【正文】 時(shí)，傳感器電阻隨天然氣濃度而變化，并將氣體的成份、濃度等信息的變化轉(zhuǎn)換成可以被人員、儀器儀表、計(jì)算機(jī)等利用的信息的裝置。控制系統(tǒng)主要由AT89C51系列單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集電路、傳感器電路、顯示電路、聲光報(bào)警電路、緊急處理電路等部分組成。當(dāng)泄漏的氣體達(dá)到危險(xiǎn)極限值時(shí)報(bào)警器就會發(fā)生鳴響和聲光報(bào)警。.編號：本科畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的室內(nèi)天然氣濃度檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)院 系：信息工程學(xué)院姓 名：***學(xué) 號：0935140102專 業(yè)：通信工程年 級：2009級指導(dǎo)教師：***職 稱：副教授完成日期：2013年5月...摘 要 隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的提高和生活環(huán)境的改善越來越重視。家用智能天然氣檢測報(bào)警系統(tǒng)是預(yù)防天然氣泄漏一種家用的自動(dòng)檢測報(bào)警控制系統(tǒng)，也是一種高靈敏度的氣體探測器，一般都是應(yīng)用高靈敏度的氣敏元件作氣電轉(zhuǎn)換元件，并配以電路和聲光報(bào)警部分組成。通過實(shí)現(xiàn)對A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的采集和聲光的報(bào)警控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)家庭天然氣的檢測與報(bào)警。 氣體傳感器的選型氣體傳感器是指能感受氣體（組分、分壓）并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器，也 俗稱“電子鼻”。例如，在Pt絲上涂敷活性催化劑Rh和Pd等制成的傳感器，具有廣譜特性，即可以檢測各種可燃?xì)怏w。天然氣檢測報(bào)警器主要應(yīng)用在廚房、工廠等易發(fā)生天然氣體泄漏的場所，根據(jù)報(bào)警器檢測氣體的要求，一般選用接觸燃燒式氣敏傳感器和半導(dǎo)體氣敏傳感器。圖31 系統(tǒng)整體電路圖 單片機(jī)模塊的設(shè)計(jì) AT89C51介紹AT89C51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了8為中央處理器和ISP Flash存儲單元，在眾多控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX、MOVC指令時(shí)ALE才起作用。我們在設(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位時(shí)，選用上電復(fù)位。在滿足傳感器電性能要求的前提下，VC和VH可以共用同一個(gè)電源電路。它使用了8個(gè)LED發(fā)光二極管，其中7個(gè)用于顯示字符，1個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)，故稱之為7段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。在本次設(shè)計(jì)中我們選擇了美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)Keil C51。最終產(chǎn)生hex文件，加入Proteus中就可以對單片機(jī)就行仿真了，如圖4所示。天然氣檢測報(bào)警器可保障生產(chǎn)與生活的安全，避免火災(zāi)和爆炸事故以及燃?xì)庵卸镜陌l(fā)生，它是防火、防爆和安全生產(chǎn)所必備的儀器，具有廣闊的市場空間與發(fā)展前景。在人生新的戰(zhàn)場我將牢記“***********************”的校訓(xùn)，本本分分做人，踏踏實(shí)實(shí)做事。 sbit OE=P2^7。 ST=1 delayNOP()。temp=3) { red=0。 } } } void t0(void) interrupt 1 using 0 { CLK=~CLK。 beep=1。 TMOD=0X12。 sbit red=P2^0。在大學(xué)里四年，我各方面都有所成長，這與學(xué)校的培養(yǎng)和各位老師、同學(xué)的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開的。圖52實(shí)時(shí)監(jiān)測天然氣濃度第二步：為了方便居民使用增加系統(tǒng)的應(yīng)用性，本設(shè)計(jì)可以根據(jù)相關(guān)安全規(guī)定和居民所處實(shí)際情況人為的調(diào)整或設(shè)置天然氣檢測報(bào)警閾值。如圖4所示，右鍵單擊Target1選項(xiàng)，然后選擇第一個(gè)選項(xiàng)，進(jìn)而在出現(xiàn)的output選項(xiàng)卡中勾選Creat HEX File選項(xiàng)，即可以在選中的文件夾中編譯后生成HEX文件，如下圖45所示。然后通過對傳感器檢測的氣體濃度信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后傳遞給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將濃度值與報(bào)警限設(shè)定值相比較，如果環(huán)境內(nèi)天然氣濃度值超出安全閾就進(jìn)行報(bào)警和開啟排氣裝置否則繼續(xù)檢測。