitableindoorgasleakalarmisactuallynecessarymove.Gassensoristhecoreofcombustiblegas.Whenthegasfacegassensor,thesensorresistancechangewithgasconcentration,theresultingelectricalsignalforprocessingofcombustiblegaslineaftertheclass.Afterdealingwithelectroniccircuitintoavoltageproportionaltotheconcentrationchangesignaltobecompensatedbythelinearcircuit,thesignallinearization,bycomputerprocessing,logicalanalysis,theoutputofvariouscontrolsignals,thatis,whenthegasconcentrationalarmsetvalue,combustiblegasaudiblealarmsignalcandisplaygasconcentrationorstartanexternaltransportequipment.Itisthroughthisanalysisofthecurrentstatusofcombustiblegas,indoordesignfaultmonitoringalarmsystemtoprotectpeopleslivesandproperty.KeywordsGasLeakGasAlarm哈爾濱理工大學(xué)遠東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文III前言當今，單片微型計算機技術(shù)迅猛發(fā)展，由單片機技術(shù)開發(fā)的智能化測控設(shè)備和產(chǎn)品廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域，單片機技術(shù)產(chǎn)品和設(shè)備促進了生產(chǎn)技術(shù)水平的提高。而室內(nèi)故障監(jiān)測報警系統(tǒng)正是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的一種。單片機應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。硬件是指單片機擴展的存儲器、輸入輸出設(shè)備以及各種實現(xiàn)單片機系統(tǒng)控制要求的接口電路和有關(guān)的外圍電路芯片或部件；軟件是指單片機應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)其特定控制功能的各種工作程序和管理程序。只有系統(tǒng)硬件和軟件緊密配合、協(xié)調(diào)一致，才可能組成高性能的單片機應(yīng)用系統(tǒng)。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的過程中，應(yīng)不斷調(diào)整軟、硬件，協(xié)調(diào)地進行軟、硬件設(shè)計，以提高工作效率。單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程一般包括系統(tǒng)的總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計和系統(tǒng)調(diào)試幾個階段。這幾個系統(tǒng)開發(fā)階段并不是相互獨立、各自進行的，而應(yīng)根據(jù)開發(fā)的實際需要，相互協(xié)調(diào)，交叉、有機的進行。實現(xiàn)氣體濃度檢測離不開高性能的氣體傳感器。從廣義上講，傳感器就是能感受外界信息并能按一定規(guī)律將這些信息轉(zhuǎn)換成可用信號的裝置；狹義上講，傳感器就是能將外界信息轉(zhuǎn)換成電信號的裝置。隨著新技術(shù)和自動化的發(fā)展，傳感器的使用數(shù)量越來越大，一切現(xiàn)代化儀器、設(shè)備幾乎都離不開傳感器18。在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是自動化生產(chǎn)過程中，用各種傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，如溫度、壓力、流量、PH值等，以便使設(shè)備工作在最佳狀態(tài)，產(chǎn)品達到最好的質(zhì)量。此次設(shè)計中所利用到的氣體傳感器就是要測量煙霧和煤氣濃度的動態(tài)信號，并且利用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片將濃度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的檢測與報警功能，實現(xiàn)智能控制。