【正文】 .................. 22 附 錄 1 ........................................................... 23 目 錄 IV 附 錄 2 ........................................................... 33 第 1 章緒論 1 第 1 章 緒論 煤氣泄漏檢測報(bào)警裝置的 研究 背景及意義 近年來隨著人們生活水平的普遍提高，管道煤氣和罐裝煤氣深入到百姓的家庭。 本系統(tǒng)主要針對傳統(tǒng)煤氣，液化氣的泄漏進(jìn)行檢測，報(bào)警。本系統(tǒng)有如下特點(diǎn)：用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，電路簡單、價(jià)格便宜、可靠性好。但是由于使用時(shí)的不注意或者設(shè)備老化等原因?qū)е碌拿簹庑孤O大的威脅著人們的生命以及財(cái)產(chǎn)安全 。煤氣專家指出，煤氣泄漏是煤氣中毒事件的根源，如果采用煤氣泄漏報(bào)警器就能得到及時(shí)的警示。 通過對現(xiàn)有煤氣泄漏報(bào)警器研究發(fā)現(xiàn)，目前 煤氣泄漏報(bào)警器從功能上可分為僅有泄漏報(bào)警功能的報(bào)警器和可以指示所探測到氣體濃度并且具有報(bào)警功能的檢測報(bào)警器。探測器將檢測到的氣體濃度轉(zhuǎn)換成電信號，通過線纜傳輸?shù)娇刂破?，濃度越高信號越?qiáng)，當(dāng)氣體濃度達(dá)到或者超過報(bào)警點(diǎn) 時(shí)，報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號，如果是閥門泄漏可啟動電磁閥及排氣扇等設(shè)備自動排除隱患。 設(shè)計(jì)任務(wù) 本文 設(shè)計(jì)了一種靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾性好、使用方便、價(jià)格便宜的 煤氣檢測系統(tǒng)， 采用氣敏傳感器 和 GSM 短信接收的雙重報(bào)警。為使報(bào)警裝置更加完善，可以在聲音報(bào)警基礎(chǔ)上，加入燈光報(bào)警，變化的光信號可以引起用戶注意，彌補(bǔ)嘈雜環(huán)境中聲音報(bào)警的局限。 (3)利用電化學(xué)性質(zhì)的氣體傳感器：如電流型氣體傳感器、電勢型氣體傳感器等。由于這種傳感器電導(dǎo)率高，靈敏度和選擇性好，因而得到了廣泛的應(yīng)用，幾乎打入了石化、環(huán)保、礦業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域，其產(chǎn)量僅次于半導(dǎo)體氣體傳感器的一類傳感器。高分子氣敏材料由于具有易操作性、工藝簡單、常溫選擇 性好、價(jià)格低廉、易與微結(jié)構(gòu)傳感器和聲表面波器件相結(jié)合，在毒性氣體和食品鮮度等方面的檢測中具有重要作用。它的測量原理是：將加熱后的鉑電阻線圈置于目標(biāo)煙霧中，由于向目標(biāo)氣體傳送熱量造成溫度降低，引起電阻值變化，傳感器即測量電阻值的變化情況。不同的氣體吸收不同波長的 IR，所以傳感器根據(jù)目標(biāo)氣體而調(diào)整，典型應(yīng)用包括測量 CO 和CO冷凍劑煙霧和一些易然氣。雖然將阻緩的傳感器再放回新鮮空氣環(huán)境中有得到某種程度的恢復(fù)的可能，但是如果長期暴露在這樣的環(huán)境中，其靈敏度會不斷下降，導(dǎo)致該傳感器最終喪失檢測煙霧的能力。因此，本設(shè)計(jì)采用半導(dǎo)體氣敏傳感器作為報(bào)警器氣體信息采集部分的核心。 系統(tǒng) 使用 STC12C5A60S2 單片機(jī)，選用 氣敏 傳感器作為敏感元件， 顯示電路 ，及報(bào)警裝置 開發(fā)了可用于 家庭或 小型單位 天煤氣泄漏 報(bào)警器。如果是電磁閥泄漏，還可以添加自動斷閥裝置。 電磁閥是依靠電磁線圈產(chǎn)生電磁力來驅(qū)動閥門開、關(guān)的流體控制元件，也是工業(yè)控制過程中常用執(zhí)行器之一。使用其中的短信功能，從硬件上面來說只需要將 SIM300C 模塊的串口與單片機(jī)的串口進(jìn)行連接，從軟件上面只需要通過標(biāo)準(zhǔn)的 AT 指令進(jìn)行通信。