【正文】 煤氣報警器設(shè)計摘 要當今社會上，出現(xiàn)了許多煤氣報警器，而這些產(chǎn)品大都是針對煤氣的泄漏所做出的相應(yīng)的報警，即為家庭式煤氣報警器。本課題設(shè)計煤氣報警采用了AT89S52單片機為報警器的核心部件，對煤氣報警器進行控制。通過NAP505電化學(xué)一氧化碳氣體傳感器對煤氣進行檢測，將所得的濃度值與設(shè)定濃度值相比較得到偏差。通過對偏差信號的處理獲得控制信號，發(fā)生報警信號，并把報警通道顯示并儲存在DS12887的RAM中，八個單元的煤氣濃度對應(yīng)模擬量利用A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并加入了鍵盤輸入控制，從而實現(xiàn)對家用和工業(yè)煤氣漏氣的監(jiān)控。整個系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計合理，性能安全可靠。關(guān)鍵詞：單片機 煤氣濃度 報警器 Design of the coal gas’ alarm deviceABSTRACTThere are many coal gas alarm’s devices in our lives. These devices will alarm after the coal gas leaking. We call them household or industy appliances. This paper introduces the design of a coal gas alarm’s device that use the AT89S52 SCM as the most important controller. It is a coreponents that control the whole programs and circuit of the coal gas alarm’ device. The appliance monitors the density of coal gas with the sensor of NAP505 and pares the current density with the setting density. We get the control signal through the dealing with the deviation signal and then sent a alarm signal that is memoried in a RAM of DS12887. The analog signal of eight densities of the coal gas are transformed into the digital signal with the A/D converter, in addition which is cotrolled with the keyboard. We can monitor the leak of coal gas in the house or industy. The hardware design of circuits is reasonable and the performance of the coal gas alarm’s device is safe and reliable. Keywords: SCM Density Alarm’ device目 錄摘 要 IABSTRACT II1 前言 1 1 2 22 系統(tǒng)總體設(shè)計 3 3 33 硬件系統(tǒng)設(shè)計與傳感器選用 4 4 4 6 8 電源電路 9 9 10 12 15 16 17 18 19 20 224 軟件設(shè)計 23 23 23 27 28 28 30 31 31 345 系統(tǒng)調(diào)試與分析 35 35 36 38 39參考文獻 40附 錄1 程序源代碼 41附 錄2 焊接實物圖 56附 錄3 元器件清單 58謝 辭 60V1 前言隨著我國燃氣的變革及西氣東輸工程的進行，煤氣或天燃氣已成為多數(shù)家庭的燃料。每年，因煤氣泄露造成的煤氣中毒事故中，因使用熱水器不當或產(chǎn)品本身的質(zhì)量問題,造成的一氧化碳中毒事故，,因室內(nèi)煤氣濃度過高，引起煤氣爆炸的事故也不少見。所以怎樣防止煤氣中毒與爆炸已成為人們的迫切需要。為此我們開發(fā)研制了智能煤氣報警系統(tǒng)。計算機的普及和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們己不滿足于傳統(tǒng)的居住環(huán)境，對家庭及住宅小區(qū)提出了更高的要求，智能化被引入家庭，并迅速在世界各地發(fā)展起來。人們對居住環(huán)境要求的日見增高，體現(xiàn)在希望住宅不僅更便利、舒適而且更安全。家庭及住宅小區(qū)智能化的定義，在國際上至今尚無一致的般認為，在現(xiàn)代化的城鄉(xiāng)住宅小區(qū)內(nèi)綜合采用微型計算機、自動控制、通信與網(wǎng)絡(luò)及智能卡等技術(shù)，建立一個由住宅小區(qū)綜合物業(yè)管理中心與安防系統(tǒng)、信息通信服務(wù)與管理系統(tǒng)和家庭智能化系統(tǒng)組成的“三合一”住宅小區(qū)服務(wù)與管理集成系統(tǒng)，最終目的是使每一住戶得到滿足其要求的最佳方案。