【正文】 ........................................................................................................................ 26 附錄 ....................................................................................................................................... 27 可燃性氣體泄漏報警控制器的設(shè)計 4 1 程序清單 ......................................................................................................................... 27 2 系統(tǒng)電路圖 ..................................................................................................................... 33 3 實物圖 ............................................................................................................................. 34 4 元件清單 ......................................................................................................................... 35 致謝 ....................................................................................................................................... 36 可燃性氣體泄漏報警控制器的設(shè)計 5 1 緒論 引言 燃?xì)庑孤﹫缶魇欠浅Ｖ匾娜細(xì)獍踩O(shè)備，由單片機、氣敏感測器、氣體濃度顯示器、報警器組成。它通過氣 敏元件氣敏感測器探測周圍環(huán)境中低濃度可燃?xì)怏w，通過采樣電路，將探測信號用數(shù)字量或模擬量傳遞給控制器，當(dāng)氣體濃度超過控制器中的預(yù)設(shè)值時，控制器通過執(zhí)行器發(fā)出報警信號或執(zhí)行關(guān)閉燃?xì)忾y門等動作。燃?xì)鈭缶鞯奶綔y氣敏感測器主要有半導(dǎo)體型、電化學(xué)氣敏感測器、接觸燃燒室以及少量的其他類型。這些傳感器都是通過對周圍環(huán)境的可燃?xì)怏w的吸附，在傳感器表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，造成傳感器的物理特性改變，并顯示出其實時濃度值，經(jīng)單片機處理后報警并聯(lián)動外部設(shè)備防止事故的發(fā)生， 可燃?xì)怏w 泄漏 報警器 在 電信 、 石化、環(huán)保、醫(yī)療、安全檢測、 暖通空調(diào)等行業(yè) 都有 廣泛應(yīng)用 。 可燃?xì)怏w泄漏報警器研究目的和意義 單片機在日用電子產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛，有利于為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施。目前，國內(nèi)使用的報警控制器，許多都使用時間過長，老化嚴(yán)重，技術(shù)指標(biāo)不達標(biāo)，報警器的性能也不穩(wěn)定。有些是保養(yǎng)不當(dāng)，如蓄電池?fù)p壞，有些是因使用不當(dāng)而造成故障，因此不能進行準(zhǔn)確，安全的報警和控制。為了防止各類燃性氣體泄漏事故再次發(fā)生，我們提出利用單片機系統(tǒng)進行有效的預(yù)防對策，研制一種新型，性能穩(wěn)定、準(zhǔn)確檢測可燃性氣體，并且符合國家相關(guān)規(guī)定的報 警控制器勢在必行。 根據(jù)有關(guān)專家介紹，使用燃?xì)鈭缶魇菍Ω度細(xì)庑孤┑闹匾侄沃弧?近年來，有關(guān)部門經(jīng)長期測試得出結(jié)論，燃?xì)鈭缶鞣乐挂谎趸贾卸臼鹿拾l(fā)生的有效率達95%以上。 因燃?xì)庑孤┖蛷U氣排放而大量產(chǎn)生的一氧化碳導(dǎo)致了燃?xì)庵卸尽⑼咚贡ㄊ录l頻發(fā)生，若采用可燃?xì)怏w泄漏報警器就能得到及時的警示并采取相關(guān)的處理搶救措施，保證了安全生產(chǎn)和居民的財產(chǎn)安全。燃?xì)鈭缶饕讶怀蔀楦餍袠I(yè)安全系統(tǒng)的必備設(shè)備。 可燃?xì)怏w漏報警器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 可燃?xì)怏w檢測報警產(chǎn)品是一個系列產(chǎn)品，包括氣體探測設(shè)備、信息傳輸 設(shè)備、報警分析控制器，是物理傳感技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸及管理技術(shù)、智能樓宇等技術(shù)的集成，屬高新技術(shù)。在國內(nèi)，這一行業(yè)也得到發(fā)展，具備了與國外可燃性氣體泄漏報警控制器的設(shè)計 6 知名企業(yè)的抗衡能力。許多的冠名以高新技術(shù)的行業(yè)中，中國企業(yè)大多做的是下游的制造和服務(wù)，像安防報警產(chǎn)品那樣既擁有自我知識產(chǎn)權(quán)，又擁有大量市場的行業(yè)其實是很少的。國內(nèi)外產(chǎn)品在安防報警產(chǎn)品的技術(shù)含量上差別不是很大，但類似國外安防報警產(chǎn)品的大批量規(guī)?；纳a(chǎn)才剛起步，有待于積累經(jīng)驗和技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量還是有些差異的。 燃?xì)鈭缶刂破髟趪庖呀?jīng)發(fā)展成相當(dāng)成熟的一種產(chǎn)品 :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；另一方面是由于煤氣報警器市場增長受到政府安全法規(guī)的推動 。日本是最早發(fā)明燃?xì)鈭缶鞯膰?，已有五十多年的歷史，其技術(shù)處國際領(lǐng)先水平。 目前，煤氣報警器的發(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，這也是煤氣報警器一直追求的目標(biāo)。