可燃?xì)怏w報(bào)警器的設(shè)計(jì)

1、商丘師范學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì)2010屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 可燃?xì)怏w報(bào)警器的設(shè)計(jì)姓 名： 、 系 別： 物理與信息工程系 專 業(yè)： 電子信息工程 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 、 2010年3月29日i畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄摘要和關(guān)鍵詞ii0.引言11.可燃?xì)怏w報(bào)警器的介紹11.1可燃?xì)怏w報(bào)警器的分類11.2可燃?xì)怏w報(bào)警器校準(zhǔn)11.3可燃?xì)怏w報(bào)警器的應(yīng)用22.可燃?xì)怏w報(bào)警器的系統(tǒng)選型221可燃?xì)怏w檢測(cè)器的選型222聲光報(bào)警及繼電器的控制電路的選用23.硬件設(shè)計(jì)33.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖33.2可燃?xì)怏w檢測(cè)電路43.2.1氣體傳感器（探頭）43.2.2氣體檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)43.2.3主控單元電路53.3聲光報(bào)警及繼電器控制電路

2、53.3.1聲光報(bào)警電路53.3.2繼電器控制電路53.4顯示電路73.5電源設(shè)計(jì)74.軟件設(shè)計(jì)75.試用實(shí)驗(yàn)及結(jié)果951試用結(jié)果952應(yīng)用與安裝96.產(chǎn)品安裝、應(yīng)用及注意事項(xiàng)97.結(jié)語(yǔ)10參考文獻(xiàn)10致 謝10可燃?xì)怏w報(bào)警器系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要燃?xì)庖坏┬孤恫粌H會(huì)導(dǎo)致環(huán)境的污染，甚至?xí)l(fā)中毒、爆炸、死亡事故的發(fā)生。因此，可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)已成為安全防范領(lǐng)域的熱門研究課題。介紹了報(bào)警器的工作原理極其軟，硬件的設(shè)計(jì)，該報(bào)警器以性能，參數(shù)穩(wěn)定的氣體傳感器為探測(cè)器，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d

3、esign of combustible gas alarmabstract however,once gas let out will not merely cause the environmental pollution,even will cause the emergence of poisoning,exploding,death by accident.so,detecting and alarming system for combustible gas has already become a hot research subject of the safe precauti

4、on field.a kind of combustible gas alarm was designed.introduction was made to the workingprinciple and its software and hard-ware design.the alarm taked gassensors with stable performance and parameters as the detector,adopting 89c51 to carry out control,carrying out audio and light alarming based

5、on tested combustible gas desity and contolling relevant equipment to work,to realize safety protectionkey words89c51; detecting alarm90.引言對(duì)于一個(gè)家庭來(lái)說，隨著人們生活水平的提高，越來(lái)越多的人對(duì)生活空間的安全和舒適性也有了更高的要求。家用燃?xì)鈭?bào)警器就可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可燃?xì)怏w的泄漏情況，一旦發(fā)生泄漏，即空氣中可燃?xì)怏w達(dá)到一定的濃度，則報(bào)警器立即進(jìn)行生，光報(bào)警，有效防止事故的發(fā)生，滿足人們對(duì)燃?xì)獍踩男枰１驹O(shè)計(jì)的任務(wù)就是開發(fā)一種以性能、參數(shù)穩(wěn)定的氣體傳感器為探測(cè)

6、器并采用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)氣體成線性關(guān)系的電壓信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過處理后傳至控制器并顯示氣體氣體濃度值，隨即發(fā)出生，光報(bào)警信號(hào)，還可以輸入相關(guān)控制信號(hào)，啟動(dòng)相應(yīng)控制裝置，避免重大事故發(fā)生。1.燃?xì)怏w報(bào)警器的介紹 1.1燃?xì)怏w報(bào)警器的分類 （1）按使用方法分類便攜式可燃?xì)怏w報(bào)警器:儀器將傳感器，測(cè)量電路，顯示器，報(bào)警器，充電池，抽氣泵等組裝在一個(gè)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)警器。與便攜式一樣，不同的是安裝在現(xiàn)場(chǎng)，220v交流供電，連續(xù)自

