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毕业设计--单片机--煤气报警器.doc

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毕业设计--单片机--煤气报警器.doc

目录摘要IABSTRACTII前言III第1章绪论111课题背景112燃气报警器的概述213课题研究的目的及意义214系统设计任务2第2章系统方案设计421设计要求422设计思路423设计方案5231方案一5232方案二6233方案三6234方案的确定724系统方案组成7241系统三大部分8242系统框图9第3章系统模块设计1031气体浓度检测模块1032主控模块1033设置报警模块14第4章硬件电路设计与分析1541系统电源的设计15411三端固定式集成稳压器154125V电源电路的设计1642信号采集放大电路的设计17421气敏传感元件特性17422信号采集放大电路的设计1843A/D转换电路的设计19431ADC08096的介绍19432电路具体设计方法2144存储器电路的设计2245显示器电路的设计23451显示模块LCD160223452电路设计方法2346报警器电路的设计2447键盘电路的设计25471键盘的工作原理25472键盘的识别方法25473键盘的工作方式2648串口通信电路的设计27481RS232标准27482接口信号229第5章软件设计3151单片机编程33152程序框图和主要程序32第6章实验调试3561硬件调试3562软件调试3563调试结果35结论36致谢37参考文献38附录A39附录B45附录C49附录D50哈尔滨理工大学远东学院学士学位论文I煤气报警器摘要全国燃气行业发展迅猛,液化气、天然气、煤制气等城市燃气作为清洁能源已在工商业和城镇居民用户中得到广泛应用,特别是随着“西气东输”工程的快速进展,燃气行业发展潜力巨大。但是随着燃气的广泛应用,由于燃气泄漏所引发的爆炸、中毒和火灾事故也时有发生,这在某种程度上增加了城市的不安全和不稳定因素。为了使燃气更好地造福于民,造福于社会,减少并杜绝各种因燃气泄漏而引发的爆炸及火灾事故,各燃气使用单位及居民用户选择一种适合的室内煤气泄露报警器实为必要之举。燃气报警器的核心是气体传感器。当气体传感器遇到燃气时,传感器电阻随燃气浓度而变化,随之产生电信号,供燃气报警器后级线路处理。经过电子线路处理变成浓度成比例变化的电压信号,由线性电路加以补偿,使信号线性化,经微机处理、逻辑分析,输出各种控制信号,即当燃气浓度达到报警设定值时,燃气报警器发出声光报警信号并可显示燃气浓度或启动外部联运设备。本文正是通过分析目前燃气报警器的现状,设计制作室内故障监测报警系统,保障人们的生命财产安全。关键词煤气泄漏煤气报警哈尔滨理工大学远东学院学士学位论文IIGASALARMABSTRACTTHERAPIDDEVELOPMENTOFTHENATIONALGASINDUSTRY,LIQUEFIEDGAS,NATURALGAS,COALGASANDOTHERCITYGASASACLEANENERGYBUSINESSANDURBANRESIDENTSINUSERSHASBEENWIDELYUSED,ANDGASINDUSTRYHASGREATPOTENTIALBUTWITHTHEEXTENSIVEUSEOFGAS,DUETOGASLEAKCAUSEDANEXPLOSION,POISONINGANDFIREACCIDENTSHAVEALSOOCCURREDTOSOMEEXTENT,INCREASEDTHECITYSINSECURITYANDINSTABILITYINORDERFORGASTOBETTERBENEFITTHEPEOPLE,THEBENEFITOFTHECOMMUNITY,TOREDUCEANDELIMINATEALLDUETOGASLEAKCAUSEDTHEEXPLOSIONANDFIRE,THEGASUNITANDRESIDENTIALCUSTOMERSUSETOSELECTASUITABLEINDOORGASLEAKALARMISACTUALLYNECESSARYMOVEGASSENSORISTHECOREOFCOMBUSTIBLEGASWHENTHEGASFACEGASSENSOR,THESENSORRESISTANCECHANGEWITHGASCONCENTRATION,THERESULTINGELECTRICALSIGNALFORPROCESSINGOFCOMBUSTIBLEGASLINEAFTERTHECLASSAFTERDEALINGWITHELECTRONICCIRCUITINTOAVOLTAGEPROPORTIONALTOTHECONCENTRATIONCHANGESIGNALTOBECOMPENSATEDBYTHELINEARCIRCUIT,THESIGNALLINEARIZATION,BYCOMPUTERPROCESSING,LOGICALANALYSIS,THEOUTPUTOFVARIOUSCONTROLSIGNALS,THATIS,WHENTHEGASCONCENTRATIONALARMSETVALUE,COMBUSTIBLEGASAUDIBLEALARMSIGNALCANDISPLAYGASCONCENTRATIONORSTARTANEXTERNALTRANSPORTEQUIPMENTITISTHROUGHTHISANALYSISOFTHECURRENTSTATUSOFCOMBUSTIBLEGAS,INDOORDESIGNFAULTMONITORINGALARMSYSTEMTOPROTECTPEOPLESLIVESANDPROPERTYKEYWORDSGASLEAKGASALARM哈尔滨理工大学远东学院学士学位论文III前言当今,单片微型计算机技术迅猛发展,由单片机技术开发的智能化测控设备和产品广泛应用到各个领域,单片机技术产品和设备促进了生产技术水平的提高。而室内故障监测报警系统正是单片机应用系统中的一种。单片机应用系统由硬件和软件组成。硬件是指单片机扩展的存储器、输入输出设备以及各种实现单片机系统控制要求的接口电路和有关的外围电路芯片或部件;软件是指单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序和管理程序。只有系统硬件和软件紧密配合、协调一致,才可能组成高性能的单片机应用系统。在单片机应用系统开发的过程中,应不断调整软、硬件,协调地进行软、硬件设计,以提高工作效率。单片机应用系统的开发过程一般包括系统的总体设计、硬件设计、软件设计和系统调试几个阶段。这几个系统开发阶段并不是相互独立、各自进行的,而应根据开发的实际需要,相互协调,交叉、有机的进行。实现气体浓度检测离不开高性能的气体传感器。从广义上讲,传感器就是能感受外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置;狭义上讲,传感器就是能将外界信息转换成电信号的装置。随着新技术和自动化的发展,传感器的使用数量越来越大,一切现代化仪器、设备几乎都离不开传感器18。在工业生产中,尤其是自动化生产过程中,用各种传感器来检测和控制生产过程中的各个参数,如温度、压力、流量、PH值等,以便使设备工作在最佳状态,产品达到最好的质量。此次设计中所利用到的气体传感器就是要测量烟雾和煤气浓度的动态信号,并且利用数模转换芯片将浓度值转换为数字值,实现整个系统的检测与报警功能,实现智能控制。本文的室内故障监测报警系统就是单片机应用系统的一种典型应用,要求能够检测烟雾和煤气浓度,并且在气体浓度超过给定值时能实时报警。由于煤气中毒和火灾是家庭小区以及矿工企业常见事故,给人们生命财产安全带来了极大的危害。为了能减少事故的发生,提醒人们注意,迫切地需要室内故障监测报警系统。