毕业设计（论文）煤气警报器设计学 院： 信息科学技术学院专 业： 姓 名： 指导老师： 电子科学与技术李俊鸿 学 号： 职 称： 0601531003谢海军讲师中国珠海二一 年 五 月北京理工大学珠海学院毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：我所呈交的毕业设计煤气报警器设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，论文使用的数据真实可靠。承诺人签名： 日期： 年 月 日煤气报警器设计摘 要当今社会上，出现了许多煤气报警器，而这些产品大都是针对煤气的泄漏所做出的相应的报警，即为家庭式煤气报警器。本课题设计煤气报警采用了AT89S52单片机为报警器的核心部件，对煤气报警器进行控制。通过NAP-505电化学一氧化碳气体传感器对煤气进行检测，将所得的浓度值与设定浓度值相比较得到偏差。通过对偏差信号的处理获得控制信号，发生报警信号，并把报警通道显示并储存在DS12887的RAM中，八个单元的煤气浓度对应模拟量利用A/D转换为数字量，并加入了键盘输入控制，从而实现对家用和工业煤气漏气的监控。整个系统的硬件电路设计合理，性能安全可靠。关键词：单片机 煤气浓度 报警器Design of the coal gas alarm deviceABSTRACTThere are many coal gas alarms devices in our lives. These devices will alarm after the coal gas leaking. We call them household or industy appliances. This paper introduces the design of a coal gas alarms device that use the AT89S52 SCM as the most important controller. It is a core-components that control the whole programs and circuit of the coal gas alarm device. The appliance monitors the density of coal gas with the sensor of NAP-505 and compares the current density with the setting density. We get the control signal through the dealing with the deviation signal and then sent a alarm signal that is memoried in a RAM of DS12887. The analog signal of eight densities of the coal gas are transformed into the digital signal with the A/D converter, in addition which is cotrolled with the keyboard. We can monitor the leak of coal gas in the house or industy. The hardware design of circuits is reasonable and the performance of the coal gas alarms device is safe and reliable. Keywords: SCM Density Alarm device目 录摘 要IABSTRACTII1 前言11.1研究背景11.2研究意义21.3研究内容22 系统总体设计32.1方案的选择32.2系统流程框图33 硬件系统设计与传感器选用43.1主机部分43.1.1AT89S52单片机43.1.2DS12887实时时钟芯片及其电路63.1.3X5045看门狗定时器及复位电路83.1.4 电源电路93.2功能模块部分93.2.1TLC2543的数据采集单元103.2.2HD7279的人机接口电路模块123.2.3数据处理模块153.2.4声光报警模块163.2.5ISP下载电路DIY173.3传感器的选用183.3.1NAP-505型电化学式传感器193.3.2MQ-9半导体气体传感器203.4硬件设计小结224 软件设计234.1主程序设计234.1.1初始化程序和主程序234.1.2中断服务程序274.2功能实现主要子程序284.2.1采集程序284.2.2数据处理模块304.2.3报警记录和报警模块314.2.4人机对话子程序设计314.3小结345 系统调试与分析355.1硬件焊接与调试355.2软件调试365.3系统调试385.4小结39参考文献40附 录1 程序源代码41附 录2 焊接实物图56附 录3 元器件清单58谢 辞601 前言1.1研究背景随着我国燃气的变革及西气东输工程的进行，煤气或天燃气已成为多数家庭的燃料。