基于51单片机的有毒气体监测

PAGEPAGE10摘要日常生活中经常发生毒气泄漏或者其他有毒气体危害人们的生命健康的事提升自己的专业知识面。关键字：气体监测，单片机，自动控制AbstractDailylifeoftenhappengasleakorothertoxicgasesharmpeople'slifeandhealthofaccidents.Therefore,actualandlearnedcontactelectronictechnologyknowledge,designedasetoftoxicgasdetectioncircuit,andcanbeinexcessofpoisonousgasescaninstantsmokeeductionharmfulgas,canmakepeople'slifeandhealthhaveasecurityalsotemperedtheirpracticalability,trainingscientificpracticeinterest,improvetheirprofessionalknowledge.Whendetecttoxicgasaccidentrow,sirenssoundandlightalarmsenttheintermittentflashinglightalarmprompt,whentoxicgaseswhenchromasupply-passage-dischargesystemcanbegintostartsmoking,ejectingtoxicgases,replacethelifeofpeopleinordertoensuretheairpropertysecurity.Afterthesmokeexhaustsystem,automaticbacktoreal-timedetectionofstate.Keyword:gasmonitoring,microcontroller,automaticcontrol1绪论近年来随着人民生活水平的提高，管道毒气和罐装毒气已深入到寻常百姓墅、仓库、资源、石油、化工、燃气输配等众多领域。燃气泄漏报警器从功能上可分为仅有泄漏报警功能的泄漏报警器和可以指建筑和燃气的相关规范和法规也推荐使用民用燃气泄漏报警器。度，器相比主要区别是便携式气体检测仪不能外联其他设备。辟-”的报警声，所以叫做声光报警。有毒气体监测系统方案设计与选择有毒气体监测系统电路设计方案方案一：QM—N5气敏传感器的检测电路由气体检测电路、电子开关电路、报警电路、和气体排放电路构成。在U3:B555U3:ARV1来实现控制有毒气排气电路中，三极管Q1为开关作用。当气体浓度大于C2,气敏电阻阻值进U3:A输出从-5.8v变到+5vQ1C2Q1电机工作电路不能导通，停止排气。QM—N5气敏传感器检测的原理图方案二：基于单片机的有毒气气体检测蜂鸣器、发光二LED显示排风AT89S51键盘控制A/D7109电源毒气探测器此次设计的有毒气体监测报警器的系统框图如下所示：主要由气体传感器MQ-4蜂鸣器、发光二LED显示排风AT89S51键盘控制A/D7109电源毒气探测器图2-1 系统框图选用ATMEL公司生产的8位单片机4KFLASHAT89C51基本不变甚至更低。ICL7109芯片进行模数转换处理。这里的ICL710912A/DA/D转换器。LED方法来显示各种参数。综上所述，我们选择方案二。毒气监测系统主要器件的简介气体传感器气体传感器的分类气体传感器又叫气敏传感器，主要用来监测气体的特定成分。气体传感器通常以气敏特性来分类，主要可分为：半导式方式MOSFET固体电解质择性好但不能重复使用。接触燃烧式其原理是化学溶剂与气体反应产生使电导率发生变化。其特点是属于气体浓度成比例，但灵敏度较低。其他类型包括光干涉式、热传导方式、红外线吸收式。气体传感器的类型虽然很多，但对它们有以下几个基本特性：对被测气体要有高的灵敏度，尽量减少外界一如的干扰信号；选择性要好，即对和被测气体共存的其他气体不敏感；能够长期稳定工作，它是关系整个监测系统监测精度的一个重要环节。检测和报警要迅速。定状态下所需要的时间，表示了气敏元件的反应速度。响的方法是采用温度补偿法。之一是采用湿度补偿法。电源电压特性电源电压发生变化时，气敏元件也会发生变化，解决的方法是采用恒压供电。气体传感器的选择在考虑上述问题之后就能大致确定选用何种类型的传感器，然后再考虑传感器的具体性能指标，其具体性能指标见下。气体传感器的主要特性灵敏度性范围内，首先要考虑的是选择一种敏感技术，它对目标气体的阀限制(TLV-thresh-oldlimitvalue)或最低爆炸限(LEL-lowerexplosivelimit)的百分比的稳定性10%的性能是否发生变化。感器稳定性要求更严格，要能够经受住长时间的考验。精度对某些特殊使用场合，无法选到合适的传感器，则需自行设计制造传感器。自制传感器的性能应满足使用要求。MQ-4（是半导体金属氧化物陶瓷气体传感器TiO2MQ-4主控制器AT89S52MSC-5189S51MCS-5189S51(ROM)(RAM)定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：

图3.4 单片机内部结构示意图中央处理器(CPU88作，完成运算和控制输入输出功能等操作。数据存储器(RAM)89S511288128RAM128运算的中间结果或用户定义的字型表。程序存储器(ROM)89S514KBROM，最大可扩展64K数据或表格。定时/计数器：89S5116/控制程序转向。并行输入输出(I/O)口：89S5148I/O(P0、P1、P2P3)，F.中断系统89S51具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。图3.5mcs51结构框图单片机的引脚89S51单片机内部总线是单总线结构,即数据总线和地址总线是公用的.89S51405140I/O489S513.6图3.689S51引脚分配图89S51XTAL2的另一端。采用外部振荡器时，该引脚悬空。外接晶体引脚。80C51XTAL1，XTAL2，80C511918XTAL1XTAL23.7所示：晶晶振至内部时钟电路图3.7 振荡电路XTAL23VOCSOCSfosc0.5MH~16MH12MHC1C230pFZ Z Z有微调作用。调节它们可以达到微调震荡周期fosc

