畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANII目錄摘要和關(guān)鍵詞 0.引言 1可燃?xì)怏w報(bào)警器的介紹11可燃?xì)怏w報(bào)警器校準(zhǔn) 11可燃?xì)怏w報(bào)警器的系統(tǒng)選型2可燃?xì)怏w檢測(cè)器的選型 2聲光報(bào)警及繼電器的控制電路的選用 3.硬件設(shè)計(jì)333氣體傳感器（探頭）33主控單元電路 45聲光報(bào)警電路 5繼電器控制電路57錯(cuò)誤未定義書(shū)簽。軟件設(shè)計(jì)78試用結(jié)果 8應(yīng)用與安裝錯(cuò)誤未定義書(shū)簽。產(chǎn)品安裝、應(yīng)用及注意事項(xiàng)9結(jié)語(yǔ) 9參考文獻(xiàn) 9致謝 10可燃?xì)怏w報(bào)警器系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)已成為安全防范領(lǐng)域的熱門(mén)研究課題。采用89c51單片機(jī)進(jìn)行控制，能根據(jù)可燃?xì)怏w檢測(cè)濃度進(jìn)行生光報(bào)警，并且控制相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)。關(guān)鍵詞89c51單片機(jī)；探測(cè)報(bào)警器esignofCombustibleGasAlarmAbstractHowever,oncegasletoutwillnotmerelycausetheenvironmentalpollution,evenwillcausetheemergenceofpoisoning,exploing,eathbyaccient.So,etectingalarmingsystemforcombustiblegashasalreaybecomeahotresearchsubjectofthesafeprecautionfiel.Akinofcombustiblegasalarmwasesigne.Introuctionwasmaetotheworkingprincipleanitssoftwareanhar-wareesign.Thealarmtakegassensorsstableperformanceanparametersastheetector,aopting89c51tocarryoutcontrol,carryingoutauioanlightalarmingbaseontestecombustiblegasancontollingrelevantequipmenttowork,torealizesafetyprotectionKeywors89c51;etectingalarm畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)PAGEPAGE100.引言需要。本設(shè)計(jì)的任務(wù)就是開(kāi)發(fā)一種以性能、參數(shù)穩(wěn)定的氣體傳感器為探測(cè)器并且采用89c51單片機(jī)進(jìn)行控制的可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警器。當(dāng)空氣中有可燃?xì)怏w在揮發(fā)且氣體濃度達(dá)到或超過(guò)設(shè)定值時(shí)，探測(cè)器即產(chǎn)生與空氣中被探測(cè)氣體成線(xiàn)性關(guān)系的電壓信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后傳至控制器并且顯示氣體氣體濃度值1.燃?xì)怏w報(bào)警器的介紹燃?xì)怏w報(bào)警器的分類(lèi)按使用方法分類(lèi):殼體內(nèi)，成為一體式儀器，小巧輕便，易攜帶，泵吸式采樣，可隨時(shí)檢測(cè)。固定一體式可燃?xì)怏w報(bào)交流供電，連續(xù)自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警，大多為擴(kuò)散式采樣。固定分體式可燃?xì)怏w報(bào)警器：傳感器和信號(hào)變送電路組裝在一個(gè)防爆殼體內(nèi)，俗稱(chēng)探頭，安裝在現(xiàn)場(chǎng)。