【正文】 ..................................................................... 27 河南大學本科畢業(yè)生學士學位論文 第 1 頁 摘 要 隨著科技的進步，煤氣 作為常用燃料 已經進入各家各戶，然 而 在日常生活中，因煤氣使用不當 造成的 火災、爆炸 事故， 時常發(fā)生 。更有甚者，因室內煤氣濃度過高， 又沒有采取及時的急救措施而 引起 中毒 的事故也不少見。所以怎樣防止煤氣 泄露 ， 設計出合理有效的報警控制系統(tǒng)， 保障人們的 生命和財產安全 已成為人們的迫切需要。 本 煤氣報警系統(tǒng)采用了 8位 8051 單片機 作 為系統(tǒng)的 CPU， 控制整個系統(tǒng)的運行， 用 MC112作為傳感器，檢測環(huán)境中的 CH4濃度， 并將檢測到的數據送到 ADC0809進行 A/D 轉換。 單片機不停地掃描 A/D 轉換的值，并與設定值進行比較， 當 CH4濃度超過設定值時 ，系統(tǒng)將 自 動開啟電話 語音 報警、 聲光報警、關閉煤氣管道總閥門等 急救等措施。 因此 該系統(tǒng)可以及時向用戶報告事故信息，從而及時采取行動，最大程度的減少損失。 本系統(tǒng)的軟件編寫采用的是匯編語言，整個程序的思路清晰，考慮全面 ， 能準確無誤的完成設計目標。 整個系統(tǒng)的硬件電路設計合理，性能安全可靠。 采用Proteus 軟件進行部分仿真，有仿真結果可看出，設計可以實現預期功能。 關鍵詞 ： CH4 濃度 ； 8051 單片機； 報警； 匯編 第 2 頁 Abstract With the progress of science and technology, coal gas as a mon fuel had entered each family. While in our daily life, accidents of the fire caused by misuse of coal gas often happen. What’s more, because indoor coal gas density is too high, and didn39。t take any timely emergency measures, causing explosions isn’t rare. Therefore, designing a reasonable and effective alarm control system to avoid coal gas leak is being an urgent need. This coal gas warning system adopt 8051 monolithic integrated circuits as puter CPU of system, control the whole operation of the system, with MC112 as sensor and testing the CH4 density of environment, and then sent the data to ADC0809 for A/D kept scanning A/D conversion values, and pared with the setting. Once the concentration of CH4 higher than the setting, the system will open telephone voice alarm, soundlight alarm, close the gas pipeline total valve and other emergency measures automatically. Therefore the system can report the accident information to the user in time, the user can take timely actions, and reduce the loss as far as possible. What the software of this system is written and adopted is an assembler language, the train of thought of the whole