【正文】 5)巡回檢測：安全衛(wèi)生檢查時，要檢測有害氣體或液體蒸汽。隨著人類社會的進步、生產(chǎn)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，隨之帶來了環(huán)境空氣污染問題。工廠排放的廢氣、煙道氧、汽車排放廢氣、內(nèi)燃機等排放氣體對空氣環(huán)境造成的污染日益嚴重。一氧化碳雖然不會使酸雨現(xiàn)象嚴重，但是對人們的身體健康有影響。一氧化碳是一種無色、無味的氣體，它與血液中的血紅素結(jié)合的能力是氧的 240 倍，它與血紅素形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，使血紅蛋白喪失了輸送氧氣的能力，從而導致組織低氧癥，甚至死亡。一氧化碳濃度的高低是評價空氣質(zhì)量好壞的重要指標之一，也是工廠、煤礦井下是否發(fā)生自燃火災的重要標志之一。為了保證人們身體健康和環(huán)境潔凈，世界各國都紛紛致力于防止空氣污染的產(chǎn)生。國家工業(yè)衛(wèi)生標準規(guī)定，生產(chǎn)現(xiàn)場一氧化碳濃度不允許超過 50ppm 。我國環(huán)境保護大氣污染監(jiān)測和工廠礦井中都要求有連續(xù)、自動化的現(xiàn)場檢測儀。 2．國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在應(yīng)用方面，目前最廣泛的是可燃性氣體氣敏元件傳感器，已普及應(yīng)用于氣體泄漏檢測和監(jiān)控，從工廠企業(yè)到居民家庭，應(yīng)用十分廣泛。氣體檢測技術(shù)與計算機技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了智能化、多功能化。美國工業(yè)科學公司(ISC)一臺攜帶式氣體監(jiān)控儀可實現(xiàn)4種氣體監(jiān)測，采用了統(tǒng)一的軟件，只需要換氣體傳感器，即可實現(xiàn)對特定氣體監(jiān)測。美國國際傳感器技術(shù)(IST)公司應(yīng)用一種“MegaCas傳感器和微程序控制單元，可檢測100種以上毒性氣體和可燃性氣體，通過其“氣體檢索”功能掃描，能很快確定是哪一種氣體。氣體傳感器向低功耗、多功能、集成化方向發(fā)展 國外氣體傳感器發(fā)展很快，一方面是由于人們安全意識增強，對環(huán)境安全性和生活舒適性要求提高；另一方面是由于傳感器市場增長受到政府安全法規(guī)的推動。因此，國外氣體傳感器技術(shù)得到了較快發(fā)展,。 目前，氣體傳感器的發(fā)展趨勢集中表現(xiàn)為：一是提高靈敏度和工作性能，降低功耗和成本，縮小尺寸，簡化電路，與應(yīng)用整機相結(jié)合，這也是氣體傳感器一直追求的目標。如日本費加羅公司推出了檢測硫化氫低功耗氣體傳感器，美國IST提供了壽命達10年以上的氣體傳感器，美國FirstAlert公司推出了生物模擬型(光化反應(yīng)型)低功耗CO氣體傳感器等。二是增強可靠性，實現(xiàn)元件和應(yīng)用電路集成化，多功能化，發(fā)展MEMS技術(shù)，發(fā)展現(xiàn)場適用的變送器和智能型傳感器。如美國GeneralMonitors公司在傳感器中嵌入微處理器，使氣體傳感器具有控制校準和監(jiān)視故障狀況功能，實現(xiàn)了智能化；還有前已涉及的美國IST公司的具有微處理器的傳感器實現(xiàn)了智能化、多功能化。氣敏元件傳感器作為新型敏感元件傳感器在國家列為重點支持發(fā)展的情況下，國內(nèi)已有一定的基礎(chǔ)。其現(xiàn)狀是：燒結(jié)型氣敏元件仍是生產(chǎn)的主流，占總量90％以上；接觸燃繞式氣敏元件已具備了生產(chǎn)基礎(chǔ)和能力；電化學氣體傳感器有了試制產(chǎn)品；在工藝方面引入了表面摻雜、表面覆膜以及制作表面催化反應(yīng)層和修隔離層等工藝，使燒結(jié)型元件由廣譜性氣敏發(fā)展成選擇性氣敏；在結(jié)構(gòu)方面研制了補償復合結(jié)構(gòu)、組合差動結(jié)構(gòu)以及集成化陣列結(jié)構(gòu)；新研究開發(fā)的氣敏材料、石英晶體和有機半導體等也開始用于氣敏材料；低功耗氣敏元件(如一氧化碳，甲烷等氣敏元件)已從產(chǎn)品研究進入中試；國內(nèi)氣敏元件傳感器產(chǎn)量已超過“九五”初期的400萬支。