【正文】 圖 47 所示 ,此為傳感器顯示當(dāng)前的濃度。 由于電壓值與氣體濃度之間是非線性的關(guān)系 ,為了實(shí)時(shí)顯示氣體濃度 ,需要對(duì)其進(jìn)行線性化處理。主程序還包括顯示子程序 ,T0 中斷子程序等 ,以完善報(bào)警器的功能 ,給檢測人員帶來方便。在程序中設(shè)置斷點(diǎn)。當(dāng)檢測可燃?xì)怏w濃度大于濃度設(shè)定值時(shí) ,單片機(jī)對(duì)應(yīng)引腳為低電平 ,進(jìn)行相應(yīng)的燈光報(bào)警。當(dāng)實(shí)際檢測濃度等于或超過設(shè)定濃度時(shí) ,通過 和 與單片機(jī)的連接從而引起電平的變化 , 和 都為低電平 ,三極管導(dǎo)通 ,在揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲音的同時(shí) ,繼電器也進(jìn)行工作 ,而使排氣電路形成閉合回路 ,達(dá)到自動(dòng)進(jìn)行排氣控制的效果。在 STC89C52 的 18 腳 XTAL1和 19 腳 XTAL2 外接 12M 的晶體 ,同時(shí)并連 2 個(gè) 22pF 的電容 ,產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘。根據(jù)單片機(jī)制作的原理以及報(bào)警器實(shí)現(xiàn)的功能 ,其接口電路主要分為五個(gè)部分。 D0 為最低位 ,D7 為最高 OE??輸出允許信號(hào)。 CLK??時(shí)鐘信號(hào)。對(duì)應(yīng) ALE 上跳沿 ,A、 B、 C 地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程 ,亦適于常規(guī)編程器。根據(jù)多方面的比較 ,本設(shè)計(jì)選用生產(chǎn)的 STC89C52 系列單片機(jī)作為報(bào)警器的核心控制器。 圖 21 給出了 MQ2 元件對(duì)不同氣體的靈敏度特性。它的優(yōu)點(diǎn)是 :反映速度快、準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、能夠定量檢測 ,但壽命較短大于等于兩年。這類傳感器只能測量可燃性氣體 ,對(duì)不可燃性氣體不敏感。其原理是氣敏材料在通過氣體時(shí)產(chǎn)生離子 ,形成電動(dòng)勢 ,鋇 U 量電動(dòng)勢從而測量氣體濃度。 3 利用電化學(xué)性質(zhì)的氣體傳感器 :如電流型、電勢型等。在程序的編寫過程中 ,分別對(duì)主程序和各部分子程序進(jìn)行了流程圖的繪制 ,同時(shí)加入了詳細(xì)的文字注釋 ,以便于后期的改進(jìn)與維護(hù)。 “探測器 +控制器” ,這是在工業(yè)裝置上和生產(chǎn)過程中使 用最多的檢測儀器 ,可在防爆現(xiàn)場長期監(jiān)測氣體的濃度。其中FIGARO、理研都是專門研制、生產(chǎn)可燃性氣體報(bào)警控制器的廠家 ,他們生產(chǎn)的產(chǎn)品以采用最先進(jìn)的氣敏傳感器、響應(yīng)速度快、性能可靠、壽命長而著稱。STC89C52 芯片具有功能強(qiáng)大 ,性價(jià)比高等一系列優(yōu)點(diǎn) ,適合產(chǎn)品大規(guī)模生產(chǎn)。在 2021 年 10 月國家頒布《可燃?xì)怏w檢測報(bào)警器規(guī)程 JJG6932021 》。國內(nèi)外均有不少這方面的報(bào)道 ,其教訓(xùn)是非常深刻的。單片機(jī) 。可燃性氣體檢測報(bào)警器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 摘要 隨著可燃性氣體種類和應(yīng)用范圍的增加 ,其使用場所和貯氣倉庫內(nèi)的泄漏、火災(zāi)爆炸事故日益增多?？扇夹詺怏w 。當(dāng)與空氣混合后的混合物達(dá)到一定的濃度時(shí) ,就是一種爆炸性混合物 ,遇火就會(huì)發(fā)生劇烈的化合 反應(yīng) ,產(chǎn)生大量的熱 ,會(huì)燃起大火 ,進(jìn)而釀成火災(zāi)或爆炸事故 ,給國家和人民的生命財(cái)產(chǎn)造成損失。 2021 年 12 月 ,國家執(zhí)行新的可燃性氣體探測器標(biāo)準(zhǔn) GB 153222021《可燃?xì)怏w探測器》。 本次設(shè)計(jì)采用以 STC89C52芯片為核心 ,用半導(dǎo)體陶瓷式氣體傳感器 MQ2來檢測外部氣體濃度 ,結(jié)合外部硬件電路實(shí)現(xiàn)對(duì)可燃性氣體進(jìn)行報(bào)警控制裝置。