室內(nèi)天然氣泄漏報(bào)警裝置-全文預(yù)覽
【正文】 9C51 單片機(jī)作為核心芯片，充分利用了其高速數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片內(nèi)外設(shè)，實(shí)現(xiàn)了儀器的小型化和智能化。 本論文設(shè)計(jì)的氣體報(bào)警器由氣體信號(hào)采集電路與單片機(jī)控制電路兩大部分構(gòu)成。如果沒有達(dá)到報(bào)警值，則 LED 置 1，處于熄滅狀態(tài)，返回檢測(cè)，重新循環(huán)。兩部分信號(hào)的處理都是釆用査詢方式。這樣，就不可避免地加重了程序員的負(fù)擔(dān)。 2．高速度和高效率 。 匯編語(yǔ)言的特點(diǎn) 1．機(jī)器相關(guān)性。此時(shí)用示波器測(cè)得 口波形為周期為 的方波信號(hào)，與理論值之間存在一定的誤差 。當(dāng)有煤氣，天然氣泄漏的時(shí)候此時(shí)的 LED 為低電平 0V，通過(guò)模擬示波器我們可以得到的是 LED 管腳輸出為方波波形，此時(shí)的 LED 每 2S 亮滅一次。報(bào)警裝置采用蜂鳴器較一般的蜂 鳴器體積大，聲音響亮，適用于家用燃?xì)鈭?bào)警器的報(bào)警聲音源。 由前面的我們提到在 protues 中沒有氣敏傳感器的元器件，故在此次的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中我們采用的是阻值范圍在 2~20k 歐的電阻進(jìn)行替代，當(dāng)沒有煤氣，天然氣泄漏時(shí)，此時(shí)的電阻值應(yīng)該在 20k 歐，此時(shí)檢測(cè)出模塊的輸出端 為高電平，此時(shí)的LED 發(fā)光。紅燈不亮表示正常狀態(tài)，環(huán)境中可燃?xì)怏w濃度極低。剛上電時(shí)就在 MQ2 端加氣體，此時(shí) LED 不熄滅，原因是 RC 延時(shí)電路起作用，防止誤報(bào)現(xiàn)象的發(fā)生；在 1min 左右之后，在 MQ2傳感器端加氣體，此時(shí) LED 熄滅，開機(jī)延遲時(shí)間約為 1min，該調(diào)試結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。 西安建筑科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 共 20 頁(yè) 3 硬件電路設(shè)計(jì) 氣體檢測(cè)模塊的設(shè)計(jì) 圖 傳感器工作原理圖 （ 1）氣體檢測(cè)模塊電路 由于 Protues 軟件元件庫(kù)中沒有 MQ2 氣 體傳感器，由于 MQ2 氣體傳感器兩信號(hào)輸出端為電阻信號(hào)， 當(dāng)沒有煤氣、天然氣泄漏時(shí)， Rs 的阻值應(yīng)該在 20KΩ左右，此時(shí)該氣體檢測(cè)模塊的輸出端為高電平，此時(shí) LED 發(fā)光。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。閃爍存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電壓 VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 VPP。 EA/VPP：外部訪問(wèn)允許。這個(gè)位置后只有一條 MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會(huì)被應(yīng)用。 ALE/PROG ：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。對(duì) P3 口寫如 “1” 時(shí)，它們被內(nèi)部電阻拉到高電平并可作為輸入端時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用電阻輸出電流。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。閃爍編程時(shí)和程序校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址。 P0 口在閃爍編程時(shí)， P0 口接收指令，在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令，需要接電阻。 VCC：電源電壓 GND：地 P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路雙向 I/O 口，即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51西安建筑科技大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) 共 20 頁(yè) 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲(chǔ)器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。氣敏傳感器就是利用這種性能在壓電晶體表面涂覆一層選擇性吸附某氣體的氣敏薄膜，當(dāng)該氣敏薄膜與待測(cè)氣體相互作用（化學(xué)作用或生物作用，或者是物理吸附），使得氣敏薄膜的膜層質(zhì)量和導(dǎo)電率發(fā)生變化時(shí)，引起壓電晶體的 聲表面波頻率發(fā)生漂移；氣體濃度不同，膜層質(zhì)量和導(dǎo)電率變化程度亦不同，即引起聲表面波頻率的變化也不同。是傳感器中能直接感受被測(cè)量的部分。通過(guò)信號(hào)處理電路將有無(wú)氣體泄漏兩種狀 態(tài)轉(zhuǎn)換成高低電平，并將些電平通過(guò)單片機(jī) I/O 接口傳入單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)編程控制報(bào)警電路的工作狀態(tài)。 （ 2）信號(hào)處理部分為了實(shí)現(xiàn)精確控制，釆用單片機(jī)較為合適。在這些方面，國(guó)內(nèi)應(yīng)該增強(qiáng)安全意識(shí)增強(qiáng)。天然氣的另一危險(xiǎn)是當(dāng)空氣中的天然氣含量達(dá)到一定含量時(shí)，遇到明火就會(huì)產(chǎn)生 爆炸，危及人的生命。液化石油氣是一種易燃物質(zhì)，空氣中含量達(dá)到一定濃度范圍時(shí)，遇明火即爆炸。由煉廠氣所得的液化石油氣，主要成分為丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，同時(shí)含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物雜質(zhì)。室內(nèi)存在的有害 氣體的另一主要來(lái)源為可燃性氣體的泄漏，主要可分為天然氣泄漏、液化氣泄漏和煤氣泄漏。 經(jīng)AT89C51 單片機(jī) 處理，并對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，是否大于或等于某個(gè)預(yù)設(shè)值(也就是報(bào)警限 )，如果大于則會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警聲音，反之則為正常狀態(tài) 。 面對(duì)燃?xì)庑孤┒斐傻姆N種事故威脅，我們需要一個(gè)解決辦法。天然氣的普及給公共生活帶來(lái)了方便 ,減少了城市的污染 ,提高了生活質(zhì)量和效率 ,但是同時(shí) ,天然氣也是潛在的 “ 危險(xiǎn)品 ”, 一旦發(fā)生大面積泄漏 ,處置不及時(shí)就可能引發(fā)大爆炸 ,給居民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)巨大的威脅。 其中 MQ2 氣體傳感器對(duì) 天然氣 的靈敏度高，這種傳感器可檢測(cè)多種含 甲烷 的氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。室內(nèi)的有害氣體來(lái)源有來(lái)自裝修不當(dāng)造成的甲醛、氨氣、氡氣、苯、放射性物質(zhì)的釋放，而這些氣體在裝修時(shí)加以注意，完全可以減少其排放量，從而不至于影響人的健康狀況。是由煉廠氣或天然氣 (包括油田伴生氣 )加壓、降溫、液化得到的一種無(wú)色、揮發(fā)性氣體。其主要質(zhì)量控制指標(biāo)為蒸發(fā)殘 余物和硫含量等，有時(shí)也控制烯烴含量。室內(nèi)天然氣泄漏會(huì)使室內(nèi)空氣中的氧氣相對(duì)稀薄，由于天然氣是無(wú)色無(wú)味，人很難察覺到，尤其當(dāng)人處于睡眠狀態(tài)時(shí)，天然氣的泄漏就更加危險(xiǎn)，甚至?xí)谷酥舷ⅰＲ虼?，?guó)外燃?xì)鈭?bào)警器技術(shù)得到了較快發(fā)展，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)猜測(cè)，美國(guó)在 1996 年 — 2020 年就煤氣報(bào)警器的年均增長(zhǎng)率為 27％～ 30％ 。 設(shè)計(jì)內(nèi)容級(jí)研
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