如日本費加羅公司推出了檢測 （ ～ 10） 10－ 6 硫化氫低功耗煤氣報警器，美國 IST 提供了壽命達 10 年以上的煤氣報警器，美國 FirstAlert 公司推出了生物模擬型（光化反應(yīng)型）低功耗 CO 煤氣報警器等。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煤氣報警器。如美國 GeneralMonitors 公司在煤氣報警器中嵌入微處理器，使煤氣報警器具有控制校準(zhǔn)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“ MegaGas”煤氣報警器實現(xiàn)了智能化、多功能化。 設(shè)計任務(wù) 本文設(shè)計了一種性能穩(wěn)定、靈敏度高、使用方便、智能化的氣體檢測報警系統(tǒng)，具有一定的使用價值。 本次設(shè)計主要完成以 下幾個任務(wù)： 選定可燃性氣體報警系統(tǒng)的方案及總體框圖，對單片機報警系統(tǒng)進行整體的規(guī)劃和結(jié)構(gòu)的設(shè)計； 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計。以 STC89C52 芯片為中央處理器，對硬件電路進行設(shè)計和改進，完善其功能，系統(tǒng)的硬件電路主要為 A/D 轉(zhuǎn)換電路、 STC89C52 單片機界面電路、聲光報警控制電路、晶振電路、復(fù)位電路、 LCD 顯示電路等； 軟件編制。在編程的過程中，分別對主程序和各部分子程序進行了流程圖的繪制，同時加入了詳細(xì)的文字注釋，以便于后期的改進與維護。 制作實物，實現(xiàn)可燃性氣體報警功能。在 設(shè)計完系統(tǒng)后，對該系統(tǒng)進行調(diào)試。并根據(jù)電路圖做出實物，實現(xiàn)設(shè)計功能。 可燃性氣體泄漏報警控制器的設(shè)計 7 2 系統(tǒng)的組成及其原理 系統(tǒng)組成 本可燃?xì)怏w泄漏報警器系統(tǒng)原理方框圖如圖 1 所示，其對應(yīng)的系統(tǒng)電路圖如圖 2所示。本設(shè)計由 STC89C52 單片機，電源電路， A/D 轉(zhuǎn)換電路、 LCD 顯示器及聲光報警電路五大部分組成。系統(tǒng)總體構(gòu)成包括可燃性氣體探測器（主要是空氣中以烷類氣體為主的傳感器）、 ADC0804 轉(zhuǎn)換電路、 STC89C52 單片機界面電路、 LCD1602 顯示電路、蜂鳴器和二極管的聲光報警控制電路、晶振電路、復(fù)位電路 和電源電路。 圖 1 系統(tǒng)原理方框圖 系統(tǒng)工作原理 本設(shè)計可以檢測空氣中的烷類氣體、一氧化碳等多種可燃性氣體的濃度，采用MQ5 氣敏感測器對可燃性氣體信號進行采集，通過 ADC0804 將采集到的模擬濃度信號進行轉(zhuǎn)換，并且將轉(zhuǎn)換出來的數(shù)字信號送入 STC89C52 單片機，單片機將實時濃度通過 LCD1602 顯示出來；當(dāng)可燃性氣體濃度大于或等于設(shè)定值（本設(shè)計的報警限為 400ppm）時，單片 機的報警電路的引腳變低電平，相應(yīng)的聲光報警電路就會導(dǎo)通，蜂鳴器響并且二極管發(fā)光，通知操作人員采取措施。當(dāng)我們按下復(fù)位鍵，給單片機一個脈沖，單片機里的數(shù)據(jù)會清空，重新采集數(shù)據(jù)，此時顯示值為 000ppm?？傮w硬件的連接圖如圖 2 所示。 該報警器采用了“ MQ5 探測器 +單片機控制電路”設(shè)計思路，具有檢測誤差小，聲光報警電路 STC89C52 單片機 電源電路 氣敏感測器 AD 轉(zhuǎn)換電路 顯示電路 單片機最小系統(tǒng) 可燃性氣體泄漏報警控制器的設(shè)計 8 靈敏度高等優(yōu)點，它可以檢測空氣中以烷類氣體為主的多種可燃性氣體的濃度，實時顯示濃度值。當(dāng)達到預(yù)先設(shè)定的上限報警設(shè)定值時，發(fā)出聲音報警和控制信號，以提示操作人員采取安全對策或自動控制相關(guān)安全裝置。 圖 2 系統(tǒng)電路圖 可燃性氣體泄漏報警控制器的設(shè)計 9 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計 硬件系統(tǒng)的電路包括主機單元的電路和功能實現(xiàn)系統(tǒng)模塊電路。主機單元主要STC89C52 單片機、晶振電路、復(fù)位電路和 7805 電源電路組成。功能實現(xiàn)系統(tǒng)模塊，由 A/D 轉(zhuǎn)換電路、信號處理電路、 LCD 顯示電路、氣敏感測器和聲光報警電路組成。 主機單元電路 主機模塊是由主控芯片 STC89C5復(fù)位電路、晶振電路、電源電路構(gòu)成。它是儀表的 核心部分。 7805 穩(wěn)壓芯片構(gòu)成的電源電路提供 +5v 的穩(wěn)定電源；當(dāng)輸入的模擬量可燃?xì)怏w濃度超過預(yù)設(shè)值時，經(jīng)單片機處理后，向繼電器電路發(fā)出指令，繼電器電路會斷開，起到自動調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換電路、安全保護的作用。內(nèi)部的 EEPROM 有掉電數(shù)據(jù)存儲功能，用于保存各采集通道的報警上限。總體連接如圖 3。 圖 3 主 機模塊連接圖 STC89C52 單片機 STC89C52 是一種低功耗，高性能、高可靠、無法解密的 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器，兼容了標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令系統(tǒng)及 89C51RC 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了靈巧的 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元。功能強大且低價的微型計算機 STC89C52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。其各個引腳如圖 4 所示。 總體來講， STC89C52 具有如下特點： 40 個引腳 ,8K Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器 ,512 Bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器 （ RAM） ,32 個外部雙向輸入 /輸出 （ I/O） 口 ,一可燃性氣體泄漏報警控制器的設(shè)計