【正文】 檢測三個不同的房間也可以用來檢測同一個房間三個不同的方位。系統(tǒng)框圖如圖 所示。為了保證整個系統(tǒng)可靠的運行，設計中必須明確三大部分的實際聯(lián)系：以單片機為中心，其他各大模塊一一展開。整個報警器由三個部分組成，分為三大模塊：濃度檢測及顯示模塊、主控模塊和報警及事故處理模塊。在此系統(tǒng)中，檢測信號進入單片機進行運 算處理，控制外圍電路。 單片機應用系統(tǒng)三個層次的關系如 圖 : 圖 單片機應用系統(tǒng)三個層次的關系 （注：該圖應自己繪制，不要現(xiàn)成圖片?。? 以此理解，程控一氧化碳報警器同樣具有單片機應用系統(tǒng)的三個層次。 (3)單片機應用系統(tǒng)：指能滿足嵌入對象要求的全部電路系統(tǒng)。 (1)單片機：通常指應用系統(tǒng)主處理機，即所選擇的單片機器件。單片機是完全按嵌入式系統(tǒng)要求設計的單芯片形態(tài)應用系統(tǒng)，能滿足面對控制對象、應用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場的可靠運行及非凡的控制品質等要求，是發(fā)展最快、品種最多、數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)。如對外部信息的捕捉、對控制對象實時控制和有突出控制功能的指令系統(tǒng) (I/O 控制、位操作和轉移指 令等 )。 (3)能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中可靠運行的品質。如傳感信號輸入、人機交互操作 ,伺服驅動等。嵌入式系統(tǒng)一般分為四種 :工控機，通用 CPU 模塊，嵌入式微機處理，單片機。它是單片機在系統(tǒng)檢測以及工程控制方面的應用，是典型的 嵌入式系統(tǒng)。鑒于對以上三個方案的對比分析，方案三最符合設計要求，所以我選擇使用方案三來設計本次畢業(yè)設計的主體電路。具體電路設計將在下文中給出。 方案三： 采用 TP2 型傳感器，采用三路巡回檢測的方法檢測房間氣體濃度，將檢測的到濃度結果通過運算放大器放大后送入 模 /數(shù)芯片中進行模 — 數(shù)轉換，利用 MCS－ 51單片機控制聲音報警以及控制 電磁閥和排風扇，并且將氣體傳感器檢測到的濃度值在LED 數(shù)碼顯示管上 顯示出來。 (4) 高濕高溫對傳感器的影響：根據(jù)測試結果表明，此傳感器可承受 96%RH 相對濕度、 70℃的環(huán)境條件，但基電平升高。用它做成的報警器完全可以達到UL2034 標準，不需溫、濕度補償。特 將此傳感器介紹如下： (1) 特點： TP2高溫型一氧化碳傳感器由 SnO2多晶體及適當添加混合劑燒結而成。現(xiàn)今傳感器技術的飛速發(fā)展，設計出了性能更佳，使用范圍更廣的氣體傳感器。單單采用此種方法并不能更好的提高測量性能，還需要加以軟件補償。 由于此次課題要求采用三路巡回檢測，如果采用本方案那么就需要 6 個特性相同的一氧化碳氣體傳感器（ 3個密封檢測氣體濃度，另外 3 個做補償）， 為了達到更好的溫度修正效果，往往需要傳感器廠家的配合，在生產(chǎn)時對傳感器進行成對生產(chǎn)，以保證傳感器特性的一致性。 方案二： 采用雙 傳感器，采用相互補償?shù)姆椒z測房間氣體濃度，將檢測的到濃度結果通過運算放大器放大后送入模 /數(shù)芯片中進行模 — 數(shù)轉換，利用 MCS－ 51 單片機控制聲音報警以及控制電磁閥和排風扇，并且將氣體傳感器檢測到的濃度值在 LED 數(shù)碼顯示管上顯示出來。這樣的補償方式，不僅能較好地擬合氣體傳感器的靜態(tài)溫度特性，而且對傳感器的動態(tài)溫度響應也能同步實現(xiàn)補償 [12]。該方式較為復雜，對特性離散的傳感器，擬合效果差。所謂硬件補償是指直接使用溫度傳感器在電路中對氣體傳感器進行補償，這種方式雖然簡單，但只有在溫0limx y dyS x dx?? ???? 度傳感器和氣體傳感器的溫度特性一致時，才能很好地補償；很難實現(xiàn)寬范圍的氣體傳感器和溫度傳感器的特性匹配。那么 主要考慮如何有效實現(xiàn)傳感器的溫度補償。 氣體傳感器特性總是會受到環(huán)境溫度、濕度的影響而變化，氣體報警器要能夠有效實現(xiàn)對環(huán)境氣氛的監(jiān)控，有效避免誤報、漏報，提高測量的準確性，必須對氣體傳感器進行有效的溫、濕度補償和修正。通常應用時，都忽略氣體傳感器的動態(tài)特性，根據(jù)其靜態(tài)溫度響應靈敏度，采取一定的措施對其進行補償。