【正文】 在本次畢業(yè)設(shè)計的過程中 ， 由于本人邊工作邊做設(shè)計 ， 比較忙碌，所以此次設(shè)計有待于進一步的學(xué)習(xí)和研究。 按下鍵盤設(shè)定一個最大值時，再滑動滑動變阻器使電壓值高于設(shè)定值時，系統(tǒng)產(chǎn)生報警。 圖 11內(nèi)部電路圖 12 圖 12 引腳功能圖 極限參數(shù)：電源電壓（ LM386N1， 3， LM386M1） 15V，封裝耗散 （ LM386N） 、 （ LM386M） 、（ LM386MM1） ，輸入電壓177。采用實時控制的方法，在主機 AT89C51 的 ，由光耦 MOC3041（光電耦合器）和可控硅 SCR組成。選亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示?？梢酝ㄟ^測量由某一種濃度的干擾氣體所產(chǎn)生的傳感器響應(yīng)來確定。 氣體采樣單元如圖 4所示。 AT89C51 芯片提供三級程序存儲器 6 加密 , 提供了方便靈活而可靠的硬加密手段 , 能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。比如報警模塊的狀態(tài)、數(shù)碼管的不同的狀態(tài)顯示和控制閥電路的工作狀態(tài)。 2 瓦斯 監(jiān)控系統(tǒng)的總體 設(shè)計 方案 概述 一個易燃易爆氣體監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時的發(fā)現(xiàn)易燃易爆氣體并報警，肯定能提高人民的生活水平和加快我們的現(xiàn)代化建設(shè)，有利于整個社會穩(wěn)定。目前有代表性的是法國 OLDHAM 公司的 MX21，德國 Drager 公司的 Multiwarn，日本理研株式會社的 GX8 GX11 GX9 GX82 系列，美國 GasTech 公司的 GT、 SAFETMTE 等儀表。瓦斯的主要成份是甲烷，一氧化碳，二氧化碳，二氧化硫和硫化氫等。該設(shè)備同時還具備靈 敏度調(diào)節(jié)和檢測強度調(diào)節(jié)開關(guān)，有簡單、方便、準確、實用等特點。氧濃度降低時，爆炸下限變化不大 (BE 線 )爆炸上限則明顯降低 (CE 線 )。 用單片機實現(xiàn)其具體控制功能如下： （ 1） 能夠連續(xù)測量 瓦斯 氣體，用十進制數(shù)碼管顯示水的實際濃度度值。 總體方案二：基于單片機的總體設(shè)計模塊。顯而易見，這種單片機對開發(fā)設(shè)備的要求很 低，開發(fā)時間也大大縮短。 采樣單元 的設(shè)計 瓦斯傳感器是煤礦重要的安全儀器 , 國外從 30年代開始研究開發(fā)氣體傳感器。零點漂移是指在沒有目標氣體時，整個工作時間內(nèi)傳感器輸出響應(yīng)的變化。 LED顯示器工作方式有兩種：靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。dpabcdefgdpdpgfedcba＋ 5V（a ） （b ） 圖 7 數(shù)碼管顯示原理圖 通過一個 7位的二進制電平信號就可以顯示出想要的結(jié)果。這里使用音頻放大器 LM386，他的工作電壓為 4～ 12 V，輸出功率最大可達 1 W，輸入阻抗為 50 kHz。 仿真過程如下： （ 1）打開 Proteus軟件，新建 DEFAULT文件。對我來說，這是一個不小的挑戰(zhàn)。 最后，向所有幫助過我的老師、同學(xué)們表示最衷心的感謝 ! 。 設(shè)計的不足 ： 由于設(shè)計時間及經(jīng)費 的 限制，此 監(jiān)控系統(tǒng) 還有不足之處 是電源 仍使用傳統(tǒng)的電位器調(diào)節(jié) AD 采 14 集端。 （ 4）設(shè)置相應(yīng)的調(diào)試輸入文件，使之生成 HEX文件。電源電路如圖 9所 示。數(shù)碼管顯示原理圖如圖 6所示。 因所需的按鍵數(shù)目不多，所以采用獨立按鍵，為了更好的區(qū)分按下的是哪一個按鍵，在每個按鍵按下時相應(yīng)發(fā)光二極管亮。所以選擇適當(dāng)?shù)牟?料和開發(fā)新材料，使氣體傳感器的敏感特性達到最優(yōu)。該芯片內(nèi) RAM和特殊功能 寄存器值保持不變 , 直到掉電模式被終止。由于這類單片機具有更加優(yōu)越的特點，將取代 MCS51 系列成為第三代單片機。氣敏傳感器輸出的信號是毫伏級的，所以要經(jīng)過運放發(fā)大后送給 ADC0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，最終送給 FPGA來處理， FPGA根據(jù)檢測量的大小將氣體濃度顯示到數(shù)碼管上，當(dāng)檢測到的氣體濃度超過設(shè)定值時，系統(tǒng)便會報警，并且控制閥電路工作加快空氣流動。假 設(shè)這個單片機氣體安全監(jiān)控系統(tǒng)要實現(xiàn)以下的功能：氣體測試，超過設(shè)定的門限值后自動報警裝置。 瓦斯爆炸的主要參數(shù) : （ 1） 瓦斯的爆炸濃度 在正常的大氣環(huán)境中，瓦斯只在一定的濃度范圍內(nèi)爆炸，這個濃度范圍稱瓦斯的爆炸界限，其最低濃度界限叫爆炸下限，其最高濃度界限叫爆炸上限，瓦斯在空氣中的爆炸下限為 5～ 6％，上限為 14～ 16％。