家用煤氣報(bào)警器硬件設(shè)計(jì)(論文).doc

東莞理工學(xué)院城市學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：家用煤氣泄漏報(bào)警控制器硬件設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：徐向文學(xué)號(hào)：200548073225系別：計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系專業(yè)班級(jí)：05電子信息工程(2)班指導(dǎo)教師姓名及職稱：劉林泉高級(jí)工程師起止時(shí)間:2009年3月2009年6月摘要當(dāng)今社會(huì)上，出現(xiàn)了許多煤氣報(bào)警器，而這些產(chǎn)品大都是針對(duì)煤氣的泄漏所做出的相應(yīng)的報(bào)警，即為家庭式。但是隨著社會(huì)的發(fā)展，煤氣報(bào)警器也在發(fā)展。微機(jī)控制技術(shù)、傳感器在工業(yè)控制、機(jī)電一體化、智能儀表、通信、家用電器等方面得到了廣泛應(yīng)用，顯著提高了各種設(shè)備的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度。因此對(duì)這些原理和結(jié)構(gòu)我們就需要很好的了解并掌握。煤氣報(bào)警系統(tǒng)采用了RCM5700為系統(tǒng)的CPU，通過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)家用煤氣的控制功能，由NG-CO-001電化學(xué)一氧化碳?xì)怏w傳感器對(duì)煤氣進(jìn)行檢測(cè)，將所得的濃度值與設(shè)定濃度值相比較得到偏差。通過(guò)對(duì)偏差信號(hào)的處理獲得控制信號(hào)，去調(diào)節(jié)煤氣出氣閥的通斷，四個(gè)單元的煤氣濃度對(duì)應(yīng)模擬量利用A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并加入了鍵盤輸入，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)家用煤氣漏氣的控制。整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)合理，性能安全可靠。關(guān)鍵詞：電位器采樣報(bào)警臨界值煤氣濃度AbstractInthecurrentsociety,alotofcoalgasalarmshaveappeared,andtheseproductsaremostlytolettingoutcorrespondingalarmsmadeofcoalgas,itisfamily.Butwiththedevelopmentofsociety,coalgasalarmdeveloptoo.Microcomputercontroltechnology,sensorsintheindustrialcontrol,mechatronics,smartinstrumentation,communications,householdappliances,etc.hasbeenwidelyapplied,significantlyimprovedthetechnologicallevelofequipmentanddegreeofautomation.Thusthestructureoftheseprinciplesandweneedtounderstandandgraspthegood.CoalgaswarningsystemadoptRCM5700computerCPUofsystem,Designarealizationthroughasinglesliceofmachinesystemtothecontrolfunctionofhousehold-usecoalgas.TheNG-CO-001electricitychemistrycarbonmonoxideairspreadsafeelingmachinetocarryonanexaminationtothecoalgasandcomparesdensityvalueandenactmentdensityvaluegainingtogetdeviation,theprocessingthatpassestothedeviationsignalacquirescontrolsignalandregulatecoalgastogiveventtoangertheofvalvebreak.fourcoalgasdensitycorrespondinganalogquantityofunitutilizeA/Dpersonwhochangesfigureinto,andhasjoinedkeyin,carryoutthecontrolthatleaksairtothehousehold-usecoalgasthus.Thehardwarecircuitofthewholesystemisreasonableindesign,performanceissafeandreliable.Keyword:Theelectricpotentialdevicesampl目錄1、緒論.11.1、課題研究的背景.11.2、課題研究的目的.11.3、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài).21.4、系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本內(nèi)容.42、系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ).62.1、