室内煤气和天然气泄漏报警装置

1、.城南学院 室内煤气和天然气走漏报警器的设计PAGE ：.；摘要全国燃气行业开展迅猛，液化气、天然气、煤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运用，特别是随着“西气东输工程的快速进展，燃气行业开展潜力宏大。但是随着燃气的广泛运用，由于燃气走漏所引发的爆炸、中毒和火灾事故也时有发生，这在某种程度上添加了城市的不平安和不稳定要素。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走漏而引发的爆炸及火灾事故，各燃气运用单位及居民用户选择一种适宜的室内煤气泄露报警器实为必要之举。燃气报警器的中心是气体传感器及单片机。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

2、生电信号，供燃气报警器后级线路处置。经过电子线路处置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，经微机处置、逻辑分析，输出各种控制信号，即当燃气浓度到达报警设定值时，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。本文正是经过分析目前燃气报警器的现状，设计制造室内缺点监测报警系统，保证人们的生命财富安。关键词：煤气报警；煤气走漏；传感器；监测THE DESIGN OF ALARM FOR GAS LEAKINGABSTRACTThe rapid development of the national gas industry, liquefied gas, n

3、atural gas, coal gas and other city gas as a clean energy business and urban residents in users has been widely used, and gas industry has great potential. But with the extensive use of gas, due to gas leak caused an explosion, poisoning and fire accidents have also occ- urred to some extent, increa

4、sed the citys insecurity and instability. In order for gas to better benefit the people, the benefit of the community, to reduce and eliminate all due to gas leak caused the explosion and fire, the gas unit and residential customers use to select a suitable indoor gas leak alarm is actually necessar

5、y move. Gas sensor is the core of combustible gas. When the gas face gas sensor, the sensor resistance change with gas concentration, the resulting electrical signal for processing of combustible gas line after the class. After dealing with electronic circuit into a voltage proportional to the conce

6、ntration change signal to be compensated by the linear circuit, the signal linearization, by computer processing, logical analysis, the output of various control signals, that is, when the gas concentration alarm set value , combustible gas audible alarm signal can display gas concentration or start

7、 an external transport equipment. It is through this analysis of the current status of combustible gas, indoor design fault monitoring alarm system to protect peoples lives and property.Key words:Gas Leak;Gas Alarm;Sensor;Monitoring目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc10619 1 绪论1 HYPERLINK l _Toc18592

8、 1.1 课题背景及目的1 HYPERLINK l _Toc21080 1.2 国内外研讨情况2 HYPERLINK l _Toc30829 1.3 设计内容及研讨方法2 HYPERLINK l _Toc4711 2 系统方案及模块设计4 HYPERLINK l _Toc24060 2.1 设计思绪4 HYPERLINK l _Toc13349 2.2 设计框图4 HYPERLINK l _Toc84 2.3 系统模块设计5 HYPERLINK l _Toc20793 2.3.1气体浓度检测模块5 HYPERLINK l _Toc18562 2.3.2温度检测与显示模块7 HYPERLINK

9、l _Toc17883 2.3.3主控制模块10 HYPERLINK l _Toc15070 2.3.4 声光报警模块11 HYPERLINK l _Toc15686 3 硬件电路设计12 HYPERLINK l _Toc2324 3.1 气体检测模块的设计12 HYPERLINK l _Toc24041 3.2 温度检测及显示模块的设计 PAGEREF _Toc24041 13 HYPERLINK l _Toc28056 3.3 单片机模块的设计18 HYPERLINK l _Toc1750 3.4 声光报警模块的设计18 HYPERLINK l _Toc8000 4 程序设计 PAGERE

10、F _Toc8000 20 HYPERLINK l _Toc23041 4.1 温度采集部分程序设计 PAGEREF _Toc23041 22 HYPERLINK l _Toc14316 4.2 显示部分程序设计： PAGEREF _Toc14316 23 HYPERLINK l _Toc25876 4.3 主函数程序设计： PAGEREF _Toc25876 24 HYPERLINK l _Toc29846 4.4 中断函数设计 PAGEREF _Toc29846 25总结 HYPERLINK l _Toc32272 参考文献 PAGEREF _Toc32272 29 HYPERLINK l