國家建設(shè)部規(guī)定，目前住宅小區(qū)應(yīng)實現(xiàn)六項智能化要求，其中包括實行安全防范系統(tǒng)自動化監(jiān)控管理。防盜報警系統(tǒng)應(yīng)安裝紅外或微波與煤氣泄漏報警器等各種類型報警探測器。基于此項規(guī)定，煤氣泄漏自動報警實現(xiàn)智能化勢在必行 姚豐、劉念聰：一種單片機智能煤氣系統(tǒng)的設(shè)計 [J]，天津職業(yè)大學(xué)學(xué)報 2004年6月 第13卷 第13期。在社會信息化進程日益發(fā)展的今天，信息技術(shù)應(yīng)用己滲透到人類生存、活動的各個領(lǐng)域，在建筑領(lǐng)域，人們的現(xiàn)代生活、工作對居住要求舒適健康、安全可靠、高效便利。這時候氣體燃料的應(yīng)用也越來越廣泛。目前家用煤氣，液化器、天然氣作為氣體燃料，已用與家庭旅館，深入人民的生活之中。氣體燃料的應(yīng)用和普及，伴之而來的是氣體泄漏造成的中毒、爆炸、火災(zāi)等事故也時有發(fā)生。其中由于一氧化碳泄漏中毒死亡尤為嚴重。眾多周知由于CO與血液中的血紅素的結(jié)合能力是氧的240倍,因此,當它進入人體血液循環(huán)系統(tǒng)后,就會大量取代氧而與血紅素結(jié)合,抑制血液中氧氣的釋放,從而導(dǎo)致發(fā)生頭痛、耳鳴、嘔吐、血壓降低等不同程度的癥狀發(fā)生。如果CO中毒嚴重,輕者于康復(fù)過程中可能會頭昏眼花、喪失記憶或引起視覺及神經(jīng)上的障礙,嚴重者會導(dǎo)致腦部受損甚至發(fā)生死亡。這就對煤氣自動報警的器的設(shè)計更加迫切 周捷：有毒可燃氣體報警器原理及設(shè)計 [J]，科技信息 2008年總第5期。為了預(yù)防一氧化碳的泄漏，人們采用了各種措施。家用智能煤氣報警器是為了預(yù)防氣體中毒的一種家用的自動報警器，也是一種高靈敏度的氣體探測器，一般都是應(yīng)用高靈敏度的氣敏元件作氣電轉(zhuǎn)換元件，并配以電路和聲光報警部分組成。當泄漏的氣體達到危險極限值時報警器就會發(fā)生鳴響和聲光報警。41 測控技術(shù)與儀器儀表技術(shù)已經(jīng)是現(xiàn)在社會不可缺少的重要組件。從今天進入信息科技時代來看，儀器儀表是實現(xiàn)信息的獲取、轉(zhuǎn)換、存貯和揭示物質(zhì)運動的必備工具，是當今普遍稱之為時代標志的信息科技的三大支柱（信息獲取及處理、信息傳輸與通信、電子技術(shù)及計算機）的必要手段，也是新技術(shù)革命的一項重要內(nèi)容。　　在現(xiàn)代化建設(shè)中，人們對儀器儀表所能起到的監(jiān)控作用，在技術(shù)上有著高層次的要求，因而儀器儀表工業(yè)是促進國民經(jīng)濟各部門技術(shù)進步，進行技術(shù)改造，提高勞動生產(chǎn)率和社會經(jīng)濟效益，開發(fā)與節(jié)約能源和材料的先導(dǎo)工業(yè)。儀器儀表的裝備水平在很大程度上反映出一個國家的生產(chǎn)力的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化水平。　　隨著科技的發(fā)展，計算機技術(shù)的應(yīng)用，測試技術(shù)與儀表專業(yè)的趨勢越來越向智能化轉(zhuǎn)變——智能儀表。智能儀表一出現(xiàn)就顯示了它強大的生命力，現(xiàn)已成為儀器儀表發(fā)展的一個重要方向。這不僅在一般的測量儀表中，而且在分析儀表、實驗室儀表與生物醫(yī)學(xué)儀表中反映出來。儀器儀表設(shè)備水平在很大程度上反映出一個國家的生產(chǎn)力發(fā)展水平，當前儀器儀表正從自動化向智能化方向發(fā)展，無疑這對于提高生產(chǎn)效率，優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量，加速我國現(xiàn)代化建設(shè)有著極其重要的作用。從此可以看出，測控技術(shù)及儀表專業(yè)具有非常美好的未來 閆坤：基于CAN總線小區(qū)煤氣泄漏報警系統(tǒng)的研究與設(shè)計 [J]，電子測試 2007年第5期。在小區(qū)內(nèi)保安室或是礦區(qū)主控室（以下簡稱總臺）安裝好一個控制主機和報警模塊，在小區(qū)的每一個住戶安裝或是礦區(qū)的每一個礦點安裝一個到多個探測頭和報警模塊。這樣就可以同時在發(fā)生意外的時候及時的在總臺和發(fā)生意外的所在點產(chǎn)生聲光報警，及時的疏散意外所在點的人群并告之總臺的控制端?？偱_可以通過顯示模塊得知哪個點發(fā)生意外，并及時的進行處理和疏導(dǎo)人群。本設(shè)計主要研究并設(shè)計一個基于單片機的煤氣報警系統(tǒng)，并實現(xiàn)對AD數(shù)據(jù)的采集和聲光的報警控制?？刂葡到y(tǒng)主要是由MCS52系列單片機、電源電路、AD數(shù)據(jù)采集電路、傳感器電路、看門狗電路、復(fù)位電路、實時時鐘電路、LED顯示與鍵盤輸入人機接口電路、聲光報警電路等部分組成。