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案與選擇.62.2、MINICORE芯片選擇.82.3、一氧化碳傳感器的選擇.162.4、儀表放大器的選擇.222.5、A/D轉(zhuǎn)換器選擇.243、基于RCM5700的系統(tǒng)電路設(shè)計(jì).253.1、系統(tǒng)硬件電路總體設(shè)計(jì).253.2、信號(hào)采集放大電路的設(shè)計(jì).273.3、運(yùn)放電路及A/D轉(zhuǎn)換電路.293.4、RCM5700內(nèi)置看門狗的利用.313.5、通信接口電路設(shè)計(jì).333.6、電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì).354、系統(tǒng)電路調(diào)試.354.1、模塊的連通性調(diào)試.364.2、系統(tǒng)各硬件的檢測(cè)及控制性調(diào)試.364.3、系統(tǒng)主控硬件的通信性能調(diào)試.374.4、系統(tǒng)軟硬件綜合性能測(cè)試.374.5、系統(tǒng)誤差分析.37總結(jié).38參考文獻(xiàn).40致謝.41附錄.43免責(zé)聲明：文檔在線網(wǎng)中所有的文檔資料均由文檔在線網(wǎng)會(huì)員提供,該文檔資料的版權(quán)屬于提供者所有。文檔在線網(wǎng)會(huì)對(duì)會(huì)員提供的文檔資料進(jìn)行篩選和編輯，但是并不聲明或保證其內(nèi)容的合法性和正確性。1家用煤氣泄漏報(bào)警控制器硬件設(shè)計(jì)徐向文1、緒論1.1、課題研究的背景隨著我國(guó)燃?xì)獾淖兏锛拔鳉鈻|輸工程的進(jìn)行，煤氣或天燃?xì)庖殉蔀槎鄶?shù)家庭的燃料。每年，因煤氣泄露造成的煤氣中毒事故中，因使用熱水器不當(dāng)或產(chǎn)品本身的質(zhì)量問(wèn)題，造成的煤氣中毒事故，全國(guó)均有不少事例。有甚者，因室內(nèi)煤氣濃度過(guò)高，引起煤氣爆炸的事故也不少見。家用煤氣有時(shí)會(huì)因各種原因發(fā)生泄漏，煤氣的主要成分是甲烷，甲烷是一種可燃性氣體，遇到明火會(huì)發(fā)生燃燒甚至爆炸，所以如果在煤氣泄漏時(shí)打電話，使用家用電器的話，煤氣遇到電火花可能會(huì)發(fā)生爆炸事故。人呆在煤氣泄漏的空間內(nèi)，甲烷的不完全燃燒可能會(huì)生成一氧化碳，人體吸入有毒氣體一氧化碳后，一氧化碳將會(huì)迅速與血液中的紅細(xì)胞結(jié)合導(dǎo)致人體中毒昏迷，如果長(zhǎng)時(shí)間吸入泄露的煤氣甚至?xí)l(fā)生中毒死亡。一氧化碳中毒屬內(nèi)科急癥，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)及治療，將會(huì)危及生命。近年來(lái)，我國(guó)部分地區(qū)非職業(yè)性一氧化碳中毒事件時(shí)有發(fā)生。特別是冬春季高發(fā)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2006年因非職業(yè)性一氧化碳中毒，造成至少3850人中毒，142人死亡。2007年3-5月份，南匯區(qū)發(fā)生了2起非職業(yè)性一氧化碳中毒事件。1.2、課題研究的目的人們面對(duì)燃?xì)庑孤┒斐傻姆N種事故威脅，就真的沒(méi)有一個(gè)徹底的解決辦法嗎？據(jù)有關(guān)專家介紹，使用燃?xì)鈭?bào)警器是對(duì)付燃?xì)鉄o(wú)形殺手的重要手段之一。燃?xì)鈱＜抑赋觯細(xì)庑孤┗驈U氣排放而大量產(chǎn)生的一氧化碳是燃?xì)庵卸臼马憫?yīng)的根源，如采有用燃?xì)庑孤﹫?bào)警器就能得到及時(shí)的警示。有關(guān)部門經(jīng)長(zhǎng)期測(cè)試同樣得出結(jié)論，燃?xì)鈭?bào)警器防止一氧化碳中毒事故發(fā)生的有效率達(dá)95%以上。計(jì)算機(jī)的普及和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們己不滿足于傳統(tǒng)的居住環(huán)境，對(duì)家庭及住宅小區(qū)提出了更高的要求，智能化被引入家庭，并迅速在世界各地發(fā)展免責(zé)聲明：文檔在線網(wǎng)中所有的文檔資料均由文檔在線網(wǎng)會(huì)員提供,該文檔資料的版權(quán)屬于提供者所有。文檔在線網(wǎng)會(huì)對(duì)會(huì)員提供的文檔資料進(jìn)行篩選和編輯，但是并不聲明或保證其內(nèi)容的合法性和正確性。2起來(lái)。人們對(duì)居住環(huán)境要求的日見增高，體現(xiàn)在希望住宅不僅更便利、舒適而且更安全。單片機(jī)在日用電子產(chǎn)品中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，煤氣泄漏則是人們?nèi)粘Ｉ钪谐３Ｐ枰獪y(cè)量和控制的一個(gè)問(wèn)題。單片機(jī)有利于為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施。為了防止中毒事件再次發(fā)生，提出利用單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行有效的預(yù)防對(duì)策。所以怎樣防止煤氣中毒與爆炸已成為人們的迫切需要。為此我們開發(fā)研制了智能煤氣報(bào)警系統(tǒng)。1.3、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)民用可燃?xì)怏w報(bào)警器為居民家庭用的燃?xì)鈭?bào)警器，一般安裝在廚房，遇燃?xì)庑孤r(shí)，報(bào)警器可發(fā)出聲光報(bào)警，或同時(shí)伴有數(shù)字顯示，同時(shí)聯(lián)動(dòng)外部設(shè)備。