11、 _Toc720 致谢 PAGEREF _Toc720 30 HYPERLINK l _Toc30071 附录A PAGEREF _Toc30071 31 HYPERLINK l _Toc11650 附录B PAGEREF _Toc11650 37附件1第 PAGE 35 页 共 34 页1 绪论1.1 课题背景及目的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，对建筑的防火平安设计要求也越来越高。近年来，全国燃气行业开展迅猛，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运用，特别是随着“两气东输工程的快速进展，燃气行业开展潜力宏大。以“西气东输工程

12、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的进入“天然气时代。我国天然气市场将迎来一个千戟难逄的时机，城市燃气需求的主要增长点将表达在天然气上。2000年党中央国务院提出“两部大开发的艰苦战略部署，特别是2002 年“两气东输第一期工程正式开工。这无疑为开展两部地域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宽广市场之间建立起了一座“金桥，西气东输工程投入运用后，每年供应长江三角洲地域100亿立方米天然气。城市燃气的普及与运用无疑对改善城市的环境质量和提高具名的生活质量发扬了宏大的作用。但是随着燃气的广泛运用，由于燃气走漏所引发的爆炸、中毒和火灾事故也时有发

13、生，这在某种程度上添加了城市的不平安和不稳定要素。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走漏而引发的爆炸及火灾事故，各燃气运用单位及居民用户选择一种适宜的燃气报警器实为必要之举。“报警早，损失少，进一步阐明了及吋报警的重要性，在家庭里也是如此。一旦发生火灾，提早报警，可以及时将火扑灭，以免小火酿成大火灾。目前常用的有感烟、感温暖可燃气体火灾报警器。像家庭中运用煤气、液化石油气和天然气等燃料时，安装一个可燃气体报警器，但出现漏气或者着火时，报警器可以立刻鸣笛报警，告之文人及时采取措施。室内煤气、天然气的走漏严重危害人的生命安康以及性命财富平安，基于此现实，本设计旨在为家庭用户

14、设计一种可以检测煤气、天然气走漏的安装，从而减少因煤气和天然气的走漏呵斥的事故的发生概率，进而保证人民的生命财富平安，减少不用要的损失。本设计用传感器检测室内煤气、天然气的根本形状，并将气体浓度信号转换为电信号，电信号进入单片机，单片机对信号进展处置。当室内煤气、天然气到达一定浓度时，该安装发出声光报警信号，提示用户燃气走漏，采取相应的应对措施。经过本系统设计，使学生能对本人所学专业知识加以综合运用，了解和掌握实践运用系统的设计、实现及运用的整个过程。1.2 国内外研讨情况当前运用最广泛的可燃性气体走漏报警器与气敏元件传感器，已普及运用于气体走漏检测和监控，仅用于平安维护家用燃气走漏报警器为例

15、，不少兴隆国家曾经明确规定家庭、公寓等要求安装相应的报警器。国外可燃性气体走漏报警器开展很快，是由于人们平安认识加强，对环境平安性和生活温馨性要求提高；另一方面是由于燃气走漏报警器市场增长遭到政府平安法规的推进。因此，国外燃气报警器技术得到了较快开展，据有关统计猜测，美国在1996年2002年就煤气报警器的年均增长率为2730。在这些方面，国内应该加强平安认识加强。日本早在1980年1月开场实施安装城市煤气、液化石油气报警器的法规，1986年5月日本通产省又实施了平安器具料及出尽根本方针。美国目前已有7个州11个城市经过立法，规定家庭、公寓等要安装一氧化碳报警器。随着城市燃气化的扩展，我国已有

16、北京市、辽宁省、黑龙江省、山西省、哈尔滨市、青岛市、等相继发布燃气平安管理文件，做到政府立法和百姓本身提高平安维护认识有机结合。1.3 设计内容级研讨方法本设计方案按以下思绪展开研讨：A根据该设计要实现的根本功能，设计大致应该分为信号釆集放大，信号处置控 制，系统设置报警三个部分。1信号釆集部分即经过气体传感器检测室内气体浓度，将这种变化量转化成电压模拟量的变化，然后经过运放进展必要的放大。2信号处置部分是将采集到的模拟信号转换成数字信号，送入进展处置，并将处置过的信号送存储器保管和送显示器显示。3系统设置报警部分是经过预定控制方式并利用蜂鸣器报警实现系统的准确操作。 B根据上面所说的思绪，得