二次儀表也稱(chēng)控制器囊括數(shù)據(jù)處理，顯示器，報(bào)警控制和電源，安裝在控制擴(kuò)散式采樣，二次儀表顯示報(bào)警。按傳感器原理分類(lèi)可燃?xì)怏w檢測(cè)采用該類(lèi)型傳感器。紅外式可燃?xì)怏w報(bào)警器(根據(jù)濾光技術(shù)而定)理，具有抗中毒性好，反映靈敏，關(guān)于大多數(shù)碳?xì)浠衔锒加蟹从?。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。因其反映十分靈敏，故目前廣泛用于測(cè)量氣體的微漏現(xiàn)象。大、溫度填補(bǔ)、線(xiàn)性化，使其成為測(cè)量值。報(bào)警器校準(zhǔn)直接校準(zhǔn)CH480%，50%，10%左右的標(biāo)準(zhǔn)氣體。相關(guān)于校準(zhǔn)種氣體校準(zhǔn)但檢測(cè)另一種氣體的相關(guān)于校準(zhǔn)法，即使用校準(zhǔn)系數(shù)或校準(zhǔn)曲線(xiàn)的方法。供，因此這一方法也有較大的局限。報(bào)警器的應(yīng)用用于監(jiān)測(cè)報(bào)警個(gè)人防護(hù)工作人員進(jìn)人儲(chǔ)藏危險(xiǎn)物品密閉空間、進(jìn)人危險(xiǎn)場(chǎng)所的下水溝、電纜溝或設(shè)備內(nèi)操作時(shí)，應(yīng)攜帶便蒸汽蒸氣[1]報(bào)警器的系統(tǒng)選型))GBl2358的有關(guān)規(guī)則?？扇?xì)怏w檢測(cè)器的選型((關(guān)于電化學(xué)按使用場(chǎng)所的環(huán)境溫度選擇檢測(cè)器和控制器的溫度適應(yīng)范圍。選擇使用電化學(xué)式時(shí)，應(yīng)注意環(huán)根據(jù)檢測(cè)點(diǎn)的數(shù)量選擇單路或多路檢測(cè)報(bào)警器。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況，宜選用非接觸式(磁棒式或遙控式)散口的暢通。吸人式采樣系統(tǒng)等。一般采用擴(kuò)散式檢測(cè)器：因少量泄漏有可能引起嚴(yán)重后果的場(chǎng)所，(級(jí)()有毒氣體釋放源較集中的地點(diǎn)，宜采用單點(diǎn)或多點(diǎn)吸人式檢測(cè)器。采用吸人式有毒氣體檢測(cè)器檢測(cè)可燃性有毒氣體時(shí)，宜選用氣動(dòng)吸入式采樣系統(tǒng)。聲光報(bào)警及繼電器的控制電路的選用檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。(1)聲光報(bào)警及繼電器的控制電路應(yīng)訣別具有以下基本功能：①聲報(bào)警信號(hào)應(yīng)能手動(dòng)消除，再次有報(bào)警信號(hào)輸入時(shí)仍能發(fā)出報(bào)警。②檢測(cè)可燃?xì)怏w的測(cè)量范圍：0—100％可燃?xì)怏w爆炸下限(LEL)。③檢測(cè)誤差：小于±10％。④可燃?xì)怏w報(bào)警設(shè)定值——一級(jí)報(bào)警不大于25％LEL，二級(jí)報(bào)警不大于50％LEL；⑤報(bào)警誤差：設(shè)定值偏差在4-25％以?xún)?nèi)。⑥響應(yīng)時(shí)間：可燃?xì)怏w——擴(kuò)散式小于30s，吸入式小于20s；擴(kuò)散式小于60s，吸入式小于30s。⑦電源電壓發(fā)生氣±10％變化時(shí)，指示報(bào)警精度不得降低。⑧指示報(bào)警器(報(bào)警控制器)應(yīng)具有為消防設(shè)備或聯(lián)鎖保護(hù)用的開(kāi)關(guān)量輸出功能。號(hào)。⑩指示報(bào)警器或報(bào)警器發(fā)出報(bào)警后，即使環(huán)境內(nèi)氣體濃度發(fā)生變化，仍應(yīng)繼續(xù)報(bào)警，只有經(jīng)確認(rèn)并且采取措施后，才停滯報(bào)警。目前國(guó)產(chǎn)壁掛式報(bào)警控器有路，因此在1616以上宜采用柜式儀表盤(pán)安裝，也可按用戶(hù)要求來(lái)選型。報(bào)警系統(tǒng)宜獨(dú)力于進(jìn)程控制系統(tǒng)。