每年，因煤气泄露造成的煤气中毒事故中，因使用热水器不当或产品本身的质量问题,造成的一氧化碳中毒事故，全国均有不少事例.有甚者,因室内煤气浓度过高，引起煤气爆炸的事故也不少见。所以怎样防止煤气中毒与爆炸已成为人们的迫切需要。为此我们开发研制了智能煤气报警系统。计算机的普及和信息技术的迅猛发展，人们己不满足于传统的居住环境，对家庭及住宅小区提出了更高的要求，智能化被引入家庭，并迅速在世界各地发展起来。人们对居住环境要求的日见增高，体现在希望住宅不仅更便利、舒适而且更安全。家庭及住宅小区智能化的定义，在国际上至今尚无一致的般认为，在现代化的城乡住宅小区内综合采用微型计算机、自动控制、通信与网络及智能卡等技术，建立一个由住宅小区综合物业管理中心与安防系统、信息通信服务与管理系统和家庭智能化系统组成的“三合一”住宅小区服务与管理集成系统，最终目的是使每一住户得到满足其要求的最佳方案。国家建设部规定，目前住宅小区应实现六项智能化要求，其中包括实行安全防范系统自动化监控管理;防盗报警系统应安装红外或微波与煤气泄漏报警器等各种类型报警探测器。基于此项规定，煤气泄漏自动报警实现智能化势在必行 姚丰、刘念聪：一种单片机智能煤气系统的设计 J，天津职业大学学报 2004年6月 第13卷 第13期。在社会信息化进程日益发展的今天，信息技术应用己渗透到人类生存、活动的各个领域，在建筑领域，人们的现代生活、工作对居住要求舒适健康、安全可靠、高效便利。这时候气体燃料的应用也越来越广泛。目前家用煤气，液化器、天然气作为气体燃料，已用与家庭旅馆，深入人民的生活之中。气体燃料的应用和普及，伴之而来的是气体泄漏造成的中毒、爆炸、火灾等事故也时有发生。其中由于一氧化碳泄漏中毒死亡尤为严重。众多周知由于CO与血液中的血红素的结合能力是氧的240倍,因此,当它进入人体血液循环系统后,就会大量取代氧而与血红素结合,抑制血液中氧气的释放,从而导致发生头痛、耳鸣、呕吐、血压降低等不同程度的症状发生。如果CO中毒严重,轻者于康复过程中可能会头昏眼花、丧失记忆或引起视觉及神经上的障碍,严重者会导致脑部受损甚至发生死亡。这就对煤气自动报警的器的设计更加迫切 周捷：有毒可燃气体报警器原理及设计 J，科技信息 2008年总第5期。为了预防一氧化碳的泄漏，人们采用了各种措施。家用智能煤气报警器是为了预防气体中毒的一种家用的自动报警器，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。1.2研究意义 测控技术与仪器仪表技术已经是现在社会不可缺少的重要组件。从今天进入信息科技时代来看，仪器仪表是实现信息的获取、转换、存贮和揭示物质运动的必备工具，是当今普遍称之为时代标志的信息科技的三大支柱（信息获取及处理、信息传输与通信、电子技术及计算机）的必要手段，也是新技术革命的一项重要内容。在现代化建设中，人们对仪器仪表所能起到的监控作用，在技术上有着高层次的要求，因而仪器仪表工业是促进国民经济各部门技术进步，进行技术改造，提高劳动生产率和社会经济效益，开发与节约能源和材料的先导工业。仪器仪表的装备水平在很大程度上反映出一个国家的生产力的发展和科学技术的现代化水平。随着科技的发展，计算机技术的应用，测试技术与仪表专业的趋势越来越向智能化转变智能仪表。智能仪表一出现就显示了它强大的生命力，现已成为仪器仪表发展的一个重要方向。这不仅在一般的测量仪表中，而且在分析仪表、实验室仪表与生物医学仪表中反映出来。仪器仪表设备水平在很大程度上反映出一个国家的生产力发展水平，当前仪器仪表正从自动化向智能化方向发展，无疑这对于提高生产效率，优化产品质量，加速我国现代化建设有着极其重要的作用。从此可以看出，测控技术及仪表专业具有非常美好的未来 闫坤：基于CAN总线小区煤气泄漏报警系统的研究与设计 J，电子测试 2007年第5期。在小区内保安室或是矿区主控室（以下简称总台）安装好一个控制主机和报警模块，在小区的每一个住户安装或是矿区的每一个矿点安装一个到多个探测头和报警模块。这样就可以同时在发生意外的时候及时的在总台和发生意外的所在点产生声光报警，及时的疏散意外所在点的人群并告之总台的控制端。总台可以通过显示模块得知哪个点发生意外，并及时的进行处理和疏导人群。1.3研究内容本设计主要研究并设计一个基于单片机的煤气报警系统，并实现对AD数据的采集和声光的报警控制。控制系统主要是由MCS-52系列单片机、电源电路、AD数据采集电路、传感器电路、看门狗电路、复位电路、实时时钟电路、LED显示与键盘输入人机接口电路、声光报警电路等部分组成。单片机通过AD转换8路传感器来所得到的信号，进行比较处理，并且能够存储各个通道的报警上限和报警时的数据储存，并且在安全值内，轮回显示当前通道的测量值和设定值，在安全值外，产生声光报警，并且轮回显示报警通道的当前值、设定值。2 系统总体设计2.1方案的选择方案一，通过传感器感受到可燃性气体，降低自身的阻值，来增大电流，并且驱动蜂鸣器报警。电路简单、可靠但是灵活性和实用性差。方案二，可以通过传感器感知信号多级放大电路，并用电位器调节得到固定的电压值，当得到可燃性气体信号时，电阻值立刻变小，放大器的放大倍数增加，电压也就随着增加，驱动三极管导通报警电路。该方案有一定的灵活性和可执性，但是电路比较复杂，智能性差。