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基于單片機(jī)的煤氣泄漏報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)_畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-文庫吧資料

2024-09-06 11:59本頁面
  

【正文】 接通過 USB 接口提供 5 伏的電源所以不需要整流橋電路。 電源電路 單片機(jī)的電源電路顧名思義是給單片機(jī)供電的。 STC12C5A60S2 系列單片 機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng) 所謂最小系統(tǒng)是指能進(jìn)行正常工作的最簡單電路。特 別是沿海地區(qū)的電子廠,在不斷向內(nèi)地市場輻射的進(jìn)程中,多數(shù)產(chǎn)品所用的單片機(jī)需求量驟增。因此學(xué)習(xí)單片機(jī)是社會(huì)發(fā)展的必然需求。因此,單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的工程師和科學(xué)家。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置,飛機(jī)上各種儀表的控制,計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通 訊與數(shù)據(jù)傳輸,工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理,廣泛使用的各種智能 IC 卡,民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng),錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制,以及程控玩具、電子寵物等等,這些都離不開單片機(jī)。 單片機(jī)領(lǐng)域前景及發(fā)展?fàn)顩r 隨著電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用, 單片機(jī) 的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛,如儀器儀表、家電、機(jī)電一體化、產(chǎn)品研發(fā)與開發(fā)等行業(yè),都可以是單片機(jī)設(shè)計(jì)人員的就業(yè)、提升、創(chuàng)業(yè)之所。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件, XTAL2 應(yīng)不接。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 沒有外部程序存儲器或雖然有外部數(shù)據(jù)存儲器,但容量不大于 256 字節(jié),不需要高 8位地址時(shí)(在這種情況下,不能通過數(shù)據(jù)地址寄存器 DPTR 讀寫外部數(shù)據(jù)存儲器), P2 口可以作為 I/O 端口使用,這時(shí),“控制”信號為“ 0”;作為輸入口前,同樣需要向鎖存器寫入“ 1”,使反向器輸出低電平。輸出時(shí),寫鎖存器脈沖 CLK 有效,輸出信號經(jīng)內(nèi)部總線至鎖寸器輸入端 D 至反相輸入端 Q 反至 `多路開關(guān)至 V2 柵極至 V2 漏極到輸出端, P0 口是漏極開路輸出,當(dāng)驅(qū)動(dòng)拉電流負(fù)載時(shí),需要外接上拉電阻, P0 口帶有鎖存器,因此具有輸出鎖存器,因此具有輸出鎖存功能。 對于 89C51 芯片來說,它內(nèi)置 了 ROM、 EPROM、 OTP ROM、 Flash ROM,當(dāng)不使用外部存儲器(包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器)時(shí), P0 口可以作為通用的輸入 /輸出端口( I/O)使用。晶振、電容 C1 /C2 及片內(nèi)與非門(作為反饋、放大元件)構(gòu)成了電感三點(diǎn)式振蕩器,振蕩信號頻率與晶振頻率及電容 C C2 的容量有關(guān),但主要由晶振頻率決定。本電路的時(shí)鐘電路采用芯片內(nèi)部的振蕩電路。 /EA—在本 次設(shè)計(jì)中此引腳接高電平,所以按照它的功能特性它將從內(nèi)部程序存儲器讀取指令碼。 /EA 為外部程序存儲器選擇信號,低電平有效。 X2:來自反向振蕩器的輸出。在 FLASH 編程期間,此引腳也用于施加 12V編程電源( VPP)。 /EA 當(dāng) /EA 保持低電平時(shí),則在此期間外部程序存儲器( 0000HFFFFH),不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在由外部程序存儲器取指期間,每 個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止,置位無效。此時(shí), ALE 只有在執(zhí)行 MOVX, MOVC 指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是:每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí),將跳過一個(gè) ALE 脈沖。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。 ALE/PROG:當(dāng)訪問外部存儲器時(shí),地址鎖存允許的輸出電 平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST:復(fù)位輸入。作為輸入,由于外部下拉為低電平, P3 口 將 輸 出 電 流 ( ILL ) 這 是 由 于 上 拉 的 緣 故 。 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。在給出地址 ―1‖時(shí),它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢,當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí), P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口: P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口, P2 口緩沖器可接收,輸出 4 個(gè) TTL門電流,當(dāng) P2 口被寫 ―1‖時(shí),其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。 