若不設(shè)置獨(dú)力的氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，檢測(cè)信號(hào)引入CS統(tǒng)，則應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w報(bào)警器專(zhuān)有的信號(hào)卡件，不與其他信號(hào)混合使用卡件。[2]。硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖1A/轉(zhuǎn)換部分、單片機(jī)、數(shù)碼管顯示部分和聲光報(bào)警部分組成[1]。檢測(cè)電路把泄漏氣體濃度的編號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，根據(jù)氣體濃度和電壓信號(hào)之間的關(guān)于應(yīng)關(guān)系，再關(guān)于該模擬信號(hào)進(jìn)行分析處理，并且經(jīng)過(guò)A/轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)，最后由單片機(jī)LERS—485總線(xiàn)與上位機(jī)進(jìn)行（將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)用戶(hù)[3]。A/轉(zhuǎn)換器LE顯示聲光報(bào)警電單片機(jī)控制排風(fēng)扇繼電電源電磁閥圖1 報(bào)警器系統(tǒng)框圖可燃?xì)怏w檢測(cè)電路氣體傳感器（探頭）MC－1124只感應(yīng)電阻構(gòu)產(chǎn)生微小的電壓差信號(hào)，此信號(hào)與可燃?xì)怏w濃度是成正比的，從而達(dá)到檢測(cè)可燃?xì)怏w濃度的目的。氣體檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)2所示，由氣敏傳感器（探頭和電阻Rw和電阻R2R3組成平衡電橋檢測(cè)電路，電壓信號(hào)訣別從電阻RwLM358的腳反相輸入端和的情況下，在未檢測(cè)到一定濃度的可燃?xì)怏w時(shí)，氣敏傳感器的反映電阻不會(huì)發(fā)生任何反映和變化。這樣從探頭中點(diǎn)取出的電壓信號(hào)也不會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)在輸入端加上+5V電壓時(shí)，經(jīng)過(guò)3個(gè)二極管2-3-V （IN400每個(gè)二極管的壓降約為0.7最后在探頭兩端的電壓約為2.7~2.9此時(shí)運(yùn)放反相端的電壓為1.4V左右，同相端的電壓也應(yīng)為1.4V左右；未探測(cè)到可燃?xì)怏w時(shí)，差動(dòng)運(yùn)算放大器反相端和同相端的輸入信號(hào)電壓差簡(jiǎn)直為零，那么此時(shí)運(yùn)算放大器的輸出端1，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)Rw使輸出電壓信號(hào)也接近于零。當(dāng)氣敏傳感器探測(cè)到一定濃度的可燃?xì)怏w泄露時(shí)，在傳感器元件上催化劑使可燃?xì)怏w進(jìn)行無(wú)焰燃燒，產(chǎn)生熱量使感應(yīng)電阻阻值發(fā)生變化，打破電橋平衡，產(chǎn)生了微小的電壓差信號(hào)，此時(shí)差動(dòng)運(yùn)算放大器同相端3（+）的電壓V3+高于反相端2（–）的電位V，經(jīng)差動(dòng)運(yùn)算放大器放大后輸出的差模電壓信號(hào)為3.5V左右，由公式可算出差動(dòng)運(yùn)算放大器輸出端的電壓值?？扇?xì)怏w的濃度變化時(shí)所關(guān)于應(yīng)輸出電壓的變氣體濃↑——V3+↑——（V3+—V）↑——V0↑，由差動(dòng)運(yùn)算放大器的反相輸入端和同相輸入端輸入信號(hào)訣別為 和 時(shí)輸出電壓[4]2-3-V 2- 3+V400V0

/14003400(V3

V )2