產(chǎn)量超過20萬支的主要廠家有5家，黑龍江敏感集團、太原電子廠、云南春光器材廠、天津費加羅公司(合資)、北京電子管廠(特種電器廠)，其中前四家都超過100萬支，據(jù)行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，1998年全國氣敏元件總產(chǎn)量已超過600萬支?？偟目磥?，我國氣敏元件傳感器及其應(yīng)用技術(shù)有了較快進展，但與國外先進水平仍有較大的差距，主要是產(chǎn)品制造技術(shù)、產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用等方面的差距，與日本比較仍要落后10年。 第 28 頁 第1章 系統(tǒng)設(shè)計及方案 系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)畢業(yè)設(shè)計的要求本次設(shè)計采用STC89C54AD單片機機內(nèi)部自帶模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成一個簡易的可燃氣體檢測報警系統(tǒng)，顯示部分由數(shù)碼管進行顯示可燃氣體的濃度級別。該電路通過MQ4傳感器檢測可燃氣體并發(fā)出05V的電壓信號并輸入到單片機內(nèi)部自帶的A/D轉(zhuǎn)換器采樣模擬量電壓，經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量經(jīng)過單片機處理后進行顯示。STC89C54AD單片機負責采樣傳感器的模擬信號和把接收到的數(shù)字量經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生正確的7段數(shù)碼管的顯示，顯示可燃氣體濃度值。本系統(tǒng)有傳感器、溫度補償電路、運算放大器、A/D轉(zhuǎn)換、單片機組成。基本原理如圖11所示：甲烷氣體傳感器器溫度補償電路運算放大電路顯示電路單片機A/D轉(zhuǎn)換器圖11 基本原理圖 選擇方案 按系統(tǒng)功能實現(xiàn)要求，決定控制系統(tǒng)采用STC90C54AD單片機而且內(nèi)部自帶A/D轉(zhuǎn)換功能，A/D轉(zhuǎn)換速度完全可以達到本次設(shè)計的要求，顯示部分由LED數(shù)碼管進行顯示，價格便宜，顯示醒目。本設(shè)計使用MQ4氣體傳感器，因為它在較寬的濃度范圍內(nèi)對可燃氣體有良好的靈敏度，對甲烷的靈敏度較高，長壽命、低成本，不需要復雜的的驅(qū)動電路。MQ4氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫(SnO2)。當傳感器所處環(huán)境中存在可燃氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。MQ4氣體傳感器對甲烷的靈敏度高，對丙烷、丁烷也有較好的靈敏度。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，特別是天然氣，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。第2章 硬件設(shè)計 主控電路. 概述STC90C54AD單片機是STC公司生產(chǎn)的八位單片機。完全兼容STC89C51單片機的多有功能，STC90C54AD比STC89C51多了一個內(nèi)部集成的A/D模擬信號采集功能。在這一塊芯片上集成了一臺微型計算機的各個主要部分。其中主要有CPU，存儲器，可編程I/O口，定時/計數(shù)器，串行口等，各部分通過內(nèi)部總線連接。STC90C54AD是一種帶16K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFlash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS指令集和輸出管腳相兼容。. 引腳介紹STC90C54AD芯片為40引腳雙列直插式封裝，在40條引腳中，有2條用于電源的引腳，2條外接晶體的引腳，4條控制引腳，其它為I/O引腳。(1)電源引腳Vss和VccVss：接地；Vcc：正常操作時接+5V電源。(2)外接晶體引腳XTAL1和XTAL2當外接晶體振蕩器時，XTAL1和XTAL2分別接在外接晶體兩端。當采用外部時鐘方式時，XTAL1接地，XTAL2接外來振蕩信號。(3)控制引腳RST/VPD、ALE/PROG、PSEN、EA/VppRST/VPD:當晶體振蕩器正常運行時，在此引腳上出現(xiàn)二個