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。在 FIASH 編程時(shí), P0 口作為原碼輸入口,當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí),P0 輸 出 原 碼 , 此 時(shí) P0 外 部 必 須 被 拉 高。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí),被定義為高阻輸入。 GND:接地。 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊,可稱得上一個(gè)片上系統(tǒng)。 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) STC12C5A60S2 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示。 5% 到177。 5%, 單片機(jī)為 ,誤差為177。 1. 增強(qiáng)型 8051 CPU, 1T,單時(shí)鐘 /機(jī)器周期,指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 2. 工作電壓: STC12C5A60S2 系列工作電壓: ( 5V單片機(jī)) STC12LE5A60S2 系列工作電壓: ( 3V單片機(jī)) 3. 工作頻率范圍: 0~ 35MHz,相當(dāng)于普通 8051 的 0~ 420MHz 4. 用戶應(yīng)用程序空間 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字節(jié) ...... 5. 片上集成 1280 字節(jié) RAM 6. 通用 I/O 口( 36/40/44 個(gè)),復(fù)位后為:準(zhǔn)雙向口 /弱上拉(普通 8051 傳統(tǒng) I/O 口)可設(shè)置成四種模式:準(zhǔn)雙向口 /弱上拉,強(qiáng)推挽 /強(qiáng)上拉,僅為輸入 /高阻,開漏每個(gè) I/O 口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá) 20mA,但整個(gè)芯片最大不超過 120mA。本章主要介紹一些單片機(jī)最小系統(tǒng),顯示電路,傳感器電路 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)簡介 STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘 /機(jī)器周期 (1T)的單片機(jī),是高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī),指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 812 倍。 成品效果圖 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 3 煤氣泄漏檢測報(bào)警裝置的硬件部分設(shè)計(jì) 硬件電路形象的說就是整 個(gè)裝置的框架,硬件電路的設(shè)計(jì),直接影響裝置功能能否實(shí)現(xiàn)。在使用此裝置前,首先設(shè)置好報(bào)警的氣體濃度值,設(shè)置濃度可調(diào),將裝置放置在煤氣容易泄漏的區(qū)域,當(dāng)煤氣或者其他煤氣泄漏的時(shí)候,空氣中氣體濃度超過設(shè)定值時(shí),裝置會(huì)發(fā)出燈光及聲音的報(bào)警。氣敏傳感器是將現(xiàn)場氣體濃度 非電信號轉(zhuǎn)化為電信號;轉(zhuǎn)換電路 是將 完成將 氣體 傳感器輸出的模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。 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。 煤氣泄露報(bào)警器的結(jié)構(gòu) 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。另外由于氣體傳感器需要在加熱狀態(tài)下工作,溫度越高,反應(yīng)越快,響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間就越快。 煤氣泄露報(bào)警系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案 煤氣泄露報(bào)警器工作原理 本論文中的煤氣泄漏報(bào)警器以 STC12C5A60S2 單片機(jī)為控制核 心,采用 MQ2 型電阻式半導(dǎo)體傳感器采集氣體信息。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。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 )。一般連續(xù)使用兩個(gè)月后應(yīng)對傳感器進(jìn)行量程校準(zhǔn),這種經(jīng)常性對傳感器的維護(hù),無形中加大了工作人員的工作量,同時(shí)增加了報(bào)警器的維護(hù)成本。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。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(huì)不斷下降,導(dǎo)致該傳感器最終喪失檢測煙霧的能力。 使用接觸燃燒式氣敏傳感器,其探頭的阻緩及中毒 ,是不可避免的問題。固體電解質(zhì)氣體傳感器主要用于檢測無機(jī)氣體,如O CO H Cl SO2 等。 由于氣體的種類繁多,一種類型的氣體傳感器不可能檢測所有的氣體,通常只能檢測某一種或兩種特定性質(zhì)的氣體。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。