(1)VCCVCC123R21R5RwR1R13R72C12R8R3R64IN+ C2圖2 氣體檢測(cè)電路原理圖主控單元電路隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)因具有集成度高、體積小、速度快、價(jià)格低等特點(diǎn)而在許多領(lǐng)域如從而使這些領(lǐng)域的技術(shù)水平、自動(dòng)化程度大大提高。正因如此國(guó)內(nèi)外多家電子生產(chǎn)廠商把目光投向了單片機(jī)的生產(chǎn)，其中最為著名的當(dāng)數(shù)INTEL公司生產(chǎn)的MCS-51系列單片機(jī)。能較好的單片機(jī)機(jī)型；二是要有較高的性?xún)r(jià)比。本實(shí)驗(yàn)的微處理器采用，主控單元電路如圖3所示。A/轉(zhuǎn)換芯片采用AC0809，AC0809的時(shí)鐘信號(hào)CLK89C51的ALEAC0809端的正脈沖寬度大于250ns，滿(mǎn)足AC0809ALE引腳信號(hào)的要求。檢測(cè)到的氣體濃度信號(hào)及電壓信號(hào)經(jīng)放大，濾波后送到AC0809的模擬量輸入端當(dāng)輸入電壓為5VAC0809輸出數(shù)值為25（FF，因此單片機(jī)最大數(shù)值分辯率為0.0196，0.02V12位的A/轉(zhuǎn)換器，但關(guān)于于報(bào)警器而言這種精度完全滿(mǎn)足要求。根據(jù)所測(cè)的電壓值基本要比標(biāo)準(zhǔn)值偏大AC0809+5VAC08091MΩ，能滿(mǎn)足一般的電壓測(cè)試需要，另外，經(jīng)測(cè)試AC08092~5MHz[6]。聲光報(bào)警及繼電器控制電路聲光報(bào)警電路聲光報(bào)警電路如圖4所示，工作指示燈為綠燈閃爍，其工作狀態(tài)的控制由P1.1來(lái)完成。經(jīng)過(guò)軟件的設(shè)置，從P1.1輸出一方波來(lái)控制三極管VT1的通斷，從而控制工作指示燈的閃爍。當(dāng)泄露氣體的濃度達(dá)到某一值時(shí)，由軟件將P1.3置1，此時(shí)三極管VT3導(dǎo)通，紅色報(bào)警燈亮，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。紅色和蜂鳴器構(gòu)成報(bào)警部分。在電路經(jīng)過(guò)軟件置位P1.2=1時(shí)，黃燈亮表明電路出現(xiàn)故障[7]。繼電器控制電路5所示。該電路由繼電器K1K2，排氣扇，電磁閥等組成。當(dāng)泄露氣體濃度達(dá)到一定值時(shí)，經(jīng)過(guò)軟件將P1.4，P1.51，此時(shí)三極管VT4，VT5均導(dǎo)通，繼電器K1，K2工作，其常開(kāi)觸電閉合，排氣扇工作，進(jìn)行換氣，電磁閥電路接通，將氣體管道關(guān)閉。當(dāng)氣體濃度下降到某P1.4，P1.5VT4，VT5K1，K2停止工作，常開(kāi)觸電斷開(kāi)。關(guān)閉排氣扇和電磁閥電路，排氣扇停滯工作，氣體管道打開(kāi)。指示燈：應(yīng)采3m處清晰可見(jiàn)。電磁繼電1m處的聲壓級(jí)計(jì)權(quán)）70B11585%額定工作電壓條件下，音響器件應(yīng)能發(fā)出聲響。開(kāi)關(guān)和按鍵：開(kāi)關(guān)和按鍵應(yīng)堅(jiān)固、耐用并且清晰的標(biāo)注其功能。探測(cè)器外殼應(yīng)選用不燃燒材料和難燃燒材料（32。Rw wRRU

N N NI I IN N NI I I1 2 3 wR

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HM43 C圖3 主控單元電路圖1綠1綠2黃3紅蜂鳴器VT1VT2VT3R1R2R3R4R5R6P1.1 P1.2 P1.3圖4 聲光報(bào)警電路排氣扇排氣扇電源電磁閥K1K212R1VT4VT5R2P1.4 P1.5圖5繼電器控制電路顯示電路4LE[9]4.軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)以C語(yǔ)言為基礎(chǔ)，可以在執(zhí)行的開(kāi)始和進(jìn)程中，根據(jù)氣體爆炸下限的不同修改報(bào)警臨界值，增大了使用的范圍[10]。系統(tǒng)主程序流程圖如圖6所示。開(kāi)始讓氣敏元件預(yù)熱一段時(shí)間，時(shí)間可以根據(jù)氣敏元件的不同進(jìn)行調(diào)整延時(shí)用循環(huán)程序?qū)崿F(xiàn)，同時(shí)在循環(huán)首位位置訣別使P1.11,0，可實(shí)現(xiàn)綠燈閃爍。