單片機(jī)本身I/O的驅(qū)動(dòng)能力不是很高，所以對蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)需要加入一個(gè)PNP三極管，這樣能夠使蜂鳴器的聲音更加響亮，起到更好的報(bào)警作用。圖35 半導(dǎo)體氣體傳感器外形結(jié)構(gòu)傳感器的基本測試電路是需要施加2個(gè)電壓：加熱器電壓（VH）和測試電壓（VC）。單片機(jī)系統(tǒng)在上電啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，都需要先復(fù)位。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。而在眾多半導(dǎo)體氣敏傳感器中，本設(shè)計(jì)選用MQ4型氣敏傳感器，這種型號的傳感器具備一般半導(dǎo)體氣敏傳感器靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。大大提高氣體泄漏事故處置的工作效率和安全性，對于控制事故損失具有重要的作用。為了實(shí)現(xiàn)以上功能：系統(tǒng)應(yīng)該具備氣體傳感器、數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)、數(shù)碼顯示、聲光報(bào)警單元、排風(fēng)扇和切斷閥。建筑和天然氣的相關(guān)規(guī)范和法規(guī)也推薦使用民用天然氣檢測報(bào)警系統(tǒng)。每一棟居民樓也被天然氣“籠罩”，伴之而來的是天然氣泄漏引發(fā)的的爆炸、火災(zāi)等事故也時(shí)有發(fā)生。本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)家庭天然氣泄漏的檢測與報(bào)警，系統(tǒng)主要以半導(dǎo)體氣體傳感器為研究對象，以單片機(jī)為核心構(gòu)成一個(gè)具備數(shù)據(jù)采集、對象控制、結(jié)果顯示等功能的完整系統(tǒng)。因此，國外燃?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)，美國在1996年—2002年就天然氣報(bào)警器的年均增長率為27％～30％。方案二:可以通過傳感器感知信號多級放大電路，并用電位器調(diào)節(jié)得到固定的電壓值，當(dāng)?shù)玫教烊粴庑盘枙r(shí)，電阻值立刻變小，放大器的放大倍數(shù)增加，電壓也就隨著增加，驅(qū)動(dòng)三極管導(dǎo)通報(bào)警電路。由此可見，氣體傳感器的選型是非常重要的。通過電極間連接的電阻器，與被測氣濃度成正比的電流會在正極與負(fù)極間流動(dòng)。當(dāng)懷疑檢測環(huán)境中存在這些物質(zhì)時(shí)，經(jīng)常對探頭進(jìn)行標(biāo)定，是必須且有效的辦法。GND：接地。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。51單片機(jī)復(fù)位電路如下圖34所示。 AC or DC負(fù)載電阻RL可調(diào)標(biāo)準(zhǔn)條件下元件特性加熱電阻RH313（室溫）敏感體表面電阻RS2k20 k在5000ppmCH4靈敏度SRs (在空氣中) / Rs (5000 ppm甲烷) ≥5標(biāo)準(zhǔn)測試條件溫度、濕度20 o C2 o C；65% RH標(biāo)準(zhǔn)測試電路VC： 177。發(fā)光管暗的時(shí)候，電流是從電源正——上拉電阻——P口，這時(shí)LED無電流流過，P口為低電位，限流電阻上流過電流全部從P口流入。編寫完畢以后選擇“保存”。其仿真具體步驟如下：(1)畫出仿真電路圖如圖47所示，在proteus中畫出了電路圖，在正常情況下綠燈亮，此時(shí)天然氣濃度未超過安全閾，然后通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值變化來模擬反映出MQ4傳感器接收到的外界天然氣濃度的變化情況。它的靈敏度適中，具有響應(yīng)與恢復(fù)特性好，長期工作穩(wěn)定性、重現(xiàn)性、不易受環(huán)境影響及抗溫濕度影響等優(yōu)點(diǎn)。_nop_()。 red=1。 temp=(float)getdata*()。 if(temp0amp。temp=2) { green=0。 delayNOP()。 ST=0。} 。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)。圖47 仿真電路原理圖圖48 天然氣濃度正常時(shí)仿真圖圖49 天然氣濃度泄漏時(shí)仿真圖..5 軟件與硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試 硬件總體連接前面的第三、四章分別介紹了基于單片機(jī)的室內(nèi)天然氣濃度檢測的硬件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，本章將進(jìn)行軟件與硬件的聯(lián)機(jī)調(diào)試。此時(shí)鼠標(biāo)在屏幕左邊的Source Group1文件夾圖標(biāo)上右擊彈出菜單，在這里可以做在項(xiàng)目中增加減少文件等操作。圖39 共陽極七段顯示器的結(jié)構(gòu)本設(shè)計(jì)通過觀察LED數(shù)碼顯示器顯示天然氣濃度值，判斷天然氣濃度值是否超過安全閾，如果超過，啟動(dòng)