随着电子技术与计算机技术的发展,面对各种检测对象和大量的测试点,需要利用数据采集系统将多路被测量值转换成数字量,再经过单片机或微型计算机进行数据处理,实现实时检测。而此时采用单片机来实现室内故障监测报警系统不仅具有采集控制方便、简单、灵活等优点,而且可以大幅度提高采集点的技术指标,从而大大提高系统的可利用性。此次四路巡回检测系统正是把ADC0809与AT89S51单片机有机的结合起来,也符合了本设计的要求。本人在此次设计中主要担任了系统的硬件电路图的设计、硬件的焊接和调试、软件的设计、以及各个芯片资料查找与整理等工作。设计中超出了任务书所给的任务,提出了本室内故障监测报警系统在网络中的应用方案。哈尔滨理工大学远东学院学士学位论文1第1章绪论11课题背景随着国家经济的提高,现代化、智能化的多功能建筑越来越多,对建筑的防火安全设计要求也愈来愈高。近年来,全国燃气行业发展迅猛,液化气、天然气、煤制气等城市燃气作为清洁能源已在工商业和城镇居民用户中得到广泛应用,特别是随着“西气东输”工程的快速进展,燃气行业发展潜力巨大。以“西气东输”工程为开端的大规模天然气利用工程的实施,意味我国城市燃气将大踏步地进入“天然气时代”。我国天然气市场将迎来一个千载难逢的机会,城市燃气需求的主要增长点将体现在天然气上。2000年党中央国务院提出“西部大开发”的重大战略部署,特别是2002年“西气东输”第一期工程正式开工,这无疑为发展西部地区的燃气产业带来历史性的机遇。西气东输工程,在西部优势资源和东部广阔市场之间架起了一座“金桥”,西气东输工程投入使用后,每年供应长江三角洲地区100亿立方米天然气。城市燃气的普及与应用无疑对改善城市的环境质量和提高居民的生活质量发挥了巨大的作用。但是随着燃气的广泛应用,由于燃气泄漏所引发的爆炸、中毒和火灾事故也时有发生,这在某种程度上增加了城市的不安全和不稳定因素。为了使燃气更好地造福于民,造福于社会,减少并杜绝各种因燃气泄漏而引发的爆炸及火灾事故,各燃气使用单位及居民用户选择一种适合的室内煤气泄露报警器实为必要之举。“报警早,损失少”进一步说明了及时报警的重要性,在家庭里面也是如此,一旦发生火灾,提早报警,可以及时将火扑灭,以免小火酿成大灾。目前常用的有感烟、感温和可燃气体火灾报警器。像家庭中在使用煤气、液化石油气和天然气等燃料时,安装一个可燃气体报警器,当出现漏气或着火时,报警器能够立即鸣笛报警,告之主人及时采取措施。日本早在1980年1月开始实行安装城市煤气、液化石油气报警器的法规,1986年5月日本通产省又实施了安全器具普及促进基本方针。美国目前已有7个州11个城市通过立法,规定家庭、公寓等都要安装一氧化碳报警器。随着城市燃气化的扩大,我国已有北京市、辽宁省、黑龙江省、山西省、哈尔滨市、青岛市、大连等省市相继发布燃气安全管理文件,做到政府立法和百姓自身提高安全保护意识有机结合。煤气的主要成分是CO、氢和烷烃、烯烃、芳烃等。煤气有毒是因为其中的CO、芳烃等能与人体中的血红蛋白结合,造成缺氧,使人昏迷不醒甚至死亡,在低浓度下也能使人头晕、恶心及虚脱。一氧化碳(CO)为无色、无味、无臭、无刺激气体,比重0967,几乎不溶于水,不易被活性炭吸附。当碳物质燃烧不完全时,可产生CO,如人体短时间内吸入较高浓度的CO,或浓度虽低,但吸时间较长,均可造成急性中毒。CO主要来自取暖燃料,CO对人体的损害主要表现在损害血液输送氧气的能力,CO与血红蛋白结合能力超过氧和血红蛋白的结合能力的200300倍,当CO与血红蛋白结合形成的碳氧血红蛋白含量达到5时,就会对人体产生慢性损害,达到60时就会昏迷,达到90就会死亡。由于发生一氧化碳中毒事件的普遍性和隐蔽性,迫切需要一种能够很好的监控室内一氧化碳浓度的仪器,并且在一氧化碳浓度过高时能够采取相关措施防止火灾的发生,保护人们的生命财产安全。

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