動態(tài)特性的輸入與輸出關系不是一個常數(shù)，而是時間的函數(shù)，隨時間的變化而變化，因此常用 傳遞函數(shù) 表征。 （ 21） 動態(tài)特性是氣體傳感器的特有問題，反映氣體傳感器對隨時間變化的輸入響應特性。 靜態(tài)特性通常反映在靈敏度上。在一段短時間內可能很穩(wěn)定，而在一段較長時間內則可能有緩慢起伏，或呈周期性的脈動變化，甚至出現(xiàn)突變的尖峰。采用單個傳感器檢測房間氣體濃度是不合適的。 方案一 ： 采用單個傳感器檢測房間氣體濃度，將檢測的到濃度結果通過運算放大器放大后送入 模 /數(shù)芯片中進行模 — 數(shù)轉換，利用 MCS－ 51 單片機控制聲音報警以及控制電磁閥和排風扇，并且將氣體傳感器檢測到的濃度值在 LED 數(shù)碼顯示管上顯示出來 。 根據(jù)對上面設計系統(tǒng)的分析，我們得到該設計思想框圖如下圖 所示： 圖 設計思想框圖 將上述設計思想結合設計要求總結為：程控一氧化碳報警器采用三路巡回檢測的方法，通過高溫一氧化碳氣體傳感器檢測房間氣體濃度，檢測結果經(jīng)過高精度運放器放大后送入 ADC0809 模 /數(shù)芯片中進行模 — 數(shù)轉換；利用單片機進行控制，控制聲音報警以及控制 電磁閥和排風扇，并且將氣體傳感器檢測到的濃度值在 LED 數(shù)碼顯示管上顯示出來。 ④ 信號響應可以考慮采用排風扇調節(jié)房間中一氧化碳氣體濃度，并且需要對電磁閥進行控制，實現(xiàn)一氧化碳氣體的排出量。 ② 信號處理部分應該根據(jù)實際情況選用 電荷放大 ，或 比較器 等裝置，這部分電路將包含在傳感器接口電路中。 ④ 信號響應是通過事故處理部分和顯示部分實現(xiàn)控制部分的要求。 ② 信號處理部分是將接收部分得到的電壓或電流等變化進行必要的放大，為后一部分信號控制提供準備。 初始方案 本設計擬按以下思路展開研究： （ 1） 根據(jù)該設計要實現(xiàn)的基本功能，設計大致應該分為 信號接收 ， 信號處理 ， 信號控制 和 信號響應 四個部分。 （ 2） 在非正常工作狀態(tài)下 ， 當室內一氧化碳的濃度達到 100ppm 時系統(tǒng)應啟動音樂報警 ， 若 2min 報警無效 ， 系統(tǒng)應啟動排風扇進行通風排氣、關 閉電磁閥切斷氣源。 設計要求 設計的報警器應實現(xiàn)如下功能：報警器需在一氧化碳 濃度達到 100ppm 時系統(tǒng)應啟動報警， 2min 報警無效后系統(tǒng)應啟動排風扇進行通風排氣、關閉電磁閥切斷氣源；系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)后 ,先啟動排風扇進行通風 ,然后啟動電磁閥供給煤氣。它包括對各種元器件的功能和接法的了解，以及對各種元器件的選擇和設計方案的選擇。 硬件設計是通過對設計要求的分析，對各種元器件的了解，而得出分立元件與集成塊的某些連接方法，以達到設計的功能要求。最后在制 作完成硬件電路板后要調試出設計要求的功能。要對程序進行多次調試，分塊編程。在解決這一問題的過程中，需要查閱大量資料，結合所學知識，向老師獲取幫助。事故處理模塊主要由蜂鳴器和排氣扇等組成，這個模塊是對燃氣濃度過高的時候進行緊急處理。濃度檢測模塊主要由燃氣傳感器組成，它是整個系統(tǒng)中最關鍵的元件。這也是在設計過程中需要解決的最關鍵的問題。 系統(tǒng)設計 主要任務 本文利用單片機電路制作程控一氧化碳報警器。 （ 3）能起到預防 一氧化碳 中毒的效果，使人們高枕無憂。因此，本次設計所面對的是廣大居民，其優(yōu)點在于： （ 1）成本低廉并能對 一氧化碳 準確報警。 課題研究的目的及意義 設計出性能更加可靠，經(jīng)濟實惠的程控一氧化碳報警器。這就要求了一氧化碳傳感器性能必須符合這個條件，高精度 的傳感器是系統(tǒng)的靈魂。但是，報警器中的其它電子元件的壽命都是有限，先進國家也規(guī)定燃氣報警器的有效期最多為五年。 選擇一款優(yōu)質的燃氣報警器，首先要選擇質量過關的傳感器。當氣體傳感器遇到燃氣時，傳感器電阻隨燃氣濃度而變化，隨之產(chǎn)生電信號，供燃氣報警器后級線路處理。有的報警器在報警時可自動關閉燃氣閥門，以防燃氣繼續(xù)泄漏。 報警器為居民家庭用的燃氣報警器 ,一般安裝在廚房，遇燃氣泄漏時，報警器可發(fā)出聲光報警，或同時伴有數(shù)字顯示，同時聯(lián)動外部設備。 一氧化碳報警器的概述 首先我們應對國家標準規(guī)定的燃氣報警器的種類有所了解。 