【正文】 ........................................................ 3 人機(jī)交流電路方案 ................................................................................................ 3 聲光報(bào)警電路方案 ................................................................................................ 4 控制電路方案 ........................................................................................................ 4 3 系統(tǒng)框圖及主要部分介紹 ................................................................ 4 4 硬件電路設(shè)計(jì)與調(diào)試 ........................................................................ 4 單片機(jī)最小工作系統(tǒng)電路 .................................................................................... 4 數(shù)據(jù)采集電路 ........................................................................................................ 6 MQ5 簡(jiǎn)介 ............................................................................................................ 6 數(shù)據(jù)采集電路 ....................................................................................................... 8 A/D 轉(zhuǎn)換電路 .................................................... 9 人機(jī)交流電路 ........................................................................................................ 9 顯示電路 .............................................................................................................. 10 聲光報(bào)警電路 ...................................................................................................... 11 控制電路 .............................................................................................................. 11 電磁閥控制模塊 ................................................................................................. 11 風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)模塊 ..................................................................................................... 12 5 軟件 設(shè)計(jì)與調(diào)試 .............................................................................. 13 軟件設(shè)計(jì)方法 ...................................................................................................... 13 程序流程圖 .......................................................................................................... 13 電壓 濃度曲線的擬合 ........................................................................................ 15 軟件部分的調(diào) 試 .................................................................................................. 19 6 測(cè)試結(jié)果 ......................................................................................... 20 測(cè)試儀器 .............................................................................................................. 20 煤氣控制器的測(cè)試 .............................................................................................. 20 CO 參數(shù)測(cè)試 ......................................................................................................... 20 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 4 頁(yè) 共 4 頁(yè) 7 結(jié)論 ................................................................................................. 22 謝 辭 ...................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 一般的煤氣報(bào)警器功能單一，性能穩(wěn)定性差，必須手動(dòng)關(guān)煤氣閥門，在無人的時(shí)候還是會(huì)引起火災(zāi)、爆炸等災(zāi)難。 煤氣控制系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，當(dāng)煤氣傳感器檢測(cè)到煤氣，其電阻值會(huì)隨著濃度的變化而變化，從而產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路后轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，再經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)化后傳給單片機(jī)，當(dāng)空氣中的煤氣濃度超過警戒值時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警，并且通過自動(dòng)關(guān)閉煤氣電磁閥 及時(shí)切斷氣源 ，驅(qū)動(dòng)排風(fēng)扇進(jìn)行通風(fēng)將有毒氣體排出室外 ，從而防止了災(zāi)難的發(fā)生。 