未吸收的紅外光由光電探測器測量,產(chǎn)生一個(gè)正比于目標(biāo)氣體濃度的差分信號。 ( 7)紅外傳感器 紅外傳感器通常用兩束紅外光進(jìn)行氣體測量,主光束通過測量元件內(nèi)的目標(biāo)氣體,參考光束通過比較元件內(nèi)的參考?xì)怏w。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。目前國際上絕大部分毒氣檢測采用該類型傳感器。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 (大約兩年 )。 ( 5)電化學(xué)傳感器 電化學(xué)傳感器由膜電極和電解液封裝而成。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。 ( 4)高分子氣體傳感器 利用高分子氣敏材料制作的氣體傳感器近年來得到很大的發(fā)展。 C~400176。 ( 3)接觸燃燒式氣體傳感器 當(dāng)易燃?xì)怏w 接觸這種被催化物覆蓋的傳感器表面時(shí)會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)而燃燒,故得名接觸燃燒式傳感器。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。按照敏感機(jī)理分類,可分為電阻型和非電阻型。自 1962 年半導(dǎo)體金屬氧化物氣體傳感器問世以來,由于具有靈敏度高、響應(yīng)快、輸出信號強(qiáng)、耐久性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜等諸多優(yōu)點(diǎn),得到了廣泛的應(yīng)用。但是,任何一個(gè)完整的氣體傳感器都必須具備以下條件: (1)能選擇性地檢測某種單一氣體,而對共存的其它氣體不響應(yīng)或低 響應(yīng); (2)對被測氣體具有較高的靈敏度,能有效地檢測允許范圍內(nèi)的氣體濃度; (3)對檢測信號響應(yīng)速度快,重復(fù)性好; (4)長期工作穩(wěn)定性好; (5)使用壽命長; (6)制造成本低,使用與維護(hù)方便。 (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。 氣體傳感器介紹 氣體傳感器種類繁多,從檢測原理上可以 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)體氣體傳感器、接觸燃燒氣體傳感器等。氣體傳感器作為煤氣 泄漏報(bào)警器的信號采集部分,是儀表的核心組成部分之一。 氣敏傳感器及單片機(jī)是煤氣 泄漏報(bào)警器 的兩大核心,根 據(jù)報(bào)警器功能的需要,選擇合適、精確、經(jīng)濟(jì)的氣敏傳感器及單片機(jī)芯片是至關(guān)重要的。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。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將從煤氣檢測電路送出的模擬信號轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識別的數(shù)字信號后送入單片機(jī)。沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 2 煤氣泄漏檢測報(bào)警裝置的方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思想 煤氣泄漏檢測報(bào)警裝置是能夠檢測環(huán)境中的可燃性氣體濃度,并具有報(bào)警功能的儀器,儀器的最基本組成部分應(yīng)包括:氣體信號采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路。而 聲光 信號是信息的又一主要載體,如果在這些測量場合能用 聲光信號 直接報(bào)出結(jié)果,將給操作人員帶來極大方便,本文就介紹一種新型的氣敏傳感器測試系統(tǒng) , 從組成、硬件設(shè)計(jì)以及程序流程及代碼等幾方面對其進(jìn)行了 詳細(xì)的 介紹。 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,氣敏傳感器是能夠感知環(huán)境中某種氣體及其濃度的一種敏感器件,它將氣體成分、濃度等有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號,從而可以進(jìn)行檢測。相比之下我國的研究和應(yīng)用比較滯后,特別在產(chǎn)品開發(fā)上亟待加強(qiáng)。能用一種儀器檢測多種不同氣體是氣體檢測儀的發(fā)展趨勢。 家庭用氣體檢測器價(jià)格便宜,使用方便,省空間。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)警新號,如果 是閥門泄漏可啟動(dòng)電磁閥及排氣扇等設(shè)備自動(dòng)排除隱患。 工業(yè)用固定式氣體報(bào)警器是由報(bào)警控制器和探測器組成,控制器可防止于值班室。城市煤氣規(guī)范中規(guī)定地下室,半地下室,地上密閉空間的用氣房間,建筑的管道井,封閉計(jì)量表房等都要安裝煤氣報(bào)警器。民用的通常是獨(dú)立的在住宅中使用的煤氣報(bào)警器,功能簡單。氣體傳感器檢測的氣體有,一氧化碳,二氧化碳,甲烷,氫氣等可燃或者有毒氣體! 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。煤氣泄漏報(bào)警器廣泛應(yīng)用在城市安防、小區(qū)、公司、工廠、學(xué)校、倉庫、化工等眾多領(lǐng)域。煤氣體報(bào)警器的探測煤氣體的傳感器主要是有氧化物半導(dǎo)體、催化燃燒型、熱線型氣體傳感器,還有少量其他類型。 家用煤氣泄漏的檢測與報(bào)警是非常重要的煤氣安全設(shè)備,它是安全使用煤氣的最有一道防線。所以怎樣防止煤氣中毒與爆炸已成為人們的迫切需要 。煤氣專家指出,煤氣泄漏或廢氣排放而大量產(chǎn)生的一氧化碳是煤氣中毒事件的根源,如采用煤氣泄漏報(bào)警器就能得到及時(shí)的警示。 下面是一氧化碳與健康成年人中毒可能發(fā)生的癥狀 50ppm 健康成年人在八小時(shí)內(nèi)能承受的最大濃度 200ppm 23 小時(shí)后輕微頭痛,乏
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