由于發(fā)生一氧化碳中毒 事件的普遍性和隱蔽性，迫切需要一種能夠很好的監(jiān)控室內 一氧化碳濃度的儀器，并且在一氧化碳濃度過高時能夠采取相關措施防止火災的發(fā)生，保護人們的生命財產(chǎn)安全。當碳物質燃燒不完全時，可產(chǎn)生 CO，如人體短時間內吸入較高濃度的 CO，或濃度雖低，但吸時間較長，均可造成急性中毒。隨著城市燃氣化的擴大，我國已有北京市、遼寧省、黑龍江省、山西省、哈爾濱市、青島市、大連等省市相繼發(fā)布燃氣安全管理文件，做到政府立法和百姓自身提高安全保護意識有機結 合。 日本早在 1980 年 1 月開始實行安裝城市煤氣、液化石油氣報警器的法規(guī)， 1986年 5 月日本通產(chǎn)省又實施了安全器具普及促進基本方針。目前常用的有感煙、感溫和可燃氣體火災報 警器。為了使燃氣更好地造福于民，造福于社會，減少并杜絕各種因燃氣泄漏而引發(fā)的爆炸及火災事故，各燃氣使用單位及居民用戶選擇一種適合的燃氣報警器實為必要之舉。 城市燃氣的 普及與應用無疑對改善城市的環(huán)境質量和提高居民的生活質量發(fā)揮了巨大的作用。 2021年黨中央國務院提出“西部大開發(fā)”的重大戰(zhàn)略部署，特別是 2021年“西氣東輸”第一期工程正式開工，這無疑為發(fā)展西部地區(qū)的燃氣產(chǎn)業(yè)帶來歷史性的機遇。 以“西氣東輸”工程為開端的大規(guī)模天然氣利用工程的實施，意味我國城市燃氣將大踏步地進入“天然氣時代”。 1 緒 論 課題背景 隨著國家經(jīng)濟的提高，現(xiàn)代化、智能化的多功能建筑越來越多，對建筑的防火安全設計要求也愈來愈高。本人在此次設計中主要擔任了系統(tǒng)的硬件電路圖的設計、硬件的焊接和調試、軟件的設計、以及各個芯片資料查找與整理等工作。而此時采用單片機來實現(xiàn)一氧化碳報警不僅具有采集控制方便、簡單、靈活等優(yōu)點，而且可以大幅度提高采集點的技術指標，從而大大提高系統(tǒng)的可利用性。為了能減少事故的發(fā)生，提醒人們注意，迫切需要一氧化碳報警設備。 本文的一氧化碳報警器就是單片機應用系統(tǒng)的一種典型應用，要求能夠檢測一氧化碳氣體濃度，并且在氣體濃度超過給定值時能采取相關措施。在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是自動化生產(chǎn)過程中，用各種傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，如溫度、壓力、流量、 PH值等，以便使設備工作在最佳狀態(tài)，產(chǎn)品達到最好的質量。狹義上講，傳感器就是能將外界信息轉換成電信號的裝置。 實現(xiàn)氣體濃度檢測離不開高性能的氣體傳感器。單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)過程一般包括系統(tǒng)的總體設計、硬件設計、軟件設計和系統(tǒng)調試幾個階段。只有系統(tǒng)硬件和軟件緊密配合、協(xié)調一致，才可能組 成高性能的單片機應用系統(tǒng)。單片機應用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。 引 言 ............................................................................................................... 3 1 緒 論 ........................................................................................................... 4 課題背景 ............................................................................................................................ 4 一氧化碳報警器的概述 .................................................................................................... 5 課題研究的目的及意義 .................................................................................................... 5 系統(tǒng)設計主要任務 ....................