【正文】 、目眩； 25 到 30 分鐘死亡； 12800ppm 1 到 3 分鐘死亡。 由此可見，煤氣泄漏時對人們造成的危害是很大的，發(fā)生煤氣泄漏時會讓人中毒，導(dǎo)致生命危險，而且還有隨時發(fā)生爆炸的可能。煤氣 一旦泄漏，如果不及時采取措施就會造成的一系列的事故，因此，找到一個解決方法是我們需要做的。應(yīng)用煤氣泄漏監(jiān)控系統(tǒng)就是抵擋煤氣泄漏的主要措施。有關(guān)內(nèi)行說明，煤氣泄漏出來的巨量一氧化碳是發(fā)生煤氣中毒的起因，若是應(yīng)用煤氣泄漏監(jiān)控系統(tǒng)，在煤氣泄漏時就會產(chǎn)生報警信號，人們可以及早關(guān)掉煤氣閥門，將危險去除。相關(guān)組織經(jīng)過長時間檢驗得出結(jié)果，煤氣泄漏監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)防煤氣泄漏事件發(fā)生的有效率大于 95%。 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 煤氣泄漏監(jiān)控系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 現(xiàn)在，普通的煤氣報警裝置性能一般，穩(wěn)定性不好，況且較大的監(jiān)控系統(tǒng)主要面對工礦及公共場所的檢測 ，并且售價較高，還需要被專職人員看管，不適宜在家庭應(yīng)用。 家用煤氣泄漏的監(jiān)控系統(tǒng)對于煤氣的正常使用是十分要緊的。周圍環(huán)境中煤氣的濃度通過煤氣泄漏監(jiān)控系統(tǒng)的氣體傳感器被探測到，控制電路接收到被探測到的信號的模擬量，當(dāng)環(huán)境中煤氣濃度超越了預(yù)設(shè)定的值的時候，燈光報警信號會被裝置報警燈發(fā)出，聲音報警被報警器發(fā)出。熱線型氣體傳感器、氧化物半導(dǎo)體、催化燃燒型是煤氣報警裝置的探測煤氣的傳感器的重要類別，當(dāng)然剩下的是極少的。四周的煤氣附著這些傳感器上，電化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)在它的表層發(fā)生，使其電物理性質(zhì)發(fā)生變化。煤氣泄漏監(jiān)控 系統(tǒng)在企業(yè)、貨倉、學(xué)校、社區(qū)、城市安防、工廠等很多地方被普遍使用。 系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容 本文基于單片機設(shè)計家用煤氣泄漏監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)計分為兩個主要部分：系統(tǒng)硬件部分設(shè)計與控制編程。 (1)硬件部分 濃度、溫度檢測和顯示模塊、報警模塊、主要控制模塊是基于單片機的家用煤氣泄漏監(jiān)控系統(tǒng)硬件的主要 3 個部分。濃度檢測主要由 MQ2氣體傳感器組成；溫度測量被溫度傳感器構(gòu)成， 顯示部分用 LCD1602 顯示器來展現(xiàn)；主要控制模塊主要有單片機和關(guān)聯(lián)的軟件部分構(gòu)成；報警模塊主要由鍵盤和報警器組成，鍵盤用于煤氣報警濃度及溫度的設(shè)置 ，報警器用于達到報警濃度及溫度的報警處理。 (2)軟件部分 主程序與中斷處理是它軟件部分兩大重要模塊：中斷輸進去的設(shè)置和 I/O口，定時器初始化是通過主程序?qū)崿F(xiàn)，等待定時器的中斷和傳感器來到平穩(wěn)的運行形態(tài)通過延時實現(xiàn)；中斷處理程序依據(jù)詳細(xì)的狀況要有對應(yīng)子程序。程序要實行多遍調(diào)試，分開編程。對每個子程序塊所處理的題目要非常清楚。 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 第 2 章 煤氣泄漏監(jiān)控系統(tǒng)的方案設(shè)計 設(shè)計思想 煤氣泄漏監(jiān)控系統(tǒng)具備可以測驗監(jiān)控空氣中的煤氣的濃度和報警的功用。單片機控制電路、氣體信號采集電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路其最基本的構(gòu)成模 塊。 氣體傳感器構(gòu)成了氣體信號采集電路，模擬的電信號是由氣體信號轉(zhuǎn)化成的。 模擬的電信號被 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號之后送到單片機。這些數(shù)字信號通過單片機來分析處置，而且被分析處置的數(shù)據(jù)經(jīng)單片機來判定，和設(shè)定值相比是不是相等或者被超越，若是被超越就會主動報警，產(chǎn)生報警聲，若是沒有就為正常形態(tài)。