煤气泄漏自动报警器

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1、西华大学课程设计说明书目录1前言12方案设计22．1方案比较22．2方案比较与选择33单元模块介绍43.1气体传感器43.2A/D采集模块53.3数码管显示模块63.4单片机及报警模块73.5电源模块93.6通信部分103.7软件设计流程图104系统仿真与调试125总结136致谢147参考文献15附录一：系统电路图16附录二：系统程序17第16页西华大学课程设计说明书1前言鉴于家用煤气中毒和矿井中瓦斯爆炸时常发生，造成意外伤害的发生。这些不必要的伤害都源于有些可燃气体，在无色无味或在浓度较小的气体环境下，很难被人所发现，但可能此时已经构成了安全隐患。可燃气体报警是一种安全的检测仪器，它

2、只是检测空气中可燃气体的含量，如果可燃气体超出正常的空气含量威胁到人身安全或财产安全的时候，可燃使用煤气或矿井工作中要注意采取并完善安全措施、控制事故隐患。但是，不可能达到绝对安全，仍然会出现万有一失的情况。况且有时难免会有人们的疏忽。因此，事故隐患的检测报警，在家庭、矿井等场所可燃气体检测报警，是非常必要的。对避免和控制事故具有重要的意义。气体报警器就会自动报警，提醒人们及早的采取措施，避免事故发生。由于可燃气体本身的危险性和对人民生产生活造成的巨大危害，因此对可燃气体的检测和报警是一项必要的工作。可燃气体报警是利用气体传感器技术，将检测到的可燃气体浓度和标准值进行比较，当高过一定浓

3、度值时候进行相应的声光报警，提醒正在作业的人员进行相应的处理，组织人员撤离或对该场所通风排气，避免不安全事故的发生，对现在的家庭、作业场地安全起着非常重要的作用。基于种种社会想法，笔者所设计一种低成本的煤气泄漏自动报警设计，能够监控煤气的浓度，显示测量结果，并对当前的环境状态做出判断，发出报警信息。该设计中采用半导体气体传感器MQ-5，感应外界可燃气体，其以金属氧化物半导体为基础材料，当被测可燃气体在该内部半导体表面吸附后，引起其电学特性(例如电导率)发生变化。由于电导率的改变产生不同的阻抗，时而产生不同的模拟电压信号。然后采用8位并行的A/D转换器ADC0809，将时间和幅值都连续的

4、电压模拟量，经过取样、保持、量化和编码等过程，转换为时间、幅值离散的数字量，同时将转换结束的数字量赋给主控芯片——单片机STC89C52。单片机STC89C52根据外界可燃气体与对应变换电压的函数关系，处理数据.并将得到的对应浓度数据交给LED数码管及时显示。当检测气体浓度低于设定报警阀值的时候，LED显示器仅仅显示测得的可燃气体浓度；当检测气体浓度超出设定报警阀值时同时还给出声光报警。第16页西华大学课程设计说明书2方案设计2.1方案比较2.1.1方案一：（采用纯模拟电路）电路输入级为气敏元件，和二极管、三级管构成的电子开关。再用两个三极管构成互补多谐振荡器，他与继电器和发光二级管组

5、成闪光报警器。电位器为报警灵敏度调节，可燃气体浓度一定，三极管导通，继电器通断工作，二极管闪烁报警。其框图如图2-1-1:传感器报警装置比较器信号调理电源图2-1-1方案一框图2.1.2方案二：电路气敏元件采集浓度信号，A/D处理数据，单片机控制电路，LED数据显示，对不同的气体浓度进行声光报警。其框图如图2-1-2:传感器信号调理AD转换单片机报警显示电源图2-1-2方案二框图2.2方案比较与选择第16页西华大学课程设计说明书方案一比较简单，结构小巧，采用比较器的基准电压可以对报警灵敏度进行调节，但是属于纯模拟电路报警，在调节过程中相对比较困难。设计中涉及到运放比较器，供电比较麻烦，

6、而且稳定性不好，从定性到定量，方案二较方案一从设计上有所提高，但由于只是通过LED发光来报警，不能很好的引起使用者的重视。方案二采用以单片机为核心的控制电路，对采集的数字信号进行处理和判断，运用一定的算法计算出待检测气体成分及浓度并送到LCD显示器显示出来。并通过软件控制设定一定的报警阀值，当浓度达到此阀值时有选择的进行声光报警。但是此电路在设计时即有硬件的设计又有软件的设计。基于以上因素的考虑，本次设计我们选择方案二。第16页西华大学课程设计说明书3单元模块介绍3.1气体传感器该设计中采用的是半导体气体传感器MQ-5，以金属氧化物半导体为基础材料。当被测气体在该半导体表面吸附后，引起

7、其电学特性(例如电导率)发生变化。目前流行的定性模型是：原子价控制模型、表面电荷层模型、晶粒间界势垒模型。图3-1-1是其结构和外形，MQ-5气敏元件的结构和外形如图3所示(结构A或B),由微型AL2O3陶瓷管、SnO2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，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。封装好的气敏元件有6只针状管脚，其中4个用于信号取出，2个用于提供加热电流。图3-1-1MQ-5的结构和外形图3-1-2