有的報(bào)警器可自動(dòng)開啟排風(fēng)扇，把燃?xì)馀懦鍪彝猓挥械膱?bào)警器在報(bào)警時(shí)可自動(dòng)關(guān)閉燃?xì)忾y門，以防燃?xì)饫^續(xù)泄漏8。在應(yīng)用方面，目前最廣泛的是可燃性氣體氣敏元件傳感器，已普及應(yīng)用于氣體泄漏檢測(cè)和監(jiān)控，從工廠企業(yè)到居民家庭，應(yīng)用十分廣泛。僅以用于安全保護(hù)家用燃?xì)庑孤﹫?bào)警器為例，日本早在1980年1月開始實(shí)行安裝城市煤氣、液化石油氣報(bào)警器法規(guī)，1986年5月日本通產(chǎn)省又實(shí)施了安全器具普及促進(jìn)基本方針。美國(guó)目前已有6個(gè)州立法，規(guī)定家庭、公寓等都要安裝CO報(bào)警器。報(bào)警器種類也相當(dāng)繁多，有用于一般家庭、集體住宅、飲食餐店、醫(yī)院、學(xué)校、工廠的各種氣體報(bào)警器和系統(tǒng)，有單體分離型報(bào)警器、外部報(bào)警系統(tǒng)、集中監(jiān)視系統(tǒng)、遮斷連動(dòng)系統(tǒng)、防止中毒報(bào)警防護(hù)系統(tǒng)等。結(jié)構(gòu)型式有袖珍型便攜式、手推式、固定式報(bào)警等；工業(yè)用固定式報(bào)警又有壁掛式、臺(tái)放式、單臺(tái)監(jiān)控式、多路巡檢式等。氣體檢測(cè)技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了智能化、多功能化。美國(guó)工業(yè)科學(xué)公司（ISC）一臺(tái)攜帶式氣體監(jiān)控儀可實(shí)現(xiàn)4種氣體監(jiān)測(cè)，采用了統(tǒng)一的軟件，只需要換氣體傳感器，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)特定氣體監(jiān)測(cè)。美國(guó)國(guó)際傳感器技術(shù)（IST）公司應(yīng)用一種“MegaCas傳感器和微程序控制單元，可檢測(cè)100種以上毒性氣體和可燃性氣體，通過(guò)其“氣體檢索”功能掃描，能很快確定是哪一種氣體?？扇?xì)怏w傳感器的發(fā)展也成為氣體檢測(cè)系統(tǒng)的代表性標(biāo)志。近年來(lái)，由于在工業(yè)生產(chǎn)、家庭安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)和醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)怏w傳感器免責(zé)聲明：文檔在線網(wǎng)中所有的文檔資料均由文檔在線網(wǎng)會(huì)員提供,該文檔資料的版權(quán)屬于提供者所有。文檔在線網(wǎng)會(huì)對(duì)會(huì)員提供的文檔資料進(jìn)行篩選和編輯，但是并不聲明或保證其內(nèi)容的合法性和正確性。3的精度、性能、穩(wěn)定性方面的要求越來(lái)越高，因此對(duì)氣體傳感器的研究和開發(fā)也越來(lái)越重要。隨著先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，氣體傳感器發(fā)展的趨勢(shì)是微型化、智能化和多功能化。深入研究和把握有機(jī)、無(wú)機(jī)、生物和各種材料的特性及相互作用，理解各類氣體傳感器的工作原理和作用機(jī)理，正確選擇各類傳感器的敏感材料，靈活運(yùn)用微機(jī)械加工技術(shù)、敏感薄膜形成技術(shù)、微電子技術(shù)、光纖技術(shù)等，使傳感器性能最優(yōu)化是氣體傳感器的發(fā)展方向。國(guó)外氣體傳感器發(fā)展很快，一方面是由于人們安全意識(shí)增強(qiáng)，對(duì)環(huán)境安全性和生活舒適性要求提高；另一方面是由于傳感器市場(chǎng)增長(zhǎng)受到政府安全法規(guī)的推動(dòng)。因此，國(guó)外氣體傳感器技術(shù)得到了較快發(fā)展，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)猜測(cè)，美國(guó)1996年2002年氣體傳感器年均增長(zhǎng)率為（2730）。目前，氣體傳感器的發(fā)展趨勢(shì)集中表現(xiàn)為：一是提高靈敏度和工作性能，降低功耗和成本，縮小尺寸，簡(jiǎn)化電路，與應(yīng)用整機(jī)相結(jié)合，這也是氣體傳感器一直追求的目標(biāo)。如日本費(fèi)加羅公司推出了檢測(cè)（0.110）106硫化氫低功耗氣體傳感器，美國(guó)IST提供了壽命達(dá)10年以上的氣體傳感器，美國(guó)FirstAlert公司推出了生物模擬型（光化反應(yīng)型）低功耗CO氣體傳感器等。二是增強(qiáng)可靠性，實(shí)現(xiàn)元件和應(yīng)用電路集成化，多功能化，發(fā)展MEMS技術(shù)，發(fā)展現(xiàn)場(chǎng)適用的變送器和智能型傳感器。如美國(guó)GeneralMonitors公司在傳感器中嵌入微處理器，使氣體傳感器具有控制校準(zhǔn)和監(jiān)視故障狀況功能，實(shí)現(xiàn)了智能化；還有前已涉及的美國(guó)IST公司的具有微處理器的“MegaGas”傳感器實(shí)現(xiàn)了智能化、多功能化。氣敏元件傳感器作為新型敏感元件傳感器在國(guó)家列為重點(diǎn)支持發(fā)展的情況下，國(guó)內(nèi)已有一定的基礎(chǔ)。其現(xiàn)狀是：（1）燒結(jié)型氣