【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 考慮之后，放棄方案一，采用方案二用燃?xì)鈧鞲衅髯鳛橹鱾鞲衅鳌?制定詳細(xì)方案首先是燃?xì)鈧鞲衅鞯倪x型，燃?xì)鈧鞲衅鞯姆N類很多，針對(duì)不同氣體的，不同場(chǎng)合各種精度的型號(hào)和生產(chǎn)廠商，更是數(shù)不勝數(shù)。氣體從原理上可以分為三大類：(1) 利用物理化學(xué)性質(zhì)的氣體傳感器:如半導(dǎo)體、催化燃燒等。(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。(3) 利用電化學(xué)性質(zhì)的氣體傳感器:如電流型、電勢(shì)型等。一般工業(yè)氣體傳感器分類：【1】這種類型的傳感器在氣體傳感器中約占60%，根據(jù)其機(jī)理分為電導(dǎo)型和非電導(dǎo)型，電導(dǎo)型中又分為表面型和容積控制型，表1示出各種半導(dǎo)體傳感器。(1)SnO2半導(dǎo)體是典型的表面型氣敏元件，其傳感原理是SnO2為n型半導(dǎo)體材料。當(dāng)施加電壓時(shí)，半導(dǎo)體材科溫度升高，被吸附的氧接受了半導(dǎo)體中的電子形成了O2或O2原性氣體HCO、CH4存在時(shí)，使半導(dǎo)體表面電阻下降，電導(dǎo)上升，電導(dǎo)變化與氣體濃度成比倒。NiO為P型半導(dǎo)體，氧化性氣體使電導(dǎo)下降，對(duì)O2敏感。ZnO半導(dǎo)體傳感器也屬于此種類型。半導(dǎo)體氣體傳感器，表面敏感型傳感材料為SnO2+Pd、ZnO十Pt、AgO、V20金屬酞青、P—SnO2。表面敏感型氣體傳感器可檢測(cè)氣體為各種可燃性氣體C0、NO2氟利昂。傳感材料Pt—SnO2的氣體傳感器可檢測(cè)氣體為可燃性氣體CO、HCH4。、la1SSrxCOO8和TiOCoOMgO—SnO2體傳感器可檢測(cè)氣體為各種可燃性氣體C0、NO2氟利昂。傳感材料Pt—SnO2容積控制型半導(dǎo)體氣體傳感器可檢測(cè)氣體為液化石油氣、酒精、空燃比控制、燃燒爐氣尾氣。（2)容積控制型的是晶格缺陷變化導(dǎo)致電孕率變化，電導(dǎo)變化與氣體濃度成比例關(guān)系。Fe2OTiO2屬于此種，對(duì)可燃性氣體敏感。（3)熱線性傳感器，是利用熱導(dǎo)率變化的半導(dǎo)體傳感器，又稱熱線性半導(dǎo)體傳感器，是在Pt絲線圈上涂敷SnO2層，Pt絲除起加熱作用外，還有檢測(cè)溫度變化的功能。施加電壓半導(dǎo)體變熱，表面吸氧，使自由電子濃度下降，可燃性氣體存在時(shí)，由于燃燒耗掉氧自由電子濃度增大，導(dǎo)熱率隨自由電子濃度增加而增大，散熱率相應(yīng)增高，使Pt絲溫度下降，阻值減小，Pt絲阻值變化與氣體濃度為線性關(guān)系。這種傳感器體積小、穩(wěn)定、抗毒，可檢測(cè)低濃度氣體，在可燃?xì)怏w檢測(cè)中有重要作用。(4)非電導(dǎo)型的FET場(chǎng)效應(yīng)晶體管氣體傳感器，Pd—FET．場(chǎng)效應(yīng)晶體管傳感器，利用Pd吸收Hz并擴(kuò)散達(dá)到半導(dǎo)體si和Pd的界面，減少Pd的功函，這種對(duì)HCO敏感。非電導(dǎo)型FET場(chǎng)效應(yīng)晶體管氣體傳感器體積小，便于集成化，多功能，是具有發(fā)展前途的氣體傳感器。這種傳感器元件為離子對(duì)固體電解質(zhì)隔膜傳導(dǎo)，稱為電化學(xué)池，分為陽(yáng)離子傳導(dǎo)和陰離子傳導(dǎo)，是選擇性強(qiáng)的傳感器，研究較多達(dá)到實(shí)用化的是氧化鋯固體電解質(zhì)傳感器，其機(jī)理是利用隔膜兩側(cè)兩個(gè)電池之間的電位差等于濃差電池的電勢(shì)。穩(wěn)定的氧化鉻固體電解質(zhì)傳感器已成功地應(yīng)用于鋼水中氧的測(cè)定和發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比成分測(cè)量等。為彌補(bǔ)固體電解質(zhì)導(dǎo)電的不足，近幾年來(lái)在固態(tài)電解質(zhì)上燕鍍一層氣體敏膜，把圍周環(huán)境中存在的氣體分子數(shù)量和介質(zhì)中可移動(dòng)的粒子數(shù)量聯(lián)系起來(lái)。接觸燃燒式傳感器適用于可燃性氣HCO、CH4的檢測(cè)?？