7、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)，俗稱探頭，安裝在現(xiàn)場(chǎng)。二次儀表也稱控制器包括數(shù)據(jù)處理，顯示器，報(bào)警控制和電源，安裝在控制室(安全場(chǎng)所)。探頭擴(kuò)散式采樣，二次儀表顯示報(bào)警。 （2）按傳感器原理分類催化燃燒式可燃?xì)怏w報(bào)警器：檢測(cè)各種可燃?xì)怏w或蒸汽，由兩只固定電阻構(gòu)成惠斯登檢測(cè)橋路。它具有選擇性好、反應(yīng)準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、定量檢測(cè)、控制可靠、不易產(chǎn)生誤報(bào)等特點(diǎn)。目前絕大部分可燃?xì)怏w檢測(cè)采用該類型傳感器。紅外式可燃?xì)怏w報(bào)警器(根據(jù)濾光技術(shù)而定)：紅外式傳感器利用各種元素對(duì)某個(gè)特定波長(zhǎng)的吸收原理，具有抗中毒性好，反應(yīng)靈敏，對(duì)大多數(shù)碳?xì)浠衔?/p>

8、都有反應(yīng)。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。半導(dǎo)體式可燃?xì)怏w報(bào)警器：半導(dǎo)體式傳感器利用被測(cè)氣體的吸附作用，改變半導(dǎo)體的電導(dǎo)率，通過電流變化的比較，激發(fā)報(bào)警電路。由于半導(dǎo)體式傳感器測(cè)量時(shí)受環(huán)境影響較大，輸出線形不穩(wěn)定。因其反應(yīng)十分靈敏，故目前廣泛用于測(cè)量氣體的微漏現(xiàn)象。熱導(dǎo)式可燃?xì)怏w報(bào)警器：熱導(dǎo)式報(bào)警器的工作原理是利用各種氣體不同的熱導(dǎo)系數(shù)，既具有不同的熱傳導(dǎo)速率來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。當(dāng)被測(cè)氣體以恒定的流速流入儀器時(shí)，熱導(dǎo)池內(nèi)的鉑熱電阻絲的阻值會(huì)因被測(cè)氣體的濃度變化而變化，運(yùn)用惠斯頓電橋?qū)⒆柚敌盘?hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過電路處理將信號(hào)放大、溫度補(bǔ)償、線性化，使其成為測(cè)量值。1.2報(bào)警器校準(zhǔn) （1）直接校準(zhǔn)通常情況下應(yīng)根據(jù)儀

9、器自身的要求，如催化燃燒式報(bào)警器上標(biāo)明的校準(zhǔn)氣體為ch4應(yīng)該就用這種標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行校準(zhǔn)。如果沒有標(biāo)明，應(yīng)盡可能用待測(cè)氣體校準(zhǔn)，一般是先校準(zhǔn)儀器零點(diǎn)，再用標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)。通常應(yīng)選用儀器量程80%， 50%， 10%左右的標(biāo)準(zhǔn)氣體。（2）相對(duì)校準(zhǔn)用待測(cè)氣體校準(zhǔn)儀器是最準(zhǔn)確的，如沒有待測(cè)氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或待測(cè)氣體是未知的，就只能選擇用一種氣體校準(zhǔn)但檢測(cè)另一種氣體的相對(duì)校準(zhǔn)法，即使用校準(zhǔn)系數(shù)或校準(zhǔn)曲線的方法。 但是由于不同傳感器間的校準(zhǔn)系數(shù)，校準(zhǔn)曲線也會(huì)有所不同，校準(zhǔn)系數(shù)或校準(zhǔn)曲線必須由制造商提供，因此這一方法也有較大的局限。1.3報(bào)警器的應(yīng)用（1）用于監(jiān)測(cè)報(bào)警 將固定式可燃?xì)怏w報(bào)警器安裝在易燃易爆氣體的生產(chǎn)