procedure is clear, it is overall to consider. The hardware circuit of the whole system is reasonable in design, performance is safe and reliable. Besides, I use Proteus software to simulation parts of the system, from the result, we can see that this design can achieve the desired function. Keywords: CH4 density。 8051 microcontroller。 alarm。 assembler language 第 3 頁 第 1 章 緒 論 隨著 氣體燃料的應用和普及，伴之而來的氣體泄漏造成的中毒、爆炸、火災等事故也時有發(fā)生。眾所周知 CH4 是無色 、 無味 、微毒的 氣體 ，泄露后不易被人們發(fā)覺 。 甲烷對人基本無毒，但濃度過高時，使空氣中氧含量明顯降低，使人窒息。當空氣中甲烷達 25%30%時，可引起頭痛、頭暈、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共濟失調。若不及時遠離，可致窒息死亡 ， 皮膚接觸液化的甲烷，可致凍傷。 而且當甲烷濃度過高時，遇明火就會發(fā)生爆 炸。 這就對煤氣泄漏自動報警控制系統(tǒng)的要求更加迫切。 為了預防 煤氣 的泄露，人們采用了各種措施，家用智 能煤氣泄漏報警控制系統(tǒng)是為了防止氣體中毒的一種家用自動報警裝置。 當泄露的氣體達到危險極限 時報警器就會發(fā)生聲光報警，并撥打住戶事先設置好的電話號碼進行語音報警。 在現代化的城鄉(xiāng)住宅內綜合采用微型計算機、自動控制、通信與網絡等技術，建立一個家庭智能煤氣泄漏報警控制系統(tǒng)，最終目的是保護人們的生命財產安全。 課題研究的背景 目前 由 于 煤氣泄漏引起 的 中毒、 火災、 爆炸 事故 時有發(fā)生，直接威脅著人民的生命和財產安全，而 智能煤氣泄露報警控制系統(tǒng)，能夠準確無誤的檢測出有沒有發(fā)生氣體泄漏情況。 在防止突發(fā)事件中，對報警器件有極大的需求，它們被設計用于對由于有害或易燃氣體泄漏造成的中毒、昏迷或火災及時提出警報。 課題研究的目的 使用 MCS51 單片機構成的系統(tǒng)能夠實現準確的采樣煤氣濃度， 當在空氣中含有 過多 CH4 時 系統(tǒng)會發(fā)生聲光報警、 切斷氣源、打開排氣扇 ，同時給用戶打電話報警。因此可以將危險限制最小程度 。 可以通過此次的畢業(yè)設計，較好的掌握硬件開發(fā)的工作流程及步驟，學會使用匯編語言編寫程序， 用仿真軟件進行仿真， 提高動手能力 和實踐能力 ,為將來參加實際工作做好充分的準備 。 國內外研究現狀及發(fā)展動態(tài) 目前由 pc 機值守的大型集群監(jiān)控系統(tǒng)雖技術先進但價格昂貴，須設專用機第 4 頁 房和專人管理，仍存在缺陷，因此難為廣大用戶所用。智能化煤氣泄漏報警控制系統(tǒng)已并非傳統(tǒng)意義上的簡單的報警設備，而是融入了計算機技術、電子技術、自動控制技術、傳感器的應用等各領域知識。伴隨著科學技術的不斷進步，煤氣泄漏的報警控制系統(tǒng)必將得到更快的發(fā)展。 系統(tǒng)設計的基本內容 針對經常發(fā)生的煤氣泄漏事件，采用 CH4 傳感器 MC11單片機、 MT88ISD14 PH8809 等芯片，實現及時監(jiān)測到環(huán)境中有無煤氣泄漏，系統(tǒng)一旦發(fā)現煤氣泄漏將實現聲光和電話語音報警，自動開啟急救措施等功能控制泄露的發(fā)展以確保人身財產安全，最大限度地減少損失。 第 5 頁 第 2 章 系統(tǒng)總體設計 系統(tǒng)需求分析 該系統(tǒng)完成對環(huán)境中 CH4 濃度的實時檢測，當發(fā)現煤氣泄漏時實現報警和相應的控制功能。 系統(tǒng)實現的功能 該自動報警 控制系統(tǒng) 安裝于居民住宅 內 ，用于探測居民住宅 中 煤氣 （甲烷）的濃度 ，并且 當 檢測到 異常情況時， 實現 如下 功能 ： （ 1）由傳感器檢測出環(huán)境中的煤氣濃度，經過濾波和放大后送到 A/D 轉換器進行模數轉換。 （ 2）單片機不斷掃描 A/D 轉換的輸出值，并與設定值進行比較，當檢測值大于設定值時，由單片機發(fā)出控制命令。 （ 3）單片機輸出控制命令，打開排氣扇的開關、關閉煤氣管電磁閥；實現聲光報警，即發(fā)光二極管亮、蜂鳴器響 ；給用戶手機打電話通知用戶。 各部分器件的選擇 由于煤氣的主要成分是甲烷 ，故需選擇甲烷傳感器，本設計中采用 MC112 甲烷傳感器，該傳感器橋路輸出電壓呈線性 、 響應速度快 、工作安全可靠 。 A/D 轉換 采用帶多路模擬 開關功能的芯片 ADC0809,分辨率為 8 位，精度稍低，但控制方便且價格便宜。 單片機采用 AT89C51，該單片機為 8 位機， 4KROM、 128 字節(jié) RAM和 32 位 IO 口， 可滿足設計需要 。 ISD1420 用于錄放語音信號、 MT8888 實現撥號功能、 PH8809 完成 MT8888 和 ISD1420 與電話線的連接。 系統(tǒng) 的總體構成 該系統(tǒng)的設計是將電子探測、智能控制和電話通訊技術相合，從而形成煤氣報警 控制 系統(tǒng)。 煤氣報警系統(tǒng)的總體構成框圖 系統(tǒng)總體構成包括傳感器、 計算機 、電源、 報警、 控制 幾 部分構成 。系 統(tǒng) 構第 6 頁 成框圖如圖 21所示。 傳 感 器 計 算 機報 警控 制電 源 圖 21 家用 煤氣報警系統(tǒng)總體 構成 框圖 各部分功能簡介 傳感器：此部分完成環(huán)境中 CH4 的濃度， MC112 傳感器輸出電壓信號，經過濾波放大后，送至 ADC0809 進行模數轉換，并將轉換值送至計算機。 計算機：進行數據處理，將 收 到的數據與設定值進行比較，若檢測值大于設定值，則由計算機發(fā)出控制命令，進行報警和控制。 報警：該部分包括聲光報警和電話報警。聲光報警部分有發(fā)光二極管和蜂鳴器組成，報警時二極管亮、蜂鳴器響 ；電話報警可以向用戶手機打電話，通知險情。 控制：該部分可以在出現異常情況時打開排氣扇的開關、關閉煤氣通道的電磁閥。 電源： 由 220V 市電經整流 后提供 +5V 直流電， 向單片機供電 。 報警控制系統(tǒng)的特點 (1)系統(tǒng)采用模塊化設計。 (2)報警器能夠快速、準確地檢測到現場的異常狀態(tài)，并及時傳送到中央控制器，經判斷后，能夠可靠地進行報警，通過電話線拔打預先設置的手機號碼，進行語音報警。報警完畢自動回到警戒狀態(tài)，等待下一次報警。 (3)可以讓用戶自行錄制語音報警內容 第 7 頁 第 3 章 系統(tǒng)的硬件 設計 本章主要介紹系統(tǒng)中各模塊的硬件部分 ，分別為 CH4 探測模塊、 撥號模塊、語音模塊、聲光報警模塊、電話接口電路模塊等。 總體框圖如圖 31所示。 8 0 5 1單 片 機C H 4 探 測 器 低 通 濾 波 器放 大 器A / D復 位 電 路電 源聲 光 報 警開 啟 排 氣 扇 ，關 閉 煤 氣 罐 電磁 閥 開 關 電 話 報 警 圖 31 煤氣報警 控制 系統(tǒng)總體框圖 在本系統(tǒng)中， 51單片機其主要的控制作用，完成對整個系統(tǒng)的數據處理和 控制信號的發(fā)送。其引腳與各部分的連接如表 31所示。 表 31 單片機各引腳說明 單片機引腳 說明 與 ADC0809 的 D0D7相連，接受 A/D 轉換的輸出值 MT8888 的 DO, D1,D2 和 D3 相連，用作數據總線 接煤氣 管道 的開關，當該位為高電平時關閉煤氣管開關 接排氣扇開關，當該位為高電平時打開排氣扇 和 位 初始化 為高電平 。 當 變?yōu)榈汀? 變?yōu)楦邥r，蜂鳴器響，發(fā)光二極管發(fā)光，進行聲光報警。 與電話接口電路中 PH8809 的 SW相接， 為高時摘機 接 ISD1420 的 /PLAYL 放音端，低電平時放音 接 MT8888 的 RS0，選擇存儲器 與 MT8888 的 CS相連，控制 MT8888 的選通 接 MT8888 的 IRQ/CP，中斷信號的請求端 分別與 MT8888 的 /WR、 /RD相連，控制 MT8888 的讀寫 第 8 頁 CH4 探測模塊 該模塊主要用來檢測環(huán)境中的 CH4 濃度，并將檢測值經過濾波、放大后送至A/D 轉換模塊，進行模數轉換 ，并由 單片機不斷的掃描 A/D 轉換 的輸出值。 在本設計中采用 MC112 傳感器。 （ 1） 探測器原理： CH4 碳傳感器用于探測空氣中 甲烷 的濃度，它通過一個低通濾波