扇?xì)怏w接觸表面催化劑Pt、Pd時(shí)燃燒、破熱，燃燒熱與氣體濃富有關(guān)。這類傳感器的應(yīng)用面廣、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好，缺點(diǎn)是選擇性差。4．電化學(xué)傳感器電化學(xué)方式的氣體傳感器常用的有兩種(1)恒電位電解式傳感器是將被測(cè)氣體在特定電場(chǎng)下電離，由流經(jīng)的電解電流測(cè)出氣體濃度，這種傳感器靈敏度高，改變電位可選擇的檢洌氣體，對(duì)毒性氣體檢測(cè)有重要作用。(2)原電池式氣體傳感器在KOH電解質(zhì)溶液中，Pt—Pb或Ag—Pb電極構(gòu)成電池，已成功用于檢測(cè)O2，其靈敏度高，缺點(diǎn)是透水逸散吸潮，電極易中毒?！　?．光學(xué)氣體傳感囂（1)直接吸收式氣體傳感器紅外線氣體傳感器是典型的吸收式光學(xué)氣體傳感器，是根據(jù)氣體分別具有各自固有的光譜吸收譜檢測(cè)氣體成分，非分散紅外吸收光譜對(duì)SOCO、CONO等氣體具有較高的靈敏度。另外紫外吸收、非分散紫外線吸收、相關(guān)分光、二次導(dǎo)數(shù)、自調(diào)制光吸收法對(duì)NO、NO2SOCH(CH4)等氣體具有較高的靈敏度。(2)光反應(yīng)氣體傳感器是利用氣體反應(yīng)產(chǎn)生色變引起光強(qiáng)度吸收等光學(xué)特性改變，傳感元件是理想的，但是氣體光感變化受到限制，傳感器的自由度小。(3)氣體光學(xué)特性的新傳感器光導(dǎo)纖維溫度傳感器為這種類型，在光纖頂端涂敷觸媒與氣體反應(yīng)、發(fā)熱。溫度改變，導(dǎo)致光纖溫度改變。利用光纖測(cè)溫已達(dá)到實(shí)用化程度，檢測(cè)氣體也是成功的。此外，利用其它物理量變化測(cè)量氣體成分的傳感器在不斷開(kāi)發(fā)，如聲表面波傳感器檢測(cè)SONOH2S、NHH2等氣體也有較高的靈敏度。在我們方案才用到的是利用物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)的MQ2可燃?xì)怏w傳感器，對(duì)一氧化碳、甲烷，液化石油氣具有很高的靈敏度和良好的選擇性。具有長(zhǎng)期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，較大的電信號(hào)輸出。應(yīng)用于家庭和生產(chǎn)環(huán)境下的一氧化碳探測(cè)裝置，適宜于一氧化碳、煤氣，液化石油氣等的探測(cè)。我們用來(lái)檢測(cè)天然氣，工作很穩(wěn)定。在天然氣自動(dòng)通斷裝置的設(shè)計(jì)中，單片機(jī)是儀表的核心部件。它一方面接收傳感器檢測(cè)到的可燃性氣體濃度所對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)，另一方面要對(duì)這一信號(hào)進(jìn)行處理，控制報(bào)警、控制電路進(jìn)行相應(yīng)操作，與此同時(shí)判斷是否收到外部中斷請(qǐng)求。在單片機(jī)所實(shí)現(xiàn)的這些功能中，特別是信號(hào)處理部分，需要單片機(jī)有較快的運(yùn)行速度，才能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)氣體濃度做出快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)，進(jìn)行相應(yīng)的處理。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。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。首先，可燃性氣體濃度信號(hào)通過(guò)MQ2氣體傳感器將可燃性氣體濃度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)前置放大電路后，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，輸出一個(gè)適合單片機(jī)接收的電壓信號(hào)，然后，送入STC89C52中，線性化數(shù)據(jù)處理后，將電壓信號(hào)運(yùn)算成對(duì)應(yīng)的數(shù)值，通過(guò)LCD1602顯示。