10、、儲(chǔ)運(yùn)、使用等場(chǎng)所中，及時(shí)檢測(cè)氣體含量，及早發(fā)現(xiàn)泄漏，并將其與保護(hù)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，使保護(hù)系統(tǒng)在氣體達(dá)到預(yù)先設(shè)置的報(bào)警值時(shí)動(dòng)作，如激活排風(fēng)扇，噴淋，自動(dòng)切斷 電源，安全報(bào)警系統(tǒng)等，可以避免事故的發(fā)生。 （2）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)攜帶便攜式可燃?xì)怏w報(bào)警器檢測(cè)危險(xiǎn)氣體或液體(蒸汽)的濃度。工作人員在設(shè)備檢修置換后應(yīng)檢測(cè)殘留危險(xiǎn)氣體或液體(蒸氣)，特別是動(dòng)火前檢測(cè)更為重要1。 2.報(bào)警器的系統(tǒng)選型可燃?xì)怏w檢測(cè)器、聲光報(bào)警及繼電器的控制電路的技術(shù)性能，應(yīng)符合現(xiàn)行作業(yè)環(huán)境氣體檢測(cè)報(bào)警儀通用技術(shù)要求)gbl2358的有關(guān)規(guī)定。21可燃?xì)怏w檢測(cè)器的

11、選型（1）檢測(cè)器的防爆等級(jí)應(yīng)符合危險(xiǎn)區(qū)的防爆等級(jí)。根據(jù)被檢測(cè)的可燃性氣體的類別、級(jí)別、組別選擇檢測(cè)器的防爆等級(jí)、組別(類別、級(jí)別、組別不應(yīng)低于使用場(chǎng)所被檢測(cè)氣體的類別、級(jí)別、組別)；（2）可燃?xì)怏w檢測(cè)器一般選用催化燃燒型(宜選用隔爆型)，也可選用其他類型的檢測(cè)器(對(duì)電化學(xué)型檢測(cè)器和半導(dǎo)體型檢測(cè)器，可選用隔爆型或本質(zhì)安全防爆型對(duì)電動(dòng)吸人式采樣器應(yīng)選用隔爆結(jié)構(gòu))。由于有催化劑促進(jìn)燃燒反應(yīng)，就有催化劑中毒問題，不要在含硫和鹵化物的環(huán)境中使用，或選用抗毒化的報(bào)警器。氫氣的檢測(cè)宜選用電化學(xué)式或半導(dǎo)體型檢測(cè)器；（3）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)境溫度過

12、高過低都會(huì)引起電解質(zhì)的物理變化，從而影響測(cè)量結(jié)果，需采取補(bǔ)救措施或改變檢測(cè)方式。（4）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)，無(wú)需開蓋即可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)校。若檢測(cè)器有零漂和壽命問題，應(yīng)該經(jīng)常校驗(yàn)和維護(hù)，并保持?jǐn)U散口的暢通。（5）根據(jù)使用場(chǎng)所的不同，檢測(cè)器的采樣方式分為擴(kuò)散式檢測(cè)器、單點(diǎn)或多點(diǎn)吸人式檢測(cè)器、氣動(dòng)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，由于受安裝條件和環(huán)境條件的限制(難于使用擴(kuò)散式檢測(cè)器的場(chǎng)所)，i級(jí)(極度危害)有毒氣體釋放源，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

