【正文】 的設(shè)計流程圖 ....................................................................................... 15 第 4章 系統(tǒng)的功能仿真 .................................................................................................... 16 仿真軟件介紹 ........................................................................................................... 16 煤氣檢測系統(tǒng)的模塊仿真 ....................................................................................... 16 A/D轉(zhuǎn)換模塊測試 ............................................................................................. 16 顯示模塊測試 .................................................................................................... 17 聲光報警電路模塊測試 .................................................................................... 18 系統(tǒng)誤差分析 ........................................................................................................... 19 參考文獻 ............................................................................................................................. 20 附錄 1 煤氣檢測系統(tǒng)的仿真電路圖 ................................................................................. 21 附錄 2 煤氣檢測系統(tǒng)的電路原理圖 ................................................................................. 21 附錄 3 濃度與電壓值的對應(yīng)關(guān)系 ..................................................................................... 22 附錄 4 煤氣檢測系統(tǒng)的源程序 ......................................................................................... 23 1 第 1 章 煤氣檢測系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容 煤氣測量系統(tǒng)中，設(shè)計一套具有有毒氣體檢測功能、報警功能、能夠判斷室內(nèi)空氣中煤氣的泄露情況和顯示當前室內(nèi)有毒氣體的濃度，用單片機控制報警器是否需要報警。 煤氣檢測系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分主要包括氣體傳感器電路、放 大電路、 A \D轉(zhuǎn)換電路、 單片機最小系統(tǒng)、單片機控制電路和報警電路和數(shù)碼管顯示電路。氣體傳感器用來檢測室內(nèi)空氣中有毒氣體的濃度，當室內(nèi)空氣中有毒氣體含量超過允許標準濃度后，氣體傳感器所獲得的感應(yīng)信號，通過放大處理以后，再經(jīng)過單片機的處理，控制報警電路發(fā)出報警處理。軟件部分主要包括 A\D的采樣程序、數(shù)據(jù)處理、報警程序和顯示程序。 煤氣檢測系統(tǒng)設(shè)計在硬件設(shè)計方面，主要研究組成家用煤氣泄漏報警控制系統(tǒng)的單片機芯片、氣體傳感器的使用方法，同時研究電路設(shè)計思路、電路組成，包括氣體傳感器、放大電路、單片機、聲光報警電 路和顯示電路的設(shè)計，給出系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖、仿真電路圖和整體電路原理圖。 煤氣檢測系統(tǒng)的主要任務(wù) 本論文是煤氣檢測系統(tǒng)設(shè)計的研制，主要完成： (1) 對煤氣檢測整個系統(tǒng)進行了整體規(guī)劃； (2) 對煤氣檢測系統(tǒng)進行硬件設(shè)計和軟件流程設(shè)計，分為主程序設(shè)計， A/D 轉(zhuǎn)換控制程序的設(shè)計，數(shù)據(jù)處理，濃度顯示程序設(shè)計、聲光報警子程序設(shè)計等； (3) 軟件的調(diào)試，功能仿真； (4) 畫出煤氣檢測系統(tǒng)的電路原理圖。 煤氣檢測系統(tǒng)的設(shè)計要求 由于煤氣檢測系統(tǒng)主要包括氣體傳感器電路、放大電路、 A \D轉(zhuǎn)換電路、單 片機最小系統(tǒng)、聲關(guān)報警電路和數(shù)碼管顯示電路等部分。 