17、到如下一些根本的结论1 信号釆集部分为了能准确釆集到气体浓度的变化应选用半导体气体传感器，为使其 有效的检测室内气体浓度，釆用电阻型半导体气体传感器：而放大部分运用运放进展比例 和反相两级放大。2信号处置部分为了实现准确控制，釆用单片机较为适宜。将模拟信号送A/D模块进展数模转换，经过处置后送存储器保管和送显示器显示。3系统设置报警部分可以思索蜂鸣器报警。2 系统方案及模块设计2.1 设计思绪用相应的气体传感器检测室内煤气、天然气的根本形状，并将气体浓度信号转换为电信号。经过信号处置电路将有无气体走漏两种形状转换成高低电平，并将些电平经过单片机I/O接口传入单片机，经过单片机编程控制报警电路的

18、任务形状。室温显示部分经过DS18B20温度传感器，将室内温度值转换为16位二进制数，经过单片机I/O接口传入单片机，并经过编程在七段数码管上显示出当前温度值。2.2 设计框图如以下图2.1所示：气体检测模块：主要有气体传感器及LM358组成，其作用是将煤气、天然气的走漏与否转换为利于单片机识别的高低电平，并将此信号传到单片机。声光报警模块：由蜂鸣器和LED构成。其作用是当检测到有煤气、天然气走漏时，发出声光报警信号，提示用户有煤气、天然气走漏，采取相应措施。温度检测模块：由DS18B20温度传感器构成，DS18B20将检测到的温度值转换成二进制数，并传到单片机进展处置。温度显示模块：主要由7

19、4LS245和4位数码管组成，其作用是显示当前温度值。主控模块：即单片机AT89C51，其作用是根据气体检测模块输出的高低电平，控制声光报警模块的任务形状，并完成温度的采集及显示功能。 4 位七段数 码管温度显 示模块声光报警温度检测 单片机AT89C51主控模块气体检测 图2.1 设计思绪框图2.3 系统模块设计2.3.1 气体浓度检测模块传感器是能把实测物理量或化学量转化为与之有确定对应关系的电信号输出的安装。传感器主要是由敏感元件、传感元件组成，有时也将信号调理与转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分，如以下图3.1.1所示。 敏感元件：敏感元件指可以灵敏地感受被测变量并做出呼应的元件。

20、是传感器中能直接感受被丈量的部分。传感元件：又称为转换器，普通情况下，不直接感受被丈量，而是将敏感元件的输出量转化为电量输出的元件。传感器按任务原理可分为：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、光电式传感器、压电式传感器等。在这个设计中先把煤气。天然气气体传感器以以属于电阻式传感器，传感器型号为MQ-7。MQ-7可以同时检测煤气和天然气两种气体，与分别用两种气体传感器检测相比，明显降低了设计本钱。半导体一氧化碳传感器所运用的气敏资料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡SnO2。采用高低温循环检测方式低温1.5V加热检测 一氧化碳，传感器的电导率随空气中一氧化碳气体浓度添加而增大，高温5.0V

21、加热清洗低温时吸附的杂散气体。运用简单的电路即可将电导率的变化 ，转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-7气体传感器对一氧 化碳的灵敏度高，这种传感器可检测多种含一氧化碳的气体，是一款适宜多种运用的低本钱传感器。特点：对一氧化碳灵敏度高优良的稳定寿命长大的电信号输出优良的选择性运用：用于家庭、商业、工业环境的一氧化碳、煤气探测安装MQ-7适用气体： 一氧化碳CO 主要参数探测范围101000ppm 特征气体100ppm一氧化碳 灵敏度 R in air/R in typical gas5 敏感体电阻 1K20K in 100ppm CO 呼应时间 150s70% Response 恢复时间

22、 150s70% Response 加热电阻 313 加热电流 加热电压 5.0V0.2V/1.5V0.1V 加热功率 约350mW 丈量电压 24V MQ-7任务条件 环境温度：-20+55 湿度：95%RH 环境含氧量：21% MQ-7储存条件 温度: -20+70 湿度:70%RH A 一氧化碳传感器MQ-7任务原理：传感器的外表电阻为，对被测信号一氧化碳浓度的丈量是经过与其串联的负载电阻上的有效电压信号侵夺遭遇惹得的。两者之间的关系为：。MQ-7型气敏元件的敏感是用非常稳定的二氧化锡制成的，因此，它具有优秀的长期稳定性在正常运用条件下，其运用寿命可达5年。B 一氧化碳传感器MQ-7灵敏

