1、0基于单片机的煤气泄漏报警器的设计摘要 人们生活中，离不开煤气，怎样防止煤气中毒和爆炸，是人们的迫切需要解决的问题，故智能煤气报警系统走入了我们的世界。本系统主要针对传统煤气检测系统进行技术改进以满足要求，至此本系统具有如下特点用单片机实现定时控制，电路简单、价格便宜、可靠性好。采用气敏传感器及防爆型电磁阀安全可靠，能有效的保证随时接通和断开煤气控制电磁阀：有煤气泄漏时有语音报警，并通过总线通知管理室双重保障。因此本系统也可作为智能家居系统的一个子系统。关键词： 51 单片机； 气体传感器； RS485 总线1The gas leakage alarm system based on sing
2、le chip microcomputerAbstract Gas has become indispensable in peoples life energy, gas leak, to peoples personal safety and property safety brought many hidden dangers, Therefore we developed the intelligent gas alarm system. This system mainly for the technical improvement on traditional gas detect
3、ion system to meet the requirements, so this system has the following characteristics. Using single chip microcomputer implementation timing control, circuit is simple, cheap and good reliability. Using gas sensors and explosion-proof solenoid valves. Safe and reliable, and can effectively guarantee
4、 at any time on and off the gas control solenoid valve: a gas leak voice alarm, and notify the management office by bus. Double protection. This system also can be used as a subsystem of the smart home system. Keywords： 51microcontroller; gas sensor; RS485 bus 目 录 第 1章 绪 论 .11.1 论文设计的背景 .11.1 国内外研究现
5、状 .11.3 论文的设计内容安排 .2第 2章系统设计技术基础 .42.1 单片机简介及应用 .42.1STC89C52 单片机的结构 .42.3 STC89C52管脚介绍 .52.1 传感器的介绍 .72.5 传感器的结构介绍 .8第 3章 系统的硬件设计 .93.1 系统供电 .93.2 系统硬件框图 .93.3 数据处理 .113.4 信号的放大电路 .133.5 模块电路 .9第 4章 系统的软件设计 .164.1 单片机程序 .164.2 各模块程序的流程图及功能说明 .16第 5章 系统调试 .195.1 元件焊接 .195.2 系统调试 .19结 论 .20参 考 文 献 .2
6、1附 录 .22主程序 .22数据采集程序 .23A/D 转换程序 .240第 1章 绪论1.1 论文设计的背景随着科学技术的发展，越来越多的可燃气体，用于工业生产和人民日常生活的能量。和气体燃料的推广应用，它是伴随着由中毒，爆炸产生的气体泄漏，火灾和其他安全事故时有发生。由于一氧化碳中毒事故引起的泄漏是很严重的。 家喻户晓，因为血红素 CO 比相结合的氧气和血液更容易，约为240 倍，氧，在有限的人体血液循环系统，将取代氧血红素连接数，抑止血液中氧气的流通，然后，引起头痛，耳鸣，呕吐，血压降低和不同程度的症状。如果 CO 中毒严重，在康复过程中，光会出现头晕，记忆力丧失或造成视觉及神经系统疾
7、病，严重者可导致脑损伤，甚至死亡。想要缩小这种变乱的产生，就需要对这些可燃气体举行现场的及时测试，选用领先安全的牢靠检测仪器，精密观测可燃气体浓度的情况，尽早觉察有无安全隐患，采纳有用方法，防止变乱的产生，才可以保证产业和家庭生活平安。是以，钻研可燃性气体的测试途径和研究可燃性气体的报警器尤其重要。家用智能燃气泄漏报警器是一种防止气体泄漏报警，也是一种高灵敏度的气体检测仪，通常都是气敏元件的灵敏度高的回气动力装置，并结合电路与声光的报警部分组成。在声、声、光报警限值发生危险气体泄漏报警。 1.2 国内外研究现状民间用的可燃气体的报警器替住户燃气泄露报警，正常安设在厨房里，碰到燃气泄露的时候，报