本論文要求做以下設(shè)計： (1) 氣體傳感器對煤氣是否泄漏進行檢測； (2) 放大電路對檢測出微弱的電壓信號進行一定的放大處理； (3) A/D 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計， A/D 轉(zhuǎn)換器能夠時刻的對放大的電壓信號進行采集； (4) 根據(jù)有毒氣體濃度與采集的電壓信號的關(guān)系進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理； (5) 顯示程序的設(shè)計，用 4位數(shù)碼管顯示所測得的煤氣濃度值。 (6)聲關(guān)報警控制程序設(shè)計，根據(jù)氣體濃度進行相應(yīng)的處理 . 2 第 2 章 煤氣檢測系統(tǒng)設(shè)計的硬件設(shè)計 基于單片機實現(xiàn) 微處理器的出現(xiàn)極大地促進了生產(chǎn)力的發(fā) 展，提高了人們生活的質(zhì)量，實現(xiàn)了工業(yè)的現(xiàn)代化和自動化。基于 8位和 16位單片機的嵌入式設(shè)備 (如儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和顯示、過程控制、工業(yè)自動化等 )的實時應(yīng)用、測控系統(tǒng)正在走向網(wǎng)絡(luò)智能化。這就要求企業(yè)從現(xiàn)場控制層到管理層能實現(xiàn)全方位的無縫信息集成，實現(xiàn)遠程維護、智能診斷以及遠程管理功能，提供一個開放的基礎(chǔ)構(gòu)架，并具有高可靠性、分散控制、集中監(jiān)視和管理的功能。 針對目前微型處理器的處理芯片的不同，本設(shè)計是基于 AT80C51 單片機實現(xiàn)煤氣檢測系統(tǒng)的設(shè)計。 基于 AT89C52 單片機實現(xiàn)的煤氣檢測系統(tǒng)的具體方案如圖 21所示。該方案主要包括了可燃氣體傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、 AT89C52 單片機控制電路、聲光報警電路以及數(shù)碼管顯示電路。 氣體傳感器輸出為模擬量，很微弱需要進行放大電路的處理，單片機處理的是數(shù)字信號，需要利用 A/D 轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送給 AT89C52 單片機進行數(shù)據(jù)的處理；聲光報警電路里使用蜂鳴器作為報警用，同時還用 LED燈進行相應(yīng)的指示，以便于提醒注意；單片機的最小系統(tǒng)是 AT89C52 單片機工作的前提條件；顯示電路采用了 4位集成的數(shù)碼管進行顯示，由 AT89C52 單片機進行控制實現(xiàn)顯示。 圖 21 基于 AT89C52的單片機的煤氣檢測系統(tǒng)組成框圖 在煤氣檢測系統(tǒng)組成框圖 21中所示，系統(tǒng)以單片機 AT89C52 為控制的核心，配合外圍電路共同完成信號采集、濃度的顯示、聲光報警電路的功能設(shè)計等。其中傳感器采用的是 M5，該傳感器外形小，氣體響應(yīng)快，性能穩(wěn)定，低功耗，常適用于泄漏監(jiān)測器。放大電路采用的是 LM324 運放進行放大微弱的信號。 A/D 轉(zhuǎn)換器采用的是 ADC0808，它是采樣頻率為 8位的、以逐次逼近原理進行模 /數(shù)轉(zhuǎn)換的器件，具有功耗低，性能穩(wěn)定的特點。數(shù)碼管使用 4位集成 的共陰數(shù)碼管。 單片機 AT89C52 4 位數(shù)碼管顯示 報警和指示燈 A/D 放大器 氣體 傳感器 單片機 最小系統(tǒng) 3 系統(tǒng)硬件電路的總體設(shè)計 系統(tǒng)硬件電路的總體設(shè)計主要包括了氣體傳感器電路設(shè)計、放大電路設(shè)計、 A/D轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計、單片機的最小系統(tǒng)、聲光報警電路設(shè)計、數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計和電源電路的設(shè)計等。 氣體傳感器電路設(shè)計 氣體傳感器可以分為六大類： (1) 半導(dǎo)體氣體傳感器。 (2) 固體電解質(zhì)氣體傳感器。 (3) 接觸感染式氣體傳感器。 (4) 電化學(xué)式氣體傳感器。 (5) 光學(xué)式氣體傳感器。 (6) 高分子氣體傳感器。 氣體傳感器應(yīng)滿足的基本條件 一個氣體傳感器可以是單功能的，也 可以是多功能的；可以是單一的實體，也可以是由多個不同功能傳感器組成的陣列。但是，任何一個完整的氣體傳感器都必須具備以下條件： (1) 能選擇性地檢測某種單一氣體，而對共存的其它氣體不響應(yīng)或低響應(yīng)。 (2) 對被測氣體具有較高的靈敏度，能有效地檢測允許范圍內(nèi)的氣體濃度。 (3) 對檢測信號響應(yīng)速度快，重復(fù)性好。 (4) 長期工作穩(wěn)定性好。 (5) 使用壽命長。 (6) 制造成本低，使用與維護方便。 氣體傳感器的分類和基本條件為選擇哪種氣體傳感器提供了參考的依據(jù)。氣體傳感器是氣體與氣味檢測的關(guān)鍵元件。我們選擇的 氣體傳感器是 MQ5 ． MQ5 特點 * 對液化氣，天然氣，城市煤氣有較好的靈敏度 * 對乙醇，煙霧幾乎不響應(yīng) * 快速的響應(yīng)恢復(fù)特性 * 長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性 * 簡單的測試電路