23、度调整：MQ-7型气敏器件对不同各类、不同浓度的气体有不同的电阻值。因此，在运用此类型气敏器件时，在灵敏度的调整是很重要的。当准确丈量时：报警点的设定应思索温、湿度的影响。灵敏度的调整程序：将传感器衔接在运用回路中；接通电源，通电老化48h以上；调整负载电阻至获得对应于某一个一氧化碳浓度时所需求的信号值。2.3.2 温度检测与显示模块由DS18B20温度传感器构成，DS18B20将检测到的温度值转换成二进制数，并传到单片机进展处置。DS18B20温度传感器简介：特性：1运用中不需求外部任何元器件即可实现测温电路。 2测温范围-55+125，最大精度0.0625。 3只经过一条数据线即可实现通讯

24、。 4每个DS1820器件上都有独一无二的序列号，所以一条数据线上可以挂接很多该传感器。 5内部有温度上、下限告警功能。操作简介：DS18B20任务时需求接纳特定的指令来完成相应功能指令，可以简单的了解为可以被识别并有相应意义的一系列高低电平信号，它的指令可分为ROM指令和RAM指令；ROM指令主要对其内部的ROM进展操作，如查所运用DS18B20的序列号等，假设只运用一个DS18B20，ROM操作普通就可以直接跳过了；RAM指令主要是完成对其内RAM中的数据进展操作，如让其开场进展数据采集、读数据等。DS18B20数字温度传感器是单总线器件，数据的读写只经过一条数据线进展并且这一条线上允许挂

25、很多该传感器；这样对器件进展读写指令时就会费事一些，必需运用特定时序来识别高低电平信号如写高电平1，并不是把数据线直接拉高，而是用有一定时序关系的高低电平来代表写1，所以指令表中的0、1在写给DS18B20时就得变成代表0、1电平的时序段序列。同样，从DS18B20读数据时，也是由特定的时序来完成数据读取。DS18B20的任务过程：1.复位操作 2.执行ROM操作的5条指令之一：1读ROM，2匹配ROM，3搜索ROM，4跳过ROM，5报警搜索。 3.存储器操作命令：温度转换、读取温度、设定上下限温度值等指令 4.读取温度数据：主机读取温度数据后进展数据处置。 可以初始化数据精度，按芯片手册写入

26、固定指令。数据位数可设置成9、10、11、12位，其中7位为温度整数部分，1位表示温度正负，其他位数为小数。如9位数据时，有1位为小数，精度为0.5。指令功能引见： 1ROM操作指令： 读ROM指令 ：Read ROM 33h 这个命令允许总线控制器读到DS18B20 的8 位系列编码、独一的序列号和8 位CRC 码。只需在总线上存在单只DS18B20 的时候才干运用这个命令。假设总上有不止一个从机，当一切从机试图同时传送信号时就会发生数据冲突漏极开路连在一同开成相与的效果。 匹配ROM指令 :Match ROM 55h 匹配ROM 命令，后跟64 位ROM 序列，让总线控制器在多点总线上定位

27、一只特定的DS18B20。只需和64 位ROM 序列完全匹配的DS18B20 才干呼应随后的存储器操作命令。一切和64 位ROM序列不匹配的从机都将等待复位脉冲。这条命令在总线上有单个或多个器件时都可以运用。 跳过ROM指令:Skip ROM CCh 这条命令允许总线控制器不用提供64 位ROM 编码就运用存储器操作命令，在单点总线情况下右以节省时间。假设总线上不止一个从机，在Skip ROM 命令之后跟着发一条读命令，由于多个从机同时传送信号，总线上就会发生数据冲突漏极开路下拉效果相当于相与。 搜索ROM指令:Search ROM F0h 当一个系统初次启动时，总线控制器能够并不知道单线总线

28、上有多少器件或它们的64 位ROM编码。搜索ROM 命令允许总线控制器用排除法识别总线上的一切从机的64 位编码。 报警搜索指令:Alarm Search ECh 这条命令的流程图和Search ROM 一样。然而，只需在最近一次测温后遇到符合报警条件的情况，DS18B20 才会呼应这条命令。报警条件定义为温度高于TH 或低于TL。只需DS18B20 不掉电，报警形状将不断坚持，直到再一次测得的温度值达不到报警条件。复位时序:DS18B20 需求严厉的协议以确保数据的完好性。协议包括几种单线信号类型：复位脉冲、存在脉冲、写0、写1、读0 和读1。一切这些信号，除存在脉冲外，都是由总线控制器发出