13、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)。22聲光報(bào)警及繼電器的控制電路的選用工藝有特殊需要或在正常運(yùn)行時(shí)人員不得進(jìn)入的危險(xiǎn)場(chǎng)所，應(yīng)對(duì)可燃?xì)怏w或有毒氣體釋放源進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)、指示、報(bào)警，并對(duì)報(bào)警進(jìn)行記錄或打印。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分別由檢測(cè)器和聲光報(bào)警及繼電器的控制電路組成對(duì)可燃?xì)怏w或有毒氣體檢測(cè)的報(bào)警儀，也可以是專用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與檢測(cè)器組成的檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。(1) 聲光報(bào)警及繼電器的控制電路應(yīng)分別具有以下基本功能：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。檢測(cè)可燃?xì)怏w的測(cè)量范圍：0100可燃?xì)怏w爆炸下限(lel)。檢測(cè)誤差：小于10?？扇?xì)怏w報(bào)警設(shè)定值一級(jí)報(bào)警不大于25le

14、l，二級(jí)報(bào)警不大于50lel；報(bào)警誤差：設(shè)定值偏差在4-25以內(nèi)。響應(yīng)時(shí)間：可燃?xì)怏w擴(kuò)散式小于30s，吸入式小于20 s；擴(kuò)散式小于60 s，吸入式小于30 s。電源電壓發(fā)生氣10變化時(shí)，指示報(bào)警精度不得降低。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)用的開關(guān)量輸出功能。多點(diǎn)式指示報(bào)警器或報(bào)警器應(yīng)具有相對(duì)獨(dú)立、互不影響的報(bào)警功能，并能區(qū)分和識(shí)別報(bào)警場(chǎng)所位號(hào)。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)并采取措施后，才停止報(bào)警。（2）目前國(guó)產(chǎn)壁掛式報(bào)警控器有l(wèi)，2，4，8，16路，因此在16個(gè)檢測(cè)點(diǎn)以內(nèi)可選用壁掛式。16點(diǎn)以上宜采用柜式儀表盤安裝，也

15、可按用戶要求來(lái)選型。（3）報(bào)警系統(tǒng)宜獨(dú)立于過程控制系統(tǒng)。若不設(shè)置獨(dú)立的氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，檢測(cè)信號(hào)引入dcs系統(tǒng)，則應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w報(bào)警器專有的信號(hào)卡件，不與其他信號(hào)混合使用卡件。（4）報(bào)警控制器一般為一級(jí)報(bào)警。當(dāng)工藝需要采取聯(lián)動(dòng)控制時(shí)，應(yīng)采用一級(jí)報(bào)警和二級(jí)報(bào)警。二級(jí)報(bào)警的無(wú)源常開接點(diǎn)聯(lián)動(dòng)控制風(fēng)機(jī)等運(yùn)行2。3.硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖該系統(tǒng)組成如圖1所示。它由傳感器檢測(cè)電路、a/d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)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，再對(duì)該模擬信號(hào)進(jìn)行分析處理，并通過a/d轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)，最后由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)

16、led數(shù)碼管顯示和信號(hào)顯示燈及蜂鳴器完成報(bào)警過程。當(dāng)泄漏氣體的濃度達(dá)到一定值時(shí)，可以啟動(dòng)通風(fēng)換氣設(shè)備進(jìn)行排氣，同時(shí)通過電磁閥將氣體管道關(guān)閉，并可以通過rs485總線與上位機(jī)進(jìn)行通信（將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)用戶）。當(dāng)泄漏氣體的濃度降低到安全點(diǎn)后，關(guān)閉通風(fēng)換氣設(shè)備，停止報(bào)警，將氣體管道打開，達(dá)到安全保護(hù)的目的3。檢測(cè)電路a/d轉(zhuǎn)換器聲光報(bào)警電路繼電器led顯示電源單片機(jī)控制排風(fēng)扇電磁閥圖1 報(bào)警器系統(tǒng)框圖3.2可燃?xì)怏w檢測(cè)電路3.2.1氣體傳感器（探頭）氣敏傳感器種類繁多，性能各異。這里選用mc112型傳感器，它是一種新型的電阻型氣敏型元件，可用于天然氣、煤氣、石油氣等檢漏報(bào)警。具有靈敏度高，長(zhǎng)期

