家用煤氣報警器硬件設計(論文).doc

東莞理工學院城市學院本科畢業(yè)設計畢業(yè)設計題目：家用煤氣泄漏報警控制器硬件設計學生姓名：徐向文學號：200548073225系別：計算機與信息科學系專業(yè)班級：05電子信息工程(2)班指導教師姓名及職稱：劉林泉高級工程師起止時間:2009年3月2009年6月摘要當今社會上，出現(xiàn)了許多煤氣報警器，而這些產(chǎn)品大都是針對煤氣的泄漏所做出的相應的報警，即為家庭式。但是隨著社會的發(fā)展，煤氣報警器也在發(fā)展。微機控制技術、傳感器在工業(yè)控制、機電一體化、智能儀表、通信、家用電器等方面得到了廣泛應用，顯著提高了各種設備的技術水平和自動化程度。因此對這些原理和結構我們就需要很好的了解并掌握。煤氣報警系統(tǒng)采用了RCM5700為系統(tǒng)的CPU，通過單片機系統(tǒng)設計實現(xiàn)對家用煤氣的控制功能，由NG-CO-001電化學一氧化碳氣體傳感器對煤氣進行檢測，將所得的濃度值與設定濃度值相比較得到偏差。通過對偏差信號的處理獲得控制信號，去調(diào)節(jié)煤氣出氣閥的通斷，四個單元的煤氣濃度對應模擬量利用A/D轉換為數(shù)字量，并加入了鍵盤輸入，從而實現(xiàn)對家用煤氣漏氣的控制。整個系統(tǒng)的硬件電路設計合理，性能安全可靠。關鍵詞：電位器采樣報警臨界值煤氣濃度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、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài).21.4、系統(tǒng)設計基本內(nèi)容.42、系統(tǒng)設計技術基礎.62.1、系統(tǒng)實現(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轉換器選擇.243、基于RCM5700的系統(tǒng)電路設計.253.1、系統(tǒng)硬件電路總體設計.253.2、信號采集放大電路的設計.273.3、運放電路及A/D轉換電路.293.4、RCM5700內(nèi)置看門狗的利用.313.5、通信接口電路設計.333.6、電源轉換電路設計.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)軟硬件綜合性能測試.374.5、系統(tǒng)誤差分析.37總結.38參考文獻.40致謝.41附錄.43免責聲明：文檔在線網(wǎng)中所有的文檔資料均由文檔在線網(wǎng)會員提供,該文檔資料的版權屬于提供者所有。文檔在線網(wǎng)會對會員提供的文檔資料進行篩選和編輯，但是并不聲明或保證其內(nèi)容的合法性和正確性。1家用煤氣泄漏報警控制器硬件設計徐向文1、緒論1.1、課題研究的背景隨著我國燃氣的變革及西氣東輸工程的進行，煤氣或天燃氣已成為多數(shù)家庭的燃料。每年，因煤氣泄露造成的煤氣中毒事故中，因使用熱水器不當或產(chǎn)品本身的質(zhì)量問題，造成的煤氣中毒事故，全國均有不少事例。有甚者，因室內(nèi)煤氣濃度過高，引起煤氣爆炸的事故也不少見。家用煤氣有時會因各種原因發(fā)生泄漏，煤氣的主要成分是甲烷，甲烷是一種可燃性氣體，遇到明火會發(fā)生燃燒甚至爆炸，所以如果在煤氣泄漏時打電話，使用家用電器的話，煤氣遇到電火花可能會發(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，一氧化碳將會迅速與血液中的紅細胞結合導致人體中毒昏迷，如果長時間吸入泄露的煤氣甚至會發(fā)生中毒死亡。一氧化碳中毒屬內(nèi)科急癥，如不及時發(fā)現(xiàn)及治療，將會危及生命。近年來，我國部分地區(qū)非職業(yè)性一氧化碳中毒事件時有發(fā)生。特別是冬春季高發(fā)，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國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燃氣泄漏而造成的種種事故威脅，就真的沒有一個徹底的解決辦法嗎？據(jù)有關專家介紹，使用燃氣報警器是對付燃氣無形殺手的重要手段之一。燃氣專家指出，燃氣泄漏或廢氣排放而大量產(chǎn)生的一氧化碳是燃氣中毒事響應的根源，如采有用燃氣泄漏報警器就能得到及時的警示。有關部門經(jīng)長期測試同樣得出結論，燃氣報警器防止一氧化碳中毒事故發(fā)生的有效率達95%以上。計算機的普及和信息技術的迅猛發(fā)展，人們己不滿足于傳統(tǒng)的居住環(huán)境，對家庭及住宅小區(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)會員提供,該文檔資料的版權屬于提供者所有。文檔在線網(wǎng)會對會員提供的文檔資料進行篩選和編輯，但是并不聲明或保證其內(nèi)容的合法性和正確性。2起來。