29、的。和DS18B20 间的任何通讯都需求以初始化序列开场，初始化序列见上图。一个复位脉冲跟着一个存在脉冲阐明DS18B20 曾经预备好发送和接纳数据适当的ROM 命令和存储器操作命令。显示部分主要由74LS245和4位七段数码管组成，其作用是显示当前温度值。74LS245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备，它是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。当8051单片机的P0口总线负载到达或超越P0最大负载才干时，必需接入74LS245等总线驱动器。当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0，信号由 B 向 A 传输；接纳

30、DIR=“1，信号由 A 向 B 传输；发送当CE为高电平常，A、B均为高阻态。由于P2口一直输出地址的高8位，接口时74LS245的三态控制端1G和2G接地，P2口与驱动器输入线对应相连。P0口与74LS245输入端相连,E端接地，保证数据线畅通。8051的/RD和/PSEN相与后接DIR，使得RD且PSEN有效时，74LS245输入P0.1D1，其它时间处于输出P0.1D1。2.3.3主控制模块主控制模块即单片机模块，完胜利能是与各个功能模块衔接，并经过软件编程控制各个功能模块，完成煤气、天然气检测报警及温度显示功能。AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器FPEROMFlash P

31、rogrammable and Erasable Read Only Memory的低电压、高性能CMOS 8位微处置器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业规范的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵敏性高且价廉的方案。外形及引脚陈列如下图 AT89C51外形及引

32、脚陈列。主要性能参数：1与MCS-51 兼容24K字节可编程FLASH存储器3寿命：1000写/擦循环4数据保管时间：10年5全静态任务：0Hz-24MHz6三级程序存储器锁定71288位内部RAM832可编程I/O线9两个16位定时器/计数器105个中断源11可编程串行通道12低功耗的闲置和掉电方式13片内振荡器和时钟电路图2.2 AT89C51引脚图2.3.4 声光报警模块此模块主要由蜂鸣器、LED灯组成 ，在气体浓度过大，超越平安值时，蜂鸣器任务，提供报警效力。在这个时候，用户可以自行封锁煤气，并经过对房间通风来处理。 3 硬件电路设计3.1 气体检测模块的设计 信号调理与转换 传感元件

33、 敏感元件 辅助电源 图 3.1传感器任务原理图 1气体检测模块电路由于Protues软件元件库中没有MQ-7气体传感器，由于MQ-7气体传感器两信号输出端为电阻信号，由附录A中的MQ-7灵敏度特殊性可得Rs阻值范围为2-20K，所以仿真时MQ-7气体传感器由20K滑动变阻器替代。当没有煤气、天然气走漏时，Rs的阻值应该在20K左右，此时该气体检测模块的输出端为高电平，此时LED发光。当有煤气、天然气走漏时，Rs的阻值应该在2K左右，此时该气体检测模块的输出端为低电平，此时LED熄灭。 图3.2 气体检测模块原理图 2气体检测模块调试按照电路图在面板上搭接气体检测模块电路，该模块输出经过100

34、K限流电阻接LED正端，该LED担任拼接接地。当MQ-7传感器端不加气体时，此时LED点亮，阐明此时输出为高电平；当MQ-7传感器端加气体时，此时LED熄灭，阐明此时输出为低电平。刚上电时就在MQ-7端加气体，此时LED不熄灭，缘由是RC延时电路起作用，防止误报景象的发生；在1min左右之后，在MQ-7传感器端加气体，此时LED熄灭，开机延迟时间约为1min，该调试结果符合设计要求。3.2 温度检测与显示模块的设计DS18B20在编程时有严厉的时序要求，因些在编程过程中要多加留意，以下为DS18B20典型任务时序简介。 1复位时序 运用DS18B20时，首先需将其复位，然后才干执行其他指令。复

35、位时，主机将数据线激发为低电平并坚持480960s，然后释放数据线，再由上拉电阻将数据线拉升1560s。然后再由DS18B20发出呼应信号，以将数据线激发成低电平60240s，这样，就完成了复位操作。其复位时序如图3.3所示。图3.3 DS18B20复位时序图2写时序在主机对DS18B20时，主机对DS18B20发送各种命令时，先将数据线激发为低电平，该低电平应大于1s。然后根据写“1或者“0来使数据线变高或继续为低。DS18B20将在数据线变成低电平后1560s对数据线进展采样。要求写入DS18B20的数据继续时间应大于60s而小于120s，两次写数据之间的时间间隔应大于1s。写时隙的时序如