為了報警裝置特別完美，在煤氣濃度檢測的同時加上溫度檢測，在溫度過高的情況下發(fā)出報警，還在聲音報警根基上，加上燈光報警，改變的光信號能夠吸引人們的注視，補償喧鬧中聲音報警的限制。提出的整體設(shè)計思路的是依據(jù)報警裝置該擁有的功 用。 煤氣泄漏檢測報警裝置的兩大核心部件：氣體傳感器、單片機，依據(jù)報警裝置功用，選取精準(zhǔn)、適宜、性價比高的單片機和氣體傳感器是十分重要的。 煤氣泄漏檢測監(jiān)控系統(tǒng)的整體設(shè)計 系統(tǒng)基本方框圖如圖 1 所示。 圖 1 系統(tǒng)基本方框圖 P3 P0 AT89C51 P2 P1 上電復(fù)位 電源 電路 排風(fēng)設(shè)備 報警電路 LCD 顯示器 DS18B20 ADC0804 MQ2 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 6 本系統(tǒng)運用 AT89C51 單片機，組合 ADC0809 轉(zhuǎn)換芯片組成了煤氣檢測監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)整個設(shè)計有氣體傳感器、 AT89C51 單片機、顯示部分組成。 LCD1602可以顯示室內(nèi)煤氣濃度和溫度。系統(tǒng)用傳感器 MQ2 進行煤氣測量，然后 傳出05V的電壓信號，再然后把模擬量傳送到 ADC0809，通過 A/D 轉(zhuǎn)換，形成對應(yīng)數(shù)字量通過它的輸出通道 DB0~DB7 遞送到單片機的 P1 口，用溫度傳感器來檢測溫度，通過 DS18B20 把信息傳送給單片機，單片機把收取的數(shù)字量實行數(shù)據(jù)分析處置， LCD1602 顯示煤氣濃度及室內(nèi)溫度，當(dāng)環(huán)境中有煤氣泄漏或者溫度升高，并且達到預(yù)定濃度或者溫度，單片機會讓 LED 閃爍和蜂鳴器發(fā)聲，發(fā)出聲音和燈光的報警，并發(fā)動開關(guān)打開通風(fēng)換氣裝置，實現(xiàn)煤氣的安全使用。 氣體傳感器的選型 氣體傳感器屬于氣敏傳感器，它可以檢測環(huán)境中 的煤氣濃度，將氣體信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過模 /數(shù) 轉(zhuǎn)換芯片，單片機接收到被模擬信號轉(zhuǎn)化成的數(shù)字信號，讓單片機實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析處置，濃度分析及報警處理等工作。 煤氣泄漏監(jiān)控系統(tǒng)的中心部件之一就是 氣體傳感器 ，所以選型很重要 [2]。 氣體傳感器的介紹 依據(jù)檢測的道理能夠劃分成下面幾種： (1)行使物理化學(xué)本質(zhì)的：比如半導(dǎo)體氣體傳感器、接觸燃燒氣體傳感器等。 (2)行使物理本質(zhì)的：比如熱導(dǎo)氣體傳感器、紅外傳感器等。 (3)行使電化學(xué)本質(zhì)的：比如電勢型氣體傳感器、電流型氣體傳感器等。 氣體傳感器既能是一個功用的，也 能為多種功用的；有些為獨自的個體，有的是被許多功用相異的傳感器的組合陣列 [3]。不過，只要是完好的氣體傳感器都擁有下列要求： (1)能夠測驗?zāi)骋环N氣體，與環(huán)境中的另外的氣體則沒有反應(yīng)； (2)能夠準(zhǔn)確的測驗被檢測的氣體濃度， 而且比較敏捷； (3)能夠很快的對檢測氣體做出反應(yīng)，循環(huán)性好； (4)長期工作穩(wěn)定性好； (5)使用壽命長； (6)便宜，便于應(yīng)用于養(yǎng)護。 常見氣體傳感器： 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 (1)半導(dǎo)體氣體傳感器 (2)固體電解質(zhì)氣體傳感器 (3)接觸燃燒式氣體傳感器 (4)高分子氣體傳感器 (5)電化學(xué)傳感器 (6)熱傳導(dǎo)傳感器 氣體傳感器的選定 監(jiān)控系統(tǒng)主要測驗的氣體為煤氣，所以依照監(jiān)控系統(tǒng)測驗氣體類型的條件，選擇接觸燃燒式氣敏傳感器或者半導(dǎo)體氣敏傳感器。 頻繁的給傳感器標(biāo)定，為確保它的精確性的必經(jīng)的道路。平常持續(xù)應(yīng)用兩個月，就要給傳感器的量程進行校對。 通過比較這兩類氣敏傳感器的使用特點，半導(dǎo)體氣敏傳感器的長處更為卓越：準(zhǔn)確性高、反應(yīng)速度快、穩(wěn)定性優(yōu)越、便捷、經(jīng)濟，同時沒有探頭阻緩和中毒情景，養(yǎng)護費用低等。 