日本政府和生產(chǎn)企業(yè)大力推廣報(bào)警器的使用 ,使燃?xì)庑孤┖捅ǖ仁鹿实氖鹿事蔬h(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美等發(fā)達(dá)國家。若有燃?xì)庑孤?,檢漏儀便會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警 ,同時(shí)顯示氣體濃度 ,以便及時(shí)采取安全措施 ,防止爆炸等惡性事故的發(fā)生。 系統(tǒng)的軟件編制。 2 利用物理性質(zhì)的氣體傳感器 :如熱導(dǎo)、光干涉、紅外吸收等。它使用固體電解質(zhì)材料作為氣敏元件。接觸燃燒式氣體傳感器在環(huán)境溫度下非常穩(wěn)定 ,并能對(duì)爆炸 F 限的絕大多數(shù)可燃性氣體進(jìn)行檢測 ,普遍應(yīng)用于石化工廠、造船廠、礦井隧道、浴室、廚房等處可燃性氣體的監(jiān)測和報(bào)警。氣體濃度信號(hào)將電解液分解成陰陽帶電離子 ,通過電極將信號(hào)傳出。因此 ,它具有優(yōu)秀的長期穩(wěn)定性 ,在正常使用條件下 ,其使用壽命可達(dá) 5 年。同時(shí)考慮選擇低價(jià)實(shí)用的機(jī)型 ,并為制同一系列的低功耗產(chǎn)品做準(zhǔn)備。使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造 ,與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 對(duì) ADC0809 主要信號(hào)引腳的功能說明如下 : IN7~IN0??模擬量輸入通道 ALE??地址鎖存允許信號(hào)。其地址狀態(tài)與通道對(duì)應(yīng)關(guān)系見表 91。為三態(tài)緩沖輸出形式 ,可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。 STC89C52 單片機(jī)接口電路 STC89C52 采用 PQFP 貼片式的封裝形式 ,有 40 個(gè)管腳。本次設(shè)計(jì)中采用外部獨(dú)立時(shí)鐘震蕩器所產(chǎn)生的時(shí) 鐘信號(hào)。當(dāng)實(shí)際檢測濃度低于設(shè)定濃度時(shí) ,三極管不導(dǎo)通 ,揚(yáng)聲器以及繼電器均不工作 ,排氣電路處于斷開狀態(tài) 。當(dāng)可燃?xì)怏w濃度小于濃度設(shè)定值時(shí) ,單片機(jī)對(duì)應(yīng)引腳輸出高電平 ,無燈光報(bào)警 。 2 設(shè)置斷點(diǎn) 用戶可以通過調(diào)試環(huán)境軟件的人機(jī)對(duì)話界面。本設(shè)計(jì) 對(duì)傳感器預(yù)熱一段時(shí)間 ,預(yù)熱的同時(shí) ,設(shè)定所要檢測可燃性氣體濃度的上限值。但是標(biāo)定時(shí)輸出曲線往往不是一條理想的直線 ,所以要對(duì)標(biāo)定曲線進(jìn)行線性化處理 ,用一條擬合直線近似代替輸出曲線 ,線性化是智能儀表的典型功能之一。單片機(jī)煤氣報(bào)警系統(tǒng)仿真圖如圖 47 所示 ,此為濃度超限報(bào)警狀態(tài) ?？梢娬{(diào)試的工作量比較大。主要包括錯(cuò)線、開路、短路。 排除電源故障 在通電前 ,一定要檢查電源電壓的幅值和極性 ,否則很容易造成集成塊損壞。應(yīng)該利用軟件編程的方法來實(shí)現(xiàn)。 顯示器部分調(diào)試為了使調(diào)試順利進(jìn)行 ,首先將 LED 顯示分離 ,這樣就可以用靜態(tài)方法先測試 LED 顯示 ,分別用規(guī)定的電平加至控制數(shù)碼管段和位顯示的引腳 ,看數(shù)碼管顯示 是否與理論上一致。 軟、硬件整體調(diào)試 軟、硬件聯(lián)調(diào)是將已經(jīng)調(diào)試通過的軟件和硬件結(jié)合起來一起進(jìn)行調(diào)試。 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)對(duì)可燃性氣體報(bào)警控制器進(jìn)行了深入的研究 ,在參考國內(nèi)外一些資料的基礎(chǔ)上 ,比較合理地選擇了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 ,采用 了“探測器 +單片機(jī)控制電路”設(shè)計(jì)思路 ,由于具有操作簡單 ,實(shí)用性強(qiáng) ,價(jià)格便宜 ,安全性高等特點(diǎn) ,所以非常適合貯氣倉庫 ,以及家庭等場所使用 ,具有很高的實(shí)用價(jià)值。此電路具有結(jié)構(gòu)簡單 ,調(diào)試方便 ,線性度好 ,溫漂小等優(yōu)點(diǎn)。 