在系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)按鍵用P3.2P1.3=（紅燈亮同時(shí)蜂鳴器叫30S以?xún)?nèi)。使P1.11，使綠燈常亮，表示電源處于正常的供電狀態(tài)。從A/轉(zhuǎn)換器讀取轉(zhuǎn)換值與預(yù)先設(shè)定的電壓值進(jìn)行比較，根據(jù)事先建立好的濃度和電壓關(guān)于應(yīng)的關(guān)系：氣體濃度不同時(shí)所關(guān)于應(yīng)的電壓值不同，查找出于濃度所關(guān)于應(yīng)電壓值時(shí)的報(bào)警點(diǎn)。根據(jù)不同的可燃?xì)怏w的爆[11P1.3=（紅燈亮、蜂鳴器叫，同時(shí)置位P1.4=（打開(kāi)排氣扇）和P1.5=（關(guān)閉電磁閥，并且顯示氣體濃度達(dá)真實(shí)90%30s以?xún)?nèi)。設(shè)定一個(gè)電壓值，該電壓值高于氣體濃度所關(guān)于應(yīng)的電壓峰值，該數(shù)值大于或等于報(bào)警峰值時(shí)表示檢測(cè)電路出現(xiàn)故障，這時(shí)置位P1.2=1（黃燈亮，蜂鳴器叫）表示電路出現(xiàn)故障。開(kāi)始開(kāi)始系統(tǒng)初始化Y鍵是否按下？N置P1.3=1，紅燈亮，蜂鳴器叫，響應(yīng)時(shí)間30s置P1.1電源工作正常置P1.3=0，紅燈滅，蜂鳴器5min不響，處于正常監(jiān)視狀態(tài)讀取A/轉(zhuǎn)換器返回與設(shè)定值進(jìn)行比Y該數(shù)≥報(bào)警狀態(tài)？置P1.3=1，P1.4=1，P1.5=1處于報(bào)警狀態(tài)，并且顯示濃度NY該值≥峰值？置警器出現(xiàn)故障N圖6 系統(tǒng)主程序流程圖試用實(shí)驗(yàn)及結(jié)果試用結(jié)果將該裝置置于廚房，開(kāi)機(jī)預(yù)熱3min開(kāi)始報(bào)警，再將裝置移離現(xiàn)場(chǎng)到，約30s后報(bào)警停滯。在正常空氣的廚房中，將裝置開(kāi)機(jī)預(yù)熱3min它將持續(xù)報(bào)警，將它置于窗外，它才能較快恢復(fù)并且停滯報(bào)警。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得到該報(bào)警器具有下述功能：當(dāng)檢測(cè)區(qū)域的可燃濃度達(dá)到報(bào)警設(shè)定值時(shí)報(bào)警器應(yīng)能發(fā)出聲，光報(bào)警信號(hào)報(bào)警器在傳感元件斷路或短路是應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，有鮮明區(qū)別的聲，光故障信號(hào)報(bào)警器應(yīng)關(guān)于聲，光報(bào)警裝置設(shè)置手動(dòng)自檢功能。產(chǎn)品安裝、應(yīng)用及注意事項(xiàng)直流電源；工作電流：100mA；溫度：-10℃~50≥70B/m；報(bào)警濃度：15%LEL；恢復(fù)濃度：8%LEL；穩(wěn)定安裝位置：可燃?xì)怏w報(bào)警器安裝在距氣源半徑15m氣比空氣重，報(bào)警器須安裝在高出地面、3─1、0m處；若用于檢測(cè)天然氣，煤氣時(shí)，因天然氣、煤氣比空氣輕，報(bào)警順須安裝在接近天花板3m在排氣扇、門(mén)窗邊和浴室水汽較大處。工作、測(cè)試及維持程序：接通電源，探測(cè)器時(shí)入自檢狀態(tài)，紅色指示燈電亮一秒，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出“滴”的一聲，表示電路正常工作。然后探測(cè)器進(jìn)入預(yù)熱狀態(tài)，發(fā)光二極管閃爍發(fā)光，約一分鐘后綠色發(fā)光二極管常亮（若探測(cè)器長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有通電，預(yù)熱時(shí)間約3分鐘，電路進(jìn)入穩(wěn)定的工作狀態(tài)。正常工作時(shí)，綠色發(fā)光二極管點(diǎn)亮，電路處于靜止檢測(cè)狀態(tài)。報(bào)警器探測(cè)到可燃?xì)怏w后，紅色發(fā)光二人工檢測(cè)方法：用打火機(jī)測(cè)試法（只放氣體，不點(diǎn)燃，