的目的。89S51RST：复位输入端，高电平有效。ALE/PROG：地址锁存允许/编程线。PSEN：外部程序存储器的读选通线。EA/Vpp：ROM/编程电源端。89S51复位是单片机的初始化操作。其主要功能是把程序计数器PC值初始化为00000000HRST24个震荡周期（即两个机器周期）以上。若使频率为6MHZ4μs才能完成复位操作。复位操作由上电复位和按键手动复为两种方式。VCCVCCRC微分电路产生的正脉冲来实现的。先要检查是否能复位成功。CPU功能部件都恢复到一个确定的初始状态,并从这个状态重新开始工作.89S51单片机的复位靠外部电路实现,信号由RESET(RST)RST复位后,PC0000H,片内RAM电复位、手动开关复位和自动复位电路3种,如图3.8所示.+5VC10μFR8.2K

VCC1KRST89C51GND

+5VC10μFR8.2K

VCCRST89C51GND

+5VMAX750 WDCPESETWDI10μF

VCCRST89C51P1.0a.上电复位电路 b.手动复位电路 c.自动复位电路图3.8单片机复位电路有毒气体检测系统总体设计硬件电路设计单片机最小系统硬件电路图4.1 单片机最小系统气敏检测系统13离子室的输出电平加到检测报警器负端；比较器正端为13脚经内部电阻分136V13度上升；13脚对4脚并联电阻，会使V13下降,使灵敏度降低。并联电阻数百千欧姆至数兆欧姆。图4.2 气敏传感器特性曲线图3-5.MQ-5的结构和外形MQ-53-5AB),AL2O3SnO2敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为64MQ-53-5RoRL是外接负载电阻，用来调整输出的模拟量电压范围，具体数值应根据A/D转换器的输TLC15430～5VRL]工作过程：3.1L1L23.1U(UA-U>0)也将保持不变,U1电平。有光照时,U为:(UA+$UA)-(UB+$UB)=(UA-UB)+($UA、UL3、L4距离较L3、L4的影响几乎相同,即$UA≈$UBU两输入端的电压仍为(UAUB>0),U1L2与L4L4,UAUBUA-U0,U1变0,单片机测到该端为0时进入报警程序。P11L2在脉冲方式下工作,即P1为0时(012秒)Q1L1L2时单片机检测U输出端P2P2=0,若连续3次测到0P1=1(018秒),Q1,L、L2行自检。传感器的自检过程：P1检测P1检测检测检测P2P2P2图4.3毒气传感器工作时序图气体检测报警过程：气敏传感器是一种把气体（多数为空气）中的有毒成分检测出来，并将它转。但是人的嗅觉在灵敏其感知对象也是多样的。在我们周目前，正在积极开发的有金属/MOS场效根据毒气的浓度值按照预定关系推算下一次的播报时间，并启动播报定时，每当播报时间到，单片机将最新一次采集的毒气浓度值转换成代码，控制语音合成单元进行语音播报。同时读取时间信息，并将时间信息和本次播报内容存入播报信息存放单元，以便日后查询和重播。当毒气出现越限时，单片机立即进入紧急播报状态，在此期间将每隔30s～1min播报一次毒气浓度信息，且播报相应的注意事项。当单片机从毒气检测单元读取不到脉冲信号或脉冲信号不在正常范围内时，说明毒气检测单元出现故障，这时单片机将控制语音合成单元播放毒气单元故障信息，以提醒及时处理。毒气浓度值的重3个，其中一个负责向前快速XXXXXXXXXX分的毒气浓度时，先用快速按钮进行寻找，然后用确认按钮进行重播，当不操作搜索按钮直接操作确认按钮时，将重播最后一次的存放结果。MQ-N5H-H1R53-3AD3图3-3有害气体检测电路截图图3-3有害气体检测电路截图抽排气体电路抽排气体电路主要元件是可控硅。可控硅亦称双向晶闸管，有三个极GT1T2GGT2T1的电压为T2T1GT1T2的电压为负时，电流方向为T2T1GT1T2T1T2G和T1T2T1T2。双向可控硅导通后的关断需将T1，T2间的电压降低到不足以维持导通或T1，T2间电压改变时，又恰好没有触发电压。AR2T1GT2，双向可控硅导通，T1T2，电机转动，抽排气体。如图3-5压比较器的输出端。220V交流电源经过降压滤波稳压后，对传感器H-H1端进行加热。当有毒气A-BR5AR1图3-5抽排气体部分电路截图图3-5抽排气体部分电路截图报警驱动电路图4.6 LM386驱动电路电源电路图4.5 电源电路系统软件设计毒气监测系统软件流程