8、警仪器就会发出声光的报警，可能一起伴随数字显示，同时和外部的设备联动。一些报警可以自动打开排气风扇，排气；一些报警器报警的时候会主动关上燃气的阀门，防止燃气不断的泄露。在使用过程中，目前用的最多的是传感器可燃气体敏感元件，是整个工厂的气体泄漏性试验和检查用，企业对家庭生活的居民，使用非常广泛的。只为例如家用燃气泄漏报警的安全保护，日本开始进行早期的城市燃气安装，液化石油气报警规则在一月 1980，1986 日本通产省和安全装置，促进政策执行。 美国 6 个州已立法规定，家庭，公寓已安装的 CO 报警器。 报警类型是大量的，各种各样的气体报警系统一般家庭，集体房，餐厅，医院，学校，工厂，单个外部
9、报警，报警系统，集中监控系统，打破连锁系统，防止1中毒报警保护系统。一个小型的便携式结构，手推式，固定式报警；工业固定报警和壁挂式，表式，单一的控制类型，多个投票。气体检查技能和电脑技术结合在一起，完成智能化和多功能化的技巧。美国 ISC 公司科学产业有一台能对四类气体探测的随身带的监测仪器，采纳统一的软件系统，只要更换气体传感仪器，便可完成对特定的气体进行监查。国际的传感器制造公司IST 使用一名字叫做“MEGACAS“传感器与微程序的节制单元，能够检查出一百多种有毒气体和易燃烧的气体，在“扫描功能，可以快速确定气体检索”什么样的气。 一种可燃气体传感器的研制已成为气体检测系统的代表 。近年
10、来，因为探测气体类型传感器的精确度、功能、稳定效果来说愈多的被要求于产业制造、家庭平安、环境监控和医学等各个领域，所以对于气体类型传感器的钻研与利用愈发重要。随着先进科学技术的应用，气体传感器发展的趋势是微型化、智能化和多功能化。更深入的钻研和掌握有机的、无机的、生物的和各种材料的特点和交互,理解各种气体类型传感器的工作原理和机制,准确挑选各类传感器的敏感材料,在微机械加工技术，使用膜技术的灵活性，敏感的微电子技术，光纤技术，如优化传感器性能的气敏传感器的更新方向型。 气体类型的传感器在国外的发展十分迅速,一面,由于人们的安全观念的增强,追求高舒适、安全的生活条件;另一面，是因为在政府安全法规
11、鼓励传感器市场增长。因而,国外快速发展了气体传感器的技术,据不完全统计的推测,美国在 1996 到 2002 年的平均年增长率为(27 到 30)%。1.3 论文的设计内容安排毕业设计是学生在学生时代的最后一项作业，不仅检查学生是否掌握了本专业的知识，而且还培养了学生解决实际问题的能力。在本次设计中，我不仅温习了以前学习过的知识，而且还在查阅资料时学习了一些新的知识。将理论和实际有效的结合起来，做到所学即为所用，培养了我的动手操作能力，对我以后的工作生活具有重要意义。本设计在绪论里主要介绍了有关单片机预警煤气泄漏国内外研究现状，也对文章章节结构做了一个安排。第二部分是以 STC89C52 单片
12、机使用计划2的一般认识。 第三部分讲述了系统的硬件方面的设计，重点阐述了系统的原理和对模块电路进行的剖析。这一部分是本设计的重点。第四部分是系统软件设计，介绍了系统模块程序流程图的设计和功能。第五部分是系统调试。3第 2章系统设计技术基础2.1单片机简介及应用单片机是一类微型计算机系统，是一种选用集成电路技术开发的电路芯片。多功能和强大的，CPU 中央处理器可以是数据的可靠和处置，以及各种I/O 端口和中断系统，在 RAM 随机存取存储器，可读取 ROM 存储器，定时器/计数器等功能。由于生活水平在不断富足，世界技术在不断更新和成熟，人们对电子产品的需求也越来越大，这在一定程度上促进了单片机技
13、术的发展，单片机的处理能力有了很大的提高，单片机的高端处理器特定的性能比 90的超越。而单片机的价格并没有水涨船高，反而跌得很厉害，10 美元就可以购买到一个最高端的单片机了，而普通型号的单片机只需要 1 美元。随着单片机技术和性能的不断发展和提高，不管是在最初的工业控制领域，还是现在的家用电器和医疗器械领域，甚至航空航天等领域，单片机都发挥着不可替代的作用，对我们的生产生活产生了重要影响。如今，计算机的应用已扩展到我们生活的每一个角落，几乎没有一场没有单片机。 2.2 STC89C52单片机的结构STC89C52 是一种耗能低、效能高、处理能力强大的 CMOS 八位微控制器，它的内核仍然采用