人們對居住環(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。單片機在日用電子產(chǎn)品中的應用越來越廣泛，煤氣泄漏則是人們?nèi)粘Ｉ钪谐３Ｐ枰獪y量和控制的一個問題。單片機有利于為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設施。為了防止中毒事件再次發(fā)生，提出利用單片機系統(tǒng)進行有效的預防對策。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)研制了智能煤氣報警系統(tǒng)。1.3、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)民用可燃氣體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。有的報警器可自動開啟排風扇，把燃氣排出室外；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8。在應用方面，目前最廣泛的是可燃性氣體氣敏元件傳感器，已普及應用于氣體泄漏檢測和監(jiān)控，從工廠企業(yè)到居民家庭，應用十分廣泛。僅以用于安全保護家用燃氣泄漏報警器為例，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。美國目前已有6個州立法，規(guī)定家庭、公寓等都要安裝CO報警器。報警器種類也相當繁多，有用于一般家庭、集體住宅、飲食餐店、醫(yī)院、學校、工廠的各種氣體報警器和系統(tǒng)，有單體分離型報警器、外部報警系統(tǒng)、集中監(jiān)視系統(tǒng)、遮斷連動系統(tǒng)、防止中毒報警防護系統(tǒng)等。結構型式有袖珍型便攜式、手推式、固定式報警等；工業(yè)用固定式報警又有壁掛式、臺放式、單臺監(jiān)控式、多路巡檢式等。氣體檢測技術與計算機技術相結合，實現(xiàn)了智能化、多功能化。美國工業(yè)科學公司（ISC）一臺攜帶式氣體監(jiān)控儀可實現(xiàn)4種氣體監(jiān)測，采用了統(tǒng)一的軟件，只需要換氣體傳感器，即可實現(xiàn)對特定氣體監(jiān)測。美國國際傳感器技術（IST）公司應用一種“MegaCas傳感器和微程序控制單元，可檢測100種以上毒性氣體和可燃性氣體，通過其“氣體檢索”功能掃描，能很快確定是哪一種氣體?？扇細怏w傳感器的發(fā)展也成為氣體檢測系統(tǒng)的代表性標志。近年來，由于在工業(yè)生產(chǎn)、家庭安全、環(huán)境監(jiān)測和醫(yī)療等領域對氣體傳感器免責聲明：文檔在線網(wǎng)中所有的文檔資料均由文檔在線網(wǎng)會員提供,該文檔資料的版權屬于提供者所有。文檔在線網(wǎng)會對會員提供的文檔資料進行篩選和編輯，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越高，因此對氣體傳感器的研究和開發(fā)也越來越重要。隨著先進科學技術的應用，氣體傳感器發(fā)展的趨勢是微型化、智能化和多功能化。深入研究和把握有機、無機、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理，正確選擇各類傳感器的敏感材料，靈活運用微機械加工技術、敏感薄膜形成技術、微電子技術、光纖技術等，使傳感器性能最優(yōu)化是氣體傳感器的發(fā)展方向。國外氣體傳感器發(fā)展很快，一方面是由于人們安全意識增強，對環(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增長受到政府安全法規(guī)的推動。因此，國外氣體傳感器技術得到了較快發(fā)展，據(jù)有關統(tǒng)計猜測，美國1996年2002年氣體傳感器年均增長率為（2730）。目前，氣體傳感器的發(fā)展趨勢集中表現(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，簡化電路，與應用整機相結合，這也是氣體傳感器一直追求的目標。如日本費加羅公司推出了檢測（0.110）106硫化氫低功耗氣體傳感器，美國IST提供了壽命達10年以上的氣體傳感器，美國FirstAlert公司推出了生物模擬型（光化反應型）低功耗CO氣體傳感器等。二是增強可靠性，實現(xiàn)元件和應用電路集成化，多功能化，發(fā)展MEMS技術，發(fā)展現(xiàn)場適用的變送器和智能型傳感器。如美國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和監(jiān)視故障狀況功能，實現(xiàn)了智能化；還有前已涉及的美國IST公司的具有微處理器的“MegaGas”傳感器實現(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家列為重點支持發(fā)展的情況下，國內(nèi)已有一定的基礎。其現(xiàn)狀是：（1）燒結型氣