本文的室內(nèi)故障監(jiān)測報警系統(tǒng)就是單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一種典型應(yīng)用，要求能夠檢測煙霧和煤氣濃度，并且在氣體濃度超過給定值時能實時報警。由于煤氣中毒和火災(zāi)是家庭小區(qū)以及礦工企業(yè)常見事故，給人們生命財產(chǎn)安全帶來了極大的危害。為了能減少事故的發(fā)生，提醒人們注意，迫切地需要室內(nèi)故障監(jiān)測報警系統(tǒng)。隨著電子技術(shù)與計算機技術(shù)的發(fā)展，面對各種檢測對象和大量的測試點，需要利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將多路被測量值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng)過單片機或微型計算機進行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)實時檢測。而此時采用單片機來實現(xiàn)室內(nèi)故障監(jiān)測報警系統(tǒng)不僅具有采集控制方便、簡單、靈活等優(yōu)點，而且可以大幅度提高采集點的技術(shù)指標，從而大大提高系統(tǒng)的可利用性。此次四路巡回檢測系統(tǒng)正是把ADC0809與AT89S51單片機有機的結(jié)合起來，也符合了本設(shè)計的要求。本人在此次設(shè)計中主要擔(dān)任了系統(tǒng)的硬件電路圖的設(shè)計、硬件的焊接和調(diào)試、軟件的設(shè)計、以及各個芯片資料查找與整理等工作。設(shè)計中超出了任務(wù)書所給的任務(wù)，提出了本室內(nèi)故障監(jiān)測報警系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用方案。哈爾濱理工大學(xué)遠東學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文-1-第1章緒論1.1課題背景隨著國家經(jīng)濟的提高，現(xiàn)代化、智能化的多功能建筑越來越多，對建筑的防火安全設(shè)計要求也愈來愈高。近年來，全國燃氣行業(yè)發(fā)展迅猛，液化氣、天然氣、煤制氣等城市燃氣作為清潔能源已在工商業(yè)和城鎮(zhèn)居民用戶中得到廣泛應(yīng)用，特別是隨著“西氣東輸”工程的快速進展，燃氣行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｒ浴拔鳉鈻|輸”工程為開端的大規(guī)模天然氣利用工程的實施，意味我國城市燃氣將大踏步地進入“天然氣時代”。我國天然氣市場將迎來一個千載難逢的機會，城市燃氣需求的主要增長點將體現(xiàn)在天然氣上。2000年黨中央國務(wù)院提出“西部大開發(fā)”的重大戰(zhàn)略部署，特別是2002年“西氣東輸”第一期工程正式開工，這無疑為發(fā)展西部地區(qū)的燃氣產(chǎn)業(yè)帶來歷史性的機遇。西氣東輸工程，在西部優(yōu)勢資源和東部廣闊市場之間架起了一座“金橋”，西氣東輸工程投入使用后，每年供應(yīng)長江三角洲地區(qū)100億立方米天然氣。城市燃氣的普及與應(yīng)用無疑對改善城市的環(huán)境質(zhì)量和提高居民的生活質(zhì)量發(fā)揮了巨大的作用。但是隨著燃氣的廣泛應(yīng)用，由于燃氣泄漏所引發(fā)的爆炸、中毒和火災(zāi)事故也時有發(fā)生，這在某種程度上增加了城市的不安全和不穩(wěn)定因素。為了使燃氣更好地造福于民，造福于社會，減少并杜絕各種因燃氣泄漏而引發(fā)的爆炸及火災(zāi)事故，各燃氣使用單位及居民用戶選擇一種適合的室內(nèi)煤氣泄露報警器實為必要之舉。“報警早，損失少”進一步說明了及時報警的重要性，在家庭里面也是如此，一旦發(fā)生火災(zāi)，提早報警，可以及時將火撲滅，以免小火釀成大災(zāi)。目前常用的有感煙、感溫和可燃氣體火災(zāi)報警器。像家庭中在使用煤氣、液化石油氣和天然氣等燃料時，安裝一個可燃氣體報警器，當出現(xiàn)漏氣或著火時，報警器能夠立即鳴笛報警，告之主人及時采取措施。日本早在1980年1月開始實行安裝城市煤氣、液化石油氣報警器的法規(guī)，1986年5月日本通產(chǎn)省又實施了安全器具普及促進基本方針。美國目前已有7個州11個城市通過立法，規(guī)定家庭、公寓等都要安裝一氧化碳報警器。隨著城市燃氣化的擴大，我國已有北京市、遼寧省、黑龍江省、山西省、哈爾濱市、青島市、大連等省市相繼發(fā)布燃氣安全管理文件，做到政府立法和百姓自身提高安全保護意識有機結(jié)合。煤氣的主要成分是CO、氫和烷烴、烯烴、芳烴等。煤氣有毒是因為其中的CO、芳烴等能與人體中的血紅蛋白結(jié)合，造成缺氧，使人昏迷不醒甚至死亡，在低濃度下也能使人頭暈、惡心及虛脫。一氧化碳（CO）為無色、無味、無臭、無刺激氣體，比重0.967，幾乎不溶于水，不易被活性炭吸附。當碳物質(zhì)燃燒不完全時，可產(chǎn)生CO，如人體短時間內(nèi)吸入較