36、图3.4所示。图3.4 写时序图 3读时序 当主机从DS18B20读数据时，高机先向数据线激发出低电平，然后释放，以使数据线再升为高电平。DS18B20在数据线从高电平变为低电平的15s内将数据传送到数据线上，主机可在15s后读数据线以获得数据其时序图如图3.5所示。图3.5 读时序图选用DS18B20温度传感器。DS18B20可以把温度直接转化为串行数字信号，运用不不需求附加电路，但与主机通讯有严厉的时序要求。温度检测模块原理图如下图，DS18B20选 用默许的12位精度的分辨率，此时输出羰DQ输出的温度值为16位二进制补码的表达方式，DS18B20输出端DQ输出的温度值为16位二进制补码的

37、表达方式，DS18B20输出端DQ与单片机引脚P1.0相接，将数据传入单片机进展处置。 温度显示设计如下：如图3.6所示，74LS245的任务形状为数据由B向A传送。七段数码管段选位经过限流电阻接到74LS245的A总线，74LS245的B总线接到单片机的P2口。由于室内温度不会超越100，因此显示时百位不加以显示。而北方有些地域冬天会比较冷，室内温度有能够到达0以下，因此显示符号位。因此用4位七段数码管显示温度，4个位分别显示符号位、十位、个位、一个位小数位。数码管的4位位选接晶体管集电极，失眠晶体管的基极B1B4分别接单片机的P3.1P3.4。图3.6 温度显示模块原理图 当温度为正值时，

38、此时仿真如图3.7所示，此时DS18B20设定温度为15.5，经4位七段数码管显示为15.5，显示结果正确。当温度为正值时，此时仿真如图3.8所示，此时DS18B20设定温度为-25.5，经4位七段数码管显示为-25.5，显示结果正确。图3.7 温度为正值的仿真图图3.8 温度为负值仿真图 由于DS18B20输出为16位二进制数，实验中无法测得此信号，因此仅对温度显示部分进展调试。驱动模块选择，实验中测得74LS245输出高电平为3.8V，而74HC245输出高电平为5V。由于74HC245与74LS245相比价钱较贵，而74LS245输出3.8V高电平足以驱动七段数码管，因此设计中选用74L

39、S245。限流电阻阻值计算，由于七段数码管任务电压为2V，而74LS245输出高电平3.8V，因此限流电阻两端电压为1.8V。而七段数码管每位正常任务的电流为2mA，而4位七段数码管的第一个一样段位又是并联的方式衔接的，为了保证每位亮度一样，因此每位段位电流应该为2mA4=8mA，即渡过限流电阻的电流为8mA。因此限流电阻的阻值=1.8V/8mA=225，实践设计中采用220的电阻作为限流电阻。按照电路图衔接温度显示部分电路图，编写程序使其显示1749，并下载该程序。经过实验验证显示结果正确，并且显示亮度比较亮，符合设计要求。3.3 单片机模块的设计单片机模块，完胜利能是与各个功能模块衔接，并

40、经过软件编程控制各个功能模块，完成煤气、天然气检测报警及温度显示功能。图3.9 主控制模块原理图3.4 声光报警模块的设计3.4.1 声光报警电路如下图，OUT3与单片机P1.3引脚相接，当检测到有煤气、天然气走漏时经过单片机编程控制P1.3输出方波信号，此时LED D1闪烁，并且蜂鸣器以一样的频率发出声音，产生霞光报警信号，提示用户煤气、天然气走漏，采取相应的措施。 图3.10 声光报警原理图 3.4.2 声光报警模块的调试 由于Protues软件库中蜂鸣器无法仿真，因些用LED串联电阻替代图所声光报警电路。当OUT1端为高电平常，表示此时没有煤气、天然气走漏，OUT3为高电平5V，此时LE

41、D不发光。当OUT1端为低电平常，表示此时有煤气、天然气走漏，经过模拟示波器测得此时OUT3输出为方波信号，其周期为2s的方波信号，此时LED每2s亮灭一次。将编辑好的程序经过单片机下载器下载到单片机中，将单片机插入面包板，20脚、40脚分别接地和5V电源。蜂鸣器与LED串联，负端接到P1.3口，正端接5V电源。当P1.1口接5V电源时，LED熄灭，蜂鸣器不报警；当P1.1口接地时，LED闪烁，同时蜂鸣器以一样频率发声报警。此时用示波器测得P1.3口波形为周期为1.2s的方波信号，与实际值之间存在一定的误差，误差产生的缘由有： 1 单片机运用的晶振为11.059MHz，而不是12MHz，从而使