系統(tǒng)的各個模塊都由它控制完成。當(dāng)外界溫度、壓力變化時這幾種狀態(tài)就會發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。 （ 1） 氣體敏感元件的性能便攜式氣體監(jiān)測儀表使用的氣體敏感 元件性能即代表了儀表整體的性能。當(dāng)氣體的濃度超出某一設(shè)定范圍后會產(chǎn)生報警并實時的關(guān)閉氣體閥門，從而達到實時安全監(jiān)控作用。 本章小結(jié) 總結(jié)和分析 了前面所想到的二種設(shè)計方案，根據(jù)各種性能以及實驗室的各種環(huán)境以及芯片等原因，第二種方案是作為本系統(tǒng)的設(shè)計方案。 128 8 位內(nèi)部 RAM, 32 位雙向輸入輸出線 , 兩個十六位定時器/計時器 , 5 個中斷源 , 兩級中斷優(yōu)先級 , 一個全雙工異步串行口及時鐘發(fā)生器等。目前，氣體的采樣方式主要是通過簡單擴散法，或是將氣體吸入檢測器。這種特性在追蹤多種氣體的應(yīng)用中是非常重要的，因為交叉靈敏度會降低測量的重復(fù)性和可靠性，理想傳感器應(yīng)具有高靈敏度和高選擇性。動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。 10 圖 8 調(diào)節(jié)執(zhí)行單元 MOC3041 是常用的雙向晶閘管輸出的光電 耦合器，帶過零觸發(fā)電路，輸入端的控制電流為 15mA，輸出端額定電壓為 400V，輸入輸出端隔離電壓為 7500V。 4 系統(tǒng)的調(diào)試運行及分析 系統(tǒng)調(diào)試方法 整個調(diào)試過程主要應(yīng)用了 Keil軟件和 Proteus軟件 ， Proteus 是 Labcenter 公司出品的電路分析、實物仿真系統(tǒng)，而 Keil 是目前世界上最好的 51 單片機匯編和 C 語言的集成開發(fā)環(huán)境。 結(jié)束語 本文以 AT89C51 系列單片機為核心，用 AT89C51單片機作為控制器件，氣體信號通過氣敏電阻和放大器轉(zhuǎn)換成電信號，再由 ADC0809 轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號，測濃度電路采用橋式電路，濃 度設(shè)定采用按鍵移位式設(shè)定方法，氣體濃度采用氣體傳感器來測量。 此課題的完成需要大量的專業(yè)知識和豐富的實踐經(jīng)驗。 從上面的分析中可以看出，僅僅只是幾個電容和電阻，卻直接影響整個系統(tǒng)的 穩(wěn)定性，抗干擾性甚至直接決定整個系統(tǒng)是否正常工作。 （ 6）調(diào)試程序再按如上操作就能調(diào)試所有功能。 LM386的內(nèi)部電路圖如圖 11所示。因此，電子工程師一般采取用 7段數(shù)碼管 與譯碼器相結(jié)合的方法來解決這個問題。 動態(tài)顯示的特點是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。首先要考慮的是選擇一種敏感技術(shù)，它對目標氣體的閥限制 (TLVthreshold limit value)或最低爆炸限 (LELlower explosive limit)的百分比的檢測要有足夠的靈敏性。主要使用金屬氧化物陶瓷氣敏材料?？捎?5V 電壓編程，而且擦寫時間僅需 10 毫秒 , 僅為 8751/87C51 的擦除時間的百分之一，與8751/87C51 的 12V電壓擦寫相比 , 不易損壞器件 , 沒有兩種電源的要求，改寫時不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。 綜合考慮采用方案二。 本論文針對 AT89C51 單片機在檢測和過程控制方面的應(yīng)用來分析 瓦斯 氣體濃度控制系統(tǒng)。經(jīng)過 20 多年的努力，氣體檢測儀表的敏感元件性能、質(zhì)量有了根本性的改善。 Reports to the police 目 錄 1 引言 ............................................................................ 1 課題研究的目的和意義 ....................................................... 1 國內(nèi)外氣體檢測系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 ................................................. 1 課題研究的內(nèi)容和方案 ....................................................... 2 II 課題研究的內(nèi)容及要求 ................................................. 2 課題研究的總體解決方案 ............................................... 2 2 瓦斯報警器的設(shè)計概述 .........................................