當(dāng)檢測(cè)到的可燃性氣體濃度超出上限報(bào)警設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)首先進(jìn)行自動(dòng)處理，排除險(xiǎn)情，具體是控制電磁閥，關(guān)閉電磁閥，即天然氣總閥，然后開(kāi)啟排風(fēng)扇，監(jiān)測(cè)濃度，如果濃度在自動(dòng)控制作用下，有效下降到安全范圍內(nèi)，單片機(jī)不做報(bào)警處理，僅作顯示提示。當(dāng)單片機(jī)自動(dòng)處理過(guò)后，天然氣濃度仍然無(wú)法有效控制，單片機(jī)即做報(bào)警處理，提醒人工干預(yù)。直到手動(dòng)關(guān)閉警報(bào)。在日常使用過(guò)程中，單片機(jī)的按鍵可以手動(dòng)控制電磁閥的通斷和排氣扇的開(kāi)關(guān)，應(yīng)用在正常用氣和排氣通風(fēng)的場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為主控制器的天然氣及其他烷類氣體檢測(cè)控制處理報(bào)警的裝置，設(shè)計(jì)主要完成以下任務(wù)：（1） 對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行方案的認(rèn)證，系統(tǒng)的整體規(guī)劃和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（二）以STC89C52作為主控制器，進(jìn)行硬件電路的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，完善功能，主要電路分為，傳感器電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)接口電路、聲光報(bào)警電路、1602顯示電路、EN28J60網(wǎng)絡(luò)模塊、氣閥通風(fēng)扇控制電路七個(gè)部分。（三）程序的編寫(xiě)，分模塊的編寫(xiě)程序，繪制主程序和子程序的流程圖，加入詳細(xì)的文字注釋，便于調(diào)試和后期功能的刪增。（四）按照設(shè)計(jì)要求，完成硬件電路，燒錄程序，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能。第三章 硬件電路 STC89C52最小系統(tǒng)STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。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。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。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案【1】。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能:8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。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?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。，STC89C52主要性能有以下幾點(diǎn)：(1) 與MCS51單片機(jī)產(chǎn)品兼容，方便移植程序(2) ROM是MCS51系列2倍，8K可編程系統(tǒng)空間(3) 1000次擦寫(xiě)周期(4) 全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz(5) 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器，有效保證程序的安全(6) 4組，8位共32個(gè)可編程I/O口線(7) 三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(8) 八個(gè)中斷源全雙工UART串行通道(9) 低功耗空閑和掉電模式，掉電后中斷可喚醒(10) 看門(mén)狗定時(shí)器(11) 雙數(shù)據(jù)指針89C52單片機(jī)接口說(shuō)明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一