在這部分的電路制作中是嚴(yán)格按照原理圖來購買元件和焊接，這一部分進(jìn)展得特別順利。 S12 單片機(jī)內(nèi)置了 2 個(gè) SCI 串行通訊模塊。傳感器部分電路，作用主要有兩個(gè)方面：一是針對相同的環(huán)境，能夠調(diào)節(jié)傳感器輸出的電壓；二是針對不同的環(huán)境，能夠?qū)⑵鋫鞲衅鞯母袘?yīng)電壓的輸出范圍調(diào)節(jié)到相同的電壓范圍 。后面緊接著的電路就是執(zhí)行部分電路，通過 IRQ 引腳信號來驅(qū)動三極管 NPN8050，來驅(qū)動指示燈以及后面的蜂鳴器和繼電器，繼電器控制電磁閥的開關(guān)。指令正確則模塊返回 CRLFOKCRLF, CRLF是回車換行符號。等待 SIM300C 模塊返回 ASCII 字符 后單片機(jī)控制 TEXT 數(shù)據(jù)輸入發(fā)送。 本論文在對氣體傳感器和報(bào)警技術(shù)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，對儀器的整體設(shè)計(jì)和各個(gè)組成部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)。如果是電磁閥泄漏，還可以添加自動斷 閥裝置。 //要發(fā)送的目的手機(jī)號碼 ,要修改 uchar code ZhongXinHao[] = {+8613800315500}。 附 錄 24 uchar code AT_CMGF[] ={AT+CMGF=1}。 TMOD|=0X20。 } void TC_send(unsigned char *p,unsigned char num) { char i。 附 錄 25 for(i=0。 //短信 text 發(fā)送模式 WAIT_TIEM。 send_uart0_dat(AT_CMGS,sizeof(AT_CMGS)1)。 printf(%s,str)。 //AT 指令 附 錄 26 DelayMs(10)。 LCD_PINDATA=LCD_DATA。 WriteCOMDATA(0x0c,0)。i) { WriteCOMDATA(*pBuffer,1)。//報(bào)警計(jì)數(shù)、報(bào)警標(biāo)志位 uint adc_val=0。 //在第二行顯示 ‘內(nèi)容 ’ WriteChar(1,0,16,Smoke Gas System)。//延時(shí) 防抖 //while(Reduc==0)。 SectorErase(0x2020)。 GsmSendMessage(MessageStr)。 BUZZER=0。//蜂鳴器去取反進(jìn)行報(bào) 警 } //判斷是否取消報(bào)警 if(count40 amp。 //按鍵減輸入端口 10 sbit Add = P3^2。//lcd1602 初始化 27 1 InitGSM()。//十位 38 2 disp[5]=adc_val%10+0x30。 36 2 if(adc_val99)adc_val=99。//有害氣體報(bào)警變量 25 1 uchar disp[16]={Gas: GasH: }。//取消報(bào)警 } } } } C51 COMPILER MAIN 附 錄 30 04/23/2020 12:08:06 PAGE 1 C51 COMPILER , COMPILATION OF MODULE MAIN OBJECT MODULE PLACED IN COMPILER INVOKED BY: D:\Program Files\Keil\C51\BIN\ BROWSE DEBUG OBJECTEXTEND line level source 1 //功能：檢測環(huán)境可害氣體，進(jìn)行報(bào)警，顯示到液晶上，按鍵可設(shè)置報(bào)警值 2 include //添加 LCD1602 頭文件 3 include 4 include//添加 ADC0832 頭文件 5 include 6 7 8 sbit BUZZER = P1^3。if(count140)count=49+1。 BUZZER=1。 !GMS_flag) { GMS_flag=1。 //延時(shí) 防抖 //while(Add==0)。 //十位 disp[15]=baojing_val%10+0x30。 //在第一行顯示 ‘內(nèi)容 ’ baojing_val=byte_read(0x2020)。 /************************************************ ** 函數(shù)名稱 ： void main(void) ** 函數(shù)功能 ： 主函數(shù) 附 錄 28 ** 輸 入 ： 無 ** 輸 出 ： 無 ** 說 明 ： ************************************************/ void main(void) { bit GMS_flag=0。 for(i=Num。 WriteCOMDATA(0x06,0)。 RW=0。 } void InitGSM() { init_serial()。 //回車 send_uart(0X0A)。 //回車 send_uart(0X0A)。 //AT 指令 WAIT_TIEM。 send_uart(0x0A)。} SBUF=a_s。 SM1=1。F}。 最后，對在我的學(xué)習(xí)和成長道路上給予幫助的所有老師和朋友們表示深深地感謝，對評閱該論文的所有專家表示最崇高的敬意和真摯的感謝！ 參考文獻(xiàn) 22 參考文獻(xiàn) [1] 趙建領(lǐng) .51 單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)詳解 [M] .電子工業(yè)出版社 . 2020. 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[10] 樓然苗，李光飛 .51 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例使儀器具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。只要加入合適的傳感器和執(zhí)行器該系統(tǒng)可以升級成一個(gè)智能家居系統(tǒng)。 發(fā)送短消息 在 TEXT 模 式 下 發(fā) 送 短 消 息 ， 首 先 發(fā) 送 短 消 息 的 目 標(biāo) 地 址 。 主 程 序串 口 處 理 程 序G S M 處 理 程 序結(jié) 束I R Q = 1 ？Y e sN o 圖 9 軟件 總體 流程圖 單片機(jī)通過 串口（ SCI） 對 GSM（ SIM300C） 模塊的控制 單片機(jī)通過以下 系列 AT 指令對短消息進(jìn)行控制。信號處理電路主要是對傳感器輸出的電壓進(jìn)行處理，也就是識別。因此在電源部分電路我們采用芯片 7805 型穩(wěn)壓芯片，將輸入的電壓降到 5V，電容主要是起穩(wěn)壓（電容值大的 C1,C3）和濾波（電容值比較小的 C2,C4）的作用 。于是我們通過網(wǎng)上訂購的方式購買了這款 GSM 模塊。最簡單的電平轉(zhuǎn)換方法可以利用幾個(gè)三極管，但是出于穩(wěn)定性和可靠性的考慮，老師推薦我們使用電平轉(zhuǎn)換專用芯片 MAX232。 華北理工大學(xué)輕工學(xué)院 10 通過工程師的介紹和網(wǎng)絡(luò)搜 索，查到 SIM300C 的相關(guān)資料和介紹。最高運(yùn)作頻率 35MHz， 6T/12T 可選 煤氣檢測 傳感器 煤氣檢測 傳感器的主要作用是 監(jiān)測 當(dāng)前環(huán)境 中是否有煤氣泄漏，為此我們選擇了專門的可燃?xì)怏w傳感器 MQ— 5，該傳感器主要由氣體敏感層、電極、測量電板引線、加熱器、陶瓷管、防爆網(wǎng)、卡環(huán)、基座、針狀管腳幾部分組成，它對液化氣、天然氣、城市煤氣有較好的靈敏度，對乙醇、煙霧則幾乎不響應(yīng)，從而能極大地減少誤報(bào)的產(chǎn)生 。 為提高響應(yīng)時(shí)間，保證傳感器準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地工作，需要向氣體傳感器持續(xù)供給 5V 的加熱電壓。 為適應(yīng)家庭對可燃性易爆氣體安全性要求，設(shè)計(jì)的可燃性氣體報(bào)警儀應(yīng)不僅能在較寬的溫度范圍工作，而且應(yīng)具有顯示可煤氣體濃度、可接計(jì)算機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場遠(yuǎn)測和實(shí)時(shí)控制等功能。半導(dǎo)體氣敏傳感器的性能主要看其靈敏度、選擇性 (抗干擾性 )和穩(wěn)定性 (使用壽命 )。 使