42、单片机机器周期大于1s，而实际计算时按1s计算，从而产生误差； 2单片机定时程序指令执行时，有一定的执行时间，而此时间与1s相比力气活，编程时将其忽略，从而导致误差的产生； 3同时丈量信号也受实验器材、环境等诸多要素的影响。设计中对方波信号的要求不是很高，由于方波信号的周期只影响报警的频率，并不影响报警功能，因此不需求对其进展修正。4 程序设计本设计可以用C言语编程序，也可以用汇编言语编程序，本人选择了用C言语编程序。主要编程序来控制定时、计时中断、和输出等。下面引见C言语编程的优点。C言语是一种计算机程序设计言语。它既具有高级言语的特点，又具有汇编言语的特点。它由美国贝尔研讨所的D.M.Ri

43、tchie于1972年推出。1978后，C言语已先后被移植到大、中、小及微型机上。它可以作为任务系统设计言语，编写系统运用程序，也可以作为运用程序设计言语，编写不依赖计算机硬件的运用程序。它的运用范围广泛，具备很强的数据处置才干，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需求用到C言语，适于编写系统软件，三维，二维图形和动画。详细运用比如单片机以及嵌入式系统开发。它兼顾了多种高级言语的特点，并具备汇编言语的功能。C言语有功能丰富的库函数、运箅速度快、编译效率高、有良好的可移植性，而 且可以直接实观对系统硬件的控制。C言语是一种构造化程序设计言语，它支持当前程序 设计中广泛釆用的由顶向下构造化程序设计

44、技术。此外，C言语程序具有完善的模块程序 构造，从而为软件开发中采用模块化程序设计方法提供了有力的保证。因此，运用C言语 进展程序设计已成为软件开发的一个主流。用C言语来编写目的系统软件，会大大缩短开 发周期而且明显地添加软件的可读性，便于改良和扩展，从而研制出规模更大、性能更完 备的系统。C言语特点1C是高级言语。它把高级言语的根本构造和语句与低级言语的适用性结合起来。C 言语可以像汇编言语一样对位、字节和地址进展操作，而这三者是计算机最根本的任务单元。2C是构造式言语。构造式言语的显著特点是代码及数据的分隔化，即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种构造化方式可使程序层次明晰，便

45、于运用、维护以及调试。C 言语是以函数方式提供应用户的，这些函数可方便的调用，并具有多种循环、条件语句控制程序流向，从而使程序完全构造化。3C言语功能齐全。具有各种各样的数据类型，并引入了指针概念，可使程序效率更高。而且计算功能、逻辑判别功能也比较强大，可以实现决策目的的游戏。4 C言语适用范围大。适宜于多种操作系统，如Windows、DOS、UNIX等等；也适用于多种机型。C言语对编写需求硬件进展操作的场所，明显优于其它高级言语，有一些大型运用软件也是用C言语编写。C言语缺陷1 C言语的缺陷主要表如今数据的封装性上，这一点使得C在数据的平安性上有很大缺陷，这也是C和C+的一大区别。 2 C言

46、语的语法限制不太严厉，对变量的类型约束不严厉，影响程序的平安性，对数组下标越界不作检查等。从运用的角度，C言语比其他高级言语较难掌握。软件部分是用来配合硬件电路，控制后面电路的呼应，以实现设计预定功能。其主要由两部分功能组成：一部分是是对传感器接遭到的信号进展处置：另一部分是实行中断处 理，控制设置报警模块。两部分信号的处置都是釆用査询方式。本系统釆用网路巡回检测， 轮换选择4个传感器任务，并且在显示器上轮番显示任务传感器所检测到的浓度值。当检 测到的浓度小于设定值时，等待定时器中断：当检测到的浓度超越设定值时，执行中断程 序进展报警处置，显示浓度。4.1 温度采集部分程序设计 温度丈量经过D

47、S18B20数字温度传感器丈量室内温度，将室内温度转化为数字量接入AT89C51单片机中，温度采集的流程图如下所示：DS18B20初始化跳过ROM温度转换指令延时等待DS18B20初始化匹配ROM读出温度指令读出温度值图4.1 温度采集流程图4.2 显示部分程序设计：数码管显示普通分静态显示和动态显示两种方式，本文采用动态显示，数码管显示是单片机外部指令输出的重要途径。开场循环变量附初值=1000关个位，十位，开小数位，送小数位数值调用延时子程序关个位，十位，开小数位，送小数位数值调用延时子程序关小数位，十位，开个位，送个位数值调用延时子程序循环变量-1=0子程序前往 图4.2 显示流程图4.