單片機通過AD轉(zhuǎn)換8路傳感器來所得到的信號，進行比較處理，并且能夠存儲各個通道的報警上限和報警時的數(shù)據(jù)儲存，并且在安全值內(nèi)，輪回顯示當前通道的測量值和設(shè)定值，在安全值外，產(chǎn)生聲光報警，并且輪回顯示報警通道的當前值、設(shè)定值。2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案一，通過傳感器感受到可燃性氣體，降低自身的阻值，來增大電流，并且驅(qū)動蜂鳴器報警。電路簡單、可靠但是靈活性和實用性差。方案二，可以通過傳感器感知信號多級放大電路，并用電位器調(diào)節(jié)得到固定的電壓值，當?shù)玫娇扇夹詺怏w信號時，電阻值立刻變小，放大器的放大倍數(shù)增加，電壓也就隨著增加，驅(qū)動三極管導(dǎo)通報警電路。該方案有一定的靈活性和可執(zhí)性，但是電路比較復(fù)雜，智能性差。方案三，通過51系列單片機作為主控單元，并且能夠通過傳感器把模擬信號通過A/D信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并且讀取和顯示出來。鍵盤可以通過不同的應(yīng)用場合和針對不同氣體做出不同的濃度設(shè)定，并且儲存報警的上限和報警時間，方便查詢和日后的工作調(diào)查。綜合考慮，由于使用單片機設(shè)計靈活性更強、用途更寬廣，所以本設(shè)計采用方案三。如圖21所示，該設(shè)計是由89s52單片機主要控制單元晃陽：單片機MCS51原理及應(yīng)用開發(fā)教程 [M],：376385。，由7805穩(wěn)壓芯片提供電源，具備有看門狗芯片X5045和實時時鐘芯片DS12887作為主體單元。顯示和鍵盤是由HD7279A控制的，數(shù)據(jù)采集是由TLC2543進行。89s52 單片機+5v電源看門狗X5045實時時鐘DS12887顯示與鍵盤HD7279AAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換TLC2543信號處理傳感器報警電路 圖21 系統(tǒng)流程框圖 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計與傳感器選用硬件系統(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。主機單元主要由89s52單片機與X5045看門狗定時器、實時時鐘DS12887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、人機接口電路、傳感器和報警電路組成。主機模塊是由主控芯片AT89s5X504DS12887芯片和電源電路構(gòu)成。它是儀表的核心部分。電源電路提供+5v的穩(wěn)定電源；X5045防止系統(tǒng)死機，保證程序正常運行，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；DS12887存儲當前時刻之前發(fā)生的10個歷史報警記錄，包括報警的發(fā)生通道、性質(zhì)和發(fā)生時間，可以對時、分、秒、年、月、日進行準備計時，具有掉電數(shù)據(jù)存儲功能，以邊日后實現(xiàn)可燃性氣體的報警監(jiān)督功能?？傮w連接如圖31。圖31主機模塊總連接圖本設(shè)計中的主芯片采用美國ATMEL公司的?？刂破鞑糠植捎昧嗣绹鳤TMEL公司的AT89S52單片機，AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案李全釗、遲榮強：單片機原理及接口技術(shù) [M],高等教育出版史 2003年。AT89S52具有如下特點：40個引腳,8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器,256 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,5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷,2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口,看門狗（WDT）電路,片內(nèi)時鐘振蕩器，主要功能表特性見表31。此外,AT89S52設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下,CPU暫停工作,而RAM定時計數(shù)器,串行口, 外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作,掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù),停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式,以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。表31