所以，本次設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)氣體信息收集方面的中心應(yīng)用半導(dǎo)體氣敏傳感器。而本此設(shè)計選擇了 MQ2 型氣 敏傳感器， MQ2 氣體傳感器擁有普通半導(dǎo)體氣敏傳感器 準(zhǔn)確性高、反應(yīng)速度快、穩(wěn)定性優(yōu)越 、使用時間長等特點 [4]。 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 8 第 3 章 煤氣泄漏監(jiān)控系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計 單片機系統(tǒng)的設(shè)計 AT89C51 單片機概述 AT89C51 單片機是高性能、低電壓 CMOS 8 位 CPU，它 的 FLASH 存儲器是4k。 AT89C51 具有 2K 字節(jié)閃存的 ROM，其 能夠編寫程序還能夠擦除 ,可以反復(fù)擦除 1000 次。 ATMEL 高密度不容易丟失的存儲器的制作技藝被運用在 AT89C51上 ,同時可以兼容 MCS51 輸出管腳和指令集。 AT89C51 中一起加入 8 位 CPU 和閃爍存儲器 ,讓其效率更高。 AT89C51 單片機以它的高敏捷性 ,價格低廉化為嵌入式控制系統(tǒng)的最佳選擇。 主要特性如下： (1)4K 字節(jié) FLASH,可編程； (2)與 MCS51 兼容； (3)在 0Hz24MHz 下全靜態(tài)工作； (4)1000 次重復(fù)寫 /擦； (5)保留數(shù)據(jù)長達 10 年； (6)內(nèi)部 RAM 為 1288位； (7)可以鎖定三級程序存儲器； (8)32 個可編程 I/O 口； (9)中斷源 5 個； (10)16位定時 /計數(shù)器兩個； (11)擁有 時鐘電路與片內(nèi)振蕩器； (12)閑置和掉電模式為低功耗； (13)1 個可編程串行通道口 [5]。 引腳和最小系統(tǒng) 40 條引腳雙列直插式是 AT89C51 的 封裝結(jié)構(gòu) ,如圖 2 是它的引腳圖。這里面 ,2 條是電源引腳 ,2 條外接晶體 ,4 條是控制引腳 ,剩下的是 I/O 引腳。 圖 2 AT89C51 引腳圖 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 9 主要引腳介紹： VCC:電源。 GND:接地。 P0 口 :P0 口的雙向 I/O 引腳是 8 個 ,8TTL 是 引腳接收的門電流。高阻輸入就是在給 P0 口第一次送“ 1”，這個時候的連上拉電阻。 P1 口 :P1 口的雙向 I/O 引腳也是 8 個 ,在它的里面帶有上拉電阻。 4TTL 為它里面 的緩沖器吸取 /發(fā)出的門電流大小。 P2 口 :P2 口的雙向 I/O 引腳也是 8 個 ,在它的里面帶有上拉電阻。 4TTL 為它里面 的緩沖器吸取 /發(fā)出的門電流大小。它的管腳被拉高，在為 P2 口送“ 1”的時候 ,用作輸入口。 P3 口 :P3 口的雙向 I/O 引腳也 是 8 個 ,在它的里面帶有上拉電阻。 4TTL 為它里面 的緩沖器吸取 /發(fā)出的門電流大小。 RST:復(fù)位輸入引腳。 ALE/PROG:在外面的存儲器來讀寫的時候 ,這個引腳鎖存地址是低位字節(jié)。在 FLASH 編寫程序的時候 ,這個引腳給編寫程序輸進去脈沖。周期平穩(wěn)的正脈沖由 ALE 輸出 ,這個周期 比 振蕩器周期大 5 倍。所以它能為外部輸出脈沖 ,也可用來定時。不過當(dāng)成外部數(shù)據(jù)存儲器時 ,就會跨越一個 ALE 脈沖。 /PSEN:External program memory(外部程序存儲器 )選通信號。在由 External program memory 取指時 ,一個機器周期中 /PSEN 有效兩次。不過訪問 External program memory 時 ,就不顯示這兩次有用的信號。 /EA/VPP:無論有沒有內(nèi)部程序存儲器，全作為外部程序存儲器在 /EA 為低電平時。 XTAL1:給振蕩器反相放大器或者內(nèi)部時鐘運行電路供應(yīng)輸入。 XTAL2:振蕩器輸出引腳。 上電復(fù)位是用 RC 充電來實現(xiàn)的。 圖 3 中電容 C1 和 C2 的效果為飛快起振與鞏固振蕩頻率 ,15 到 33pF 位通常起電容值 ,33pF 的 電容被本系統(tǒng)所運用。 6MHz 的 晶振頻率被運用。時鐘信號較平靜的為內(nèi)部振蕩形 式所得到 ,通常用在現(xiàn)實電路 ,12M 的 晶體振蕩器被本系統(tǒng)所運用。 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）