14、经典的 MCS-51，但做了很大的改进，增加了众多功能。自带 4K 字节的可编程可擦除的只读程序存储（EPROM）空间和 512B 字节的随时存取的数据存储（RAM）空间，16 位定时器/计数器 3，32 位的 I/O 线，与8 位 CPU 的智能（CPU）和可编程 Flash 项目，有什么功能，巨大的，并且可以直接使用串口下载，简单方便，可应用于各种控制领域。图 2-1 是STC89C52 单片机的基本功能方块图。4图 2-2 STC89C52 功能方块图2.3 STC89C52管脚介绍STC89C52 型号的单片机是一类低功耗、效能高的微控制器。由于引脚只有 40 个，无法一一容纳其众多的
15、功能，所以就把其中一些引脚开发了多种功能。图 2-2 即为它的引脚图。图 2-3 STC89C52单片机管脚VCC：芯片的 40 引脚，是连接电源电压端口。GND：芯片的 29 引脚，是接地端口。P0口:P0口指的是 P0.0-P0.7端口，是芯片的32-39引脚。一八位双向 I / O 端口，提供上拉电阻。 当“1”是分配给销的港口，港口可作为高阻抗输入。另外，当把 P0口用作为数据/地址的第八位时，还可以访问外部 RAM和 ROM。当用 FLASH 进行编程时，指令字节可以在 P0口被收到，当 Flash 核5实程序时，又会输出指令字节。需要了解的是，P0口在验证程序时，需要外接上拉电阻。
16、P1 口：P1 口包括 P1.0-P1.7 端口，作为芯片的 1-8 引脚封装。一八位双向 I / O 端口，提供上拉电阻。 在 P1 口端口写入 1 时，被上拉电阻拉为高电平，这时候端口可以用作输入。由于 P1 端口内部上拉电阻，端口写 0时，被外部拉低，此时，P1 口输出电流。当 Flash 进行编程与校对时，P1口将作为第八的地址进行来接收。 P2 口：P2 口是指芯片 P2.0-P2.7 端口，包括 21-28 引脚。一八位双向 I / O 端口，提供上拉电阻。由于内部上拉电阻的影响时的写作，端口 1，端口可以拉到高电平，然后 P2 口可以用来作为一个输入端口。当端口写入 0时，会被拉
17、为低电平，这时端口将输出电流。P3 口：P3 口包括 P3.0-P3.7 口，是 10-17 引脚。也一八位双向 I / O端口，提供上拉电阻。当 P3 口被写入 1 后，可以作为输入端口使用，而其内部上拉电阻会将其拉为高电平，此时它的外部引脚被拉为低电平，端口将会输出电流。Flash 编程，P3 将接收控制信号。此外，I / O 端口，P3 端口和其他功能，如表 1 所示。 表 1 P3口管脚的其他功能RST：RST 是芯片的 19 引脚，复位控制线。负责对单片机进行复位重置操作。P3 口管脚 其他功能P3.0 RXD 接收串行数据输入 P3.1 端口 串行数据输出端口 P3.2 INT0
18、0、外部中断 P3.3 INT1 外部中断 1P3.4 T0 0 外部输入的定时器/计数器 P3.5 T1 1 外部输入的定时器/计数器P3.6 /WR 外部的数据存储器在写脉冲 P3.7 /RD 外部的数据存储器在读脉冲 6ALE/ PROG：这个端口是一个 30 单片机引脚，允许终端作为地址锁存器，可用于输出脉冲或定时。 PSEN：这个端口是 29 引脚的芯片，存储器读选通信号接口。EA/VPP：是芯片的 31 引脚，ROM 的选择端口。XTAL1：该端口是芯片的 19 引脚，时钟电路的输入端。 XTAL2：端口 18 引脚芯片，输出时钟电路 。2.4 传感器的介绍市场上销售的各种品种的气
19、体传感器，房地产价格是不同的。依据现实情况 利用和本钱性价比，一氧化碳气体传感器的气敏传感器的类型选择 NG-CO-001 电化学有限类型的规划，其如图 2-4 所示的模式。 一氧化碳电化学气体传感器类型 NG-CO-001 工业级产品，通过结构设计，加工技术和传感器电极的制备完成，它具有使用寿命长，灵敏度高，密封性能好，液体的技术特点。该传感器是通过插入元素与外部电路连接的兼容互换的区域，有利于传感器和电子电路。为了简化产品的装配工艺，以降低生产成本。 应用：一氧化碳探测器植物的浓度；气体测量仪器；空气质量监测；气体变送器；便携式仪器配套元件等等。（1）NG-CO-001 电化学一氧化碳气体传感器基本原理电化学气体传感器由工作电极、参比电极、对电极组成，按照外部恒电位电路，传感器的运行电极坚持在一个平稳的运行电位，在下面的公式所示的一氧化碳传感器的基本原理： UCTURE工作电极：CO+H 2O=CO2+2H+2e-对电极： O 2+4H+4e-=2H2O总反应： 2CO+O 2=2CO2这种电化学气体传感器是基于气体传感器电化学电子转移反应，进行了定性和定量检测被测气体。参考电极保持稳定的工作电压能保持电化学工作电极，工作电极和电极与被测气体浓度的线性关系之间的电化学反应形成的电流。