設(shè)計(jì)要求 （ 1）選用合適的煤氣傳感器，對(duì)液化氣，天然氣，人工煤氣有較好的靈敏度， 探測(cè)范圍可達(dá) 300～ 10000ppm，要求響應(yīng)時(shí)間 :≤ 10s； （ 2）選用合適安裝的煤氣電磁閥，氣體濃度達(dá)到設(shè)定報(bào)警值，就聯(lián)動(dòng)關(guān)閉氣閥； （ 3）當(dāng)氣體濃度達(dá)到設(shè)定報(bào)警值，能驅(qū) 動(dòng)排風(fēng)扇通風(fēng)； （ 4）單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警； 2 方案論證 煤氣控制器由 MCU模塊，數(shù)據(jù)采集模塊， A/D 轉(zhuǎn)換模塊，人機(jī)交流模塊，顯 桂 林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 2 頁(yè) 共 38 頁(yè) 示模塊和控制模塊組成。 （ 2）方 案二 系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，由 MCU 模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，人機(jī)交流模塊，聲光報(bào)警模塊和控制模塊，采用氣敏元件 MQ5采集煤氣數(shù)據(jù)。方案二硬件資源簡(jiǎn)潔、價(jià)格低廉，系統(tǒng)能將復(fù)雜的 硬件功能全部采用軟件實(shí)現(xiàn)，因此系統(tǒng)控制靈活，易于擴(kuò)展，可以 從根本上解決安全使用燃?xì)獾膯栴}，有效避免因燃?xì)庑孤┰斐傻幕馂?zāi)、爆炸、窒息、死亡等惡性事故的發(fā)生 。該 設(shè)計(jì)是常用的電壓采集，對(duì)運(yùn)行速度沒有太高的要求，用 51 單片機(jī)完全能完成要求。其轉(zhuǎn)換速率極高。 （ 4)方案總結(jié) 比較以上三種方案，方案一由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時(shí)間，因此轉(zhuǎn)換速率極低，電路設(shè)計(jì)與連接復(fù)雜。它由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描，只需外接少量三極管作為驅(qū)動(dòng)電路，電路簡(jiǎn)單，便于控制，并且價(jià)錢便宜。 （ 3)方案總結(jié) 比較以上兩種方案，方案一 占用大量 I/O 資源以及單片機(jī)內(nèi)部資源，并且顯示不穩(wěn)定。 桂 林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 4 頁(yè) 共 38 頁(yè) 聲光報(bào)警電路方案 該模塊由三個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)蜂鳴器組成。電磁閥用于關(guān)閉氣源，排風(fēng)扇進(jìn)行通風(fēng)，將有毒氣體排出室內(nèi)。用戶可以通過按鍵設(shè)定自己需要的報(bào)警值。原理圖如圖 所示。晶振電路結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率。 圖 復(fù)位電路原理圖 ②復(fù)位電路的作用 完成單片機(jī)的初始化 ,即把系統(tǒng)的 PC值初始化為 0000H，使單片機(jī)開始重新 運(yùn)行程序。按鍵復(fù)位又分按鈕電平復(fù)位 桂 林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 6 頁(yè) 共 38 頁(yè) 和按鍵脈沖復(fù)位。 圖 時(shí)鐘電路 ②時(shí)鐘電路的作用 時(shí)鐘電路用來產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，從而保證單片機(jī)正常工作。 數(shù)據(jù)采集電路 數(shù)據(jù)采集電路是煤氣控制器非常重要的組成部分，該模塊選用氣敏傳感器MQ5 采集煤氣濃度。它 對(duì)液化氣，天然氣，城市煤氣有較好的靈敏度，對(duì)乙醇、煙霧幾乎不響應(yīng)， 有快速的響應(yīng)恢復(fù)特性和長(zhǎng)期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性，它簡(jiǎn)單的測(cè)試電路。 α (1000ppm/5000ppm CH4) 濃度斜率 ≤ 標(biāo)準(zhǔn)工作條件 溫度： 20℃177。 預(yù)熱時(shí)間 不少于 24小時(shí) （ 2） MQ5 測(cè)試電路 MQ5 測(cè)試電路如圖 所示。 圖 MQ5測(cè)試電路 （ 3） MQ5 靈敏度特性曲線 圖 MQ5 型靈敏度特性 MQ5 型氣敏傳感器的靈敏度特性曲線如圖 所示。在數(shù)據(jù)采集電路中，煤氣傳感器 MQ5 檢測(cè)煤氣的濃度，并將其檢測(cè)到的濃度轉(zhuǎn)化成電阻值，不同的濃度對(duì)應(yīng)不同的電阻值。本設(shè)計(jì)還可以檢測(cè) CH alcohol等燃?xì)狻?VREF（＋）接 +5V， VREF（－）接地。該模塊加入上拉電阻，上拉電阻可以產(chǎn)生上拉電壓，使電路更穩(wěn)定。 1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了 160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的 桂 林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 11 頁(yè) 共 38 頁(yè) 符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英 文字母“ A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“ A”。 圖 聲光報(bào)警模塊 控制電路 控制電路由電磁閥控制模塊和風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路組成。它可與燃?xì)庑孤﹫?bào)警系統(tǒng)連接或與消防及其他智能報(bào)警控制終端模塊等連接，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程自動(dòng) /手動(dòng)緊急切斷氣源，確保用氣安全。當(dāng)檢測(cè)煤氣濃度超過警戒值時(shí)，單片機(jī)給三極管一個(gè)低電平，三極管截止，電磁閥關(guān)閉；當(dāng)檢測(cè)煤氣濃度低于警戒值時(shí)，單片機(jī)給三極管一個(gè)高電平，三極管導(dǎo)通，電磁閥導(dǎo)通。 圖 風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)模塊 硬件電路調(diào)試 硬件是系統(tǒng)的軀體，硬件的好壞直接影響了結(jié)果，也影響了程序調(diào)試的進(jìn)度。 （ 1） 先下一個(gè)程序到單片機(jī)，看下載口是否可以用，經(jīng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)無法正常下載程序。 （ 4）聲光報(bào)警電路的發(fā)光二極管可以正常工作，但是蜂鳴器不能正常工作。 （ 7）本設(shè)計(jì)中的燃?xì)怆姶砰y有三根線，當(dāng)在紅黑兩根線接入 3V 電壓時(shí)，電磁閥導(dǎo)通，在黃黑兩根線接入 3V 電壓時(shí)，電磁閥關(guān)閉。軟件的設(shè)計(jì)要基于硬件的基礎(chǔ)，以設(shè)計(jì)的功能