48、3 主函数程序设计：程序开场，定时器初始化，检测空气中一氧化碳的浓度能否到达报警值，假设到达报警值，调用报警子程序，报警。假设没有到达报警值，那么LED置1，处于熄灭形状，读取房间内温度值，并显示在数码管上，并前往检测，重新循环。能否到达报警值 开场定时器初始化关中断LED置1读取温度值获得显示码调用显示函数调用报警程序YN 图4.3 C言语主函数4.4 中断函数设计中断效力程序为，首先初始化定时器，此时TCNT+1。这时判别TCNT能否为8，假设不为8那么前往主程序，假设为8，那么将TCNT归零，并将LED取反，然后再前往主程序。开场定时器初始化TCNT+1TCNT=0LED取反TCNT能否

49、为8前往YN 图4.4 C程序中断函数5 总结 经过一个学期的努力，可以胜利的完成毕业设计所要求的义务。期间，我搜集了大量的关于检测报警系统的资料，经过比较分析得出此设计方案。特别是对气体传感器、数码显示做了深化的研讨。并复习了数字电路、模拟电路和单片机的相关知识，经过这些任务使我了解了本系统的任务原理及运用，而且熟习运用多种单片机电路在实践当中的运用，以及掌握了单片机与检测电路的衔接和C51编程。在此次设计中，还有不完善的地方，在无人情况下，无法处置室内煤气走漏的问题，在教师的指点下，了解到可以经过控制抽风机将室内走漏的煤气抽出室内。毕业设计是对大学四年专业所学知识的稳定和深化，实际和实际知

50、识相结合，学以致用，使们学会了提出问题，分析，处理问题的才干。这对我们以后的任务和人生将产生深远的影响。参考文献1 尹勇，王洪成单片机接口技术与运用M北京：北京航天航空大学，2004.2 陈岭丽，冯志华.检测技术和系统M北京：清华大学，2005.3 李华.MCS-51系列单片机原理及运用M北京：北京航天航空大学，1995.4 周慈航.单片机运用程序设计技术M北京：北京航天航空大学，1991.5 赵宝军，吴冬艳.一氧化碳报警器的研讨J.中华临床与卫生，2004：122-1226 何希才，薛永毅.传感器及其运用实例M北京：机械工业，2004.7 夏继强.单片机实验与实际教程北京M：北京航天航空大学

51、，2001.8 陈正义.单片机控制实习M北京：人民邮电，2006.9 陈小忠，黄宁，赵小侠.单片机接口技术适用子程序北京：人民邮电，2005.10 沙占友.集成化智能传感器原理及运用M北京：电子工业，2004.1：198-222.11 李鸿.单片机原理及运用M.湖南：湖南大学，2004.12 R.Akaya,A.A.Kulaksiz.A microcontroller-based stand-alone photovoltaic power system for residential appliancesJ. Applied Energy 2004,(78):419-431.13 Bang-

52、Chao Yang. Duan Jianhua. Monoxide sensor applications and progress J. Sensor technology, 2001,(12).14 Wu-WeiHua,He-ZiLi.The application of new carbon monoxide sensor research J. Mining Express. 2001,(7).致谢经过大半个学期以来，毕业设计在吴一帆教师的细心指点下终于胜利完成了！在此，对吴教师表示衷心的赞赏，在设计过程中，吴教师经常督促我仔细完成各项义务，并经常指点我攻克各处难题。吴教师不仅任务仔细担任，以及对学生的严厉要求，也让我受害匪浅。在设计过程中，也和同窗讨论了不少，很多地方都有同窗给的建议在，在此也谢谢我身边的同窗！再次赞赏吴教师，在您的指点下，我得以顺利地完成毕业设计，给本人大学生涯画上了一个完美的句号。附录A 主程序C言语源代码#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DQ = P10; /DS18B20 数据线引脚sbit LED = P1