在完成學(xué)業(yè)的過程中 ,家人的關(guān)懷和鼓勵(lì)給予了我支持和鼓力 ,使我順利完成學(xué)業(yè)。 致謝 本設(shè)計(jì)是在導(dǎo)師齊懷琴教授的悉心指導(dǎo)下完成的。它的靈敏度適中 ,響應(yīng)與恢復(fù)特性好 ,長期工作穩(wěn)定性、重現(xiàn)性、抗環(huán)境氣氛影響及抗溫濕度影響等性能均優(yōu)。如果調(diào)試成功了才能說明此系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn) ,系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)成功。若調(diào)試通過后 ,就可以編制應(yīng)用程序了。例如對(duì)復(fù)位信號(hào)觀測就可以直接利用示波器 ,當(dāng)按下復(fù)位鍵時(shí) ,可以看到的復(fù)位引腳將變?yōu)楦唠娖?。這些工具是單片機(jī)開發(fā)的最基本工具。 排除元器件故障 造成這類錯(cuò)誤的原因有兩個(gè) :一個(gè)是元器件買來時(shí)就已壞了 。但通常是先排除明顯的硬件故障以后 ,再和軟件結(jié)合起來調(diào)試以進(jìn)一步排除故障。因?yàn)閭鞲衅髟?pruteus里找不到 MQ2這個(gè)傳感器 ,只能使用輸入電壓表示當(dāng)前濃度的變化。分段點(diǎn)的電壓值和濃度值分別存儲(chǔ)在兩個(gè)表格中 ,線性化處理子程序如圖 43 所示。經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換、濾波、線性化處理、進(jìn)制轉(zhuǎn)化后 ,由 LED 顯示其濃度值。 在調(diào)試過程中 ,根據(jù)需要可以進(jìn)行軟件模擬仿真和硬件仿真。 第 4 章 可燃性氣體報(bào)警器的軟件設(shè)計(jì) STC89C52 單片機(jī)調(diào)試及開發(fā)工具 嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)往往借助于開發(fā)系統(tǒng)工具 ,而各種開發(fā)系統(tǒng)一般 都比待開發(fā)調(diào)試的嵌入式系統(tǒng)要復(fù)雜得多。若要使數(shù)碼管顯示一個(gè)“ 3”字 ,只需控制其“ a、 b、 c、 d、 g”這幾個(gè)發(fā)光管點(diǎn)亮即可。 4 聲音報(bào)警模塊 由 STC89C5242 的 11 腳 TXD 實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警控制。為可靠起見 ,電源上電穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí) ,才能撤銷復(fù)位信號(hào) ,以防電源開關(guān)或電源插頭分一合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。OE1,輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 EOC0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換 。START 下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片 ,開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換 。另外 ,STC89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作 ,支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。當(dāng)檢測到的可燃性氣體濃度超出上限報(bào)警設(shè)定值時(shí) ,報(bào)警器發(fā)出聲音 報(bào)警 ,同時(shí)繼電器啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)排氣裝置 ,實(shí)現(xiàn)排氣系統(tǒng)的自動(dòng)控制。二者之間的關(guān)系為 : 公式 (31) 圖 22 為負(fù)載測試曲線圖 ,是利用測試回路測得在傳感器由潔凈空氣轉(zhuǎn)移至一氧化碳或甲烷氣氛中時(shí) ,RL 上的信號(hào)輸 出變化情況 ,輸出信號(hào)的測定是在一個(gè)完整的加熱周期或在兩個(gè)完整的加熱周期內(nèi)測得。 MQ2 傳感器簡介 MQ2 傳感器概述 MQ2 是鄭州煒盛電子科技有限公司生產(chǎn)的可燃?xì)怏w傳感器 ,對(duì)一氧化碳、甲烷 ,液化石油