17、穩(wěn)定性好，壽命長(zhǎng)，價(jià)格低，功耗小等特點(diǎn)。它是一種催化燃燒式傳感器。這種傳感器主要用于檢測(cè)可燃?xì)怏w，它由4只感應(yīng)電阻構(gòu)成惠斯鄧檢測(cè)橋路。當(dāng)含有可燃性的回合氣體擴(kuò)散到檢測(cè)元件上時(shí)，在氣敏元件表面有一層催化劑，催化劑迅速與可燃?xì)怏w進(jìn)行無(wú)焰燃燒，并產(chǎn)生熱量。溫度使感應(yīng)電阻阻值發(fā)生變化，打破電橋平衡，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。3.2.2氣體檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)氣體檢測(cè)電路原理如圖2所示，由氣敏傳感器（探頭）mc112和電阻rw和電阻r2、r3組成平衡電橋檢測(cè)電路，電壓信號(hào)分別從電阻rw和探頭的中點(diǎn)取出，被取出的電壓信號(hào)被加到預(yù)防lm358的2（）腳反

18、相輸入端和3（+）腳同相輸入端：此時(shí)被取出的電壓信號(hào)應(yīng)相等。在氣敏傳感器通電的情況下，在未檢測(cè)到一定濃度的可燃?xì)怏w時(shí)，氣敏傳感器的反應(yīng)電阻不會(huì)發(fā)生任何反應(yīng)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3個(gè)二極管（in4001）,每個(gè)二極管的壓降約為0.7v，最后在探頭兩端的電壓約為2.72.9v,此時(shí)運(yùn)放反相端2（）的電壓為1.4v左右，同相端3（+）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)電壓差幾乎為零，那么此時(shí)運(yùn)算放大器的輸出端1，通過調(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

19、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v2-，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（1）可算出差動(dòng)運(yùn)算放大器輸出端的電壓值。可燃?xì)怏w的濃度變化時(shí)所對(duì)應(yīng)輸出電壓的變化:氣體濃度v3+（v3+v3-）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)分別為v2-和v3+時(shí)輸出電壓為4： (1) 圖2 氣體檢測(cè)電路原理圖3.2.3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

20、過程控制、數(shù)據(jù)采集、機(jī)電一體化、智能化儀表、家用電器以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。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)。單片機(jī)型號(hào)的選擇是根據(jù)控制系列的目標(biāo)、功能、可靠性、性價(jià)比、精度和速度等來(lái)決定的。根據(jù)本課題的實(shí)際情況，單片機(jī)型號(hào)的選擇主要從以下兩點(diǎn)考慮：一是要有較強(qiáng)的抗干擾能力。由于甲烷氣體監(jiān)測(cè)傳感器有的要處在惡劣的環(huán)境下工作，這些都對(duì)單片機(jī)的干擾較大，所以采用抗干擾性能較好的單片機(jī)機(jī)型；二是要有較高的性價(jià)比。本實(shí)驗(yàn)的微處理器采用at89c515，主控單元電

21、路如圖3所示。a/d轉(zhuǎn)換芯片采用adc0809，adc0809的時(shí)鐘信號(hào)clk由89c51的ale信號(hào)提供。系統(tǒng)晶振采用4mhz，圖中緝加在adc0809的ale（及star）端的正脈沖寬度大于250ns，滿足adc0809對(duì)ale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adc0809的模擬量輸入端in0。由于為八位處理器，當(dāng)輸入電壓為5v市，adc0809輸出數(shù)值為255（ffh），因此單片機(jī)最大數(shù)值分辨率為0.0196v，測(cè)試時(shí)電壓數(shù)值的變化一般以0.02v的電壓幅值變化。如果要獲得更高的精度，應(yīng)采用12位的a/d轉(zhuǎn)換器，但對(duì)于報(bào)警器而言這種精度完全滿足要求。根據(jù)所

22、測(cè)的電壓值基本要比標(biāo)準(zhǔn)值偏大0.010.02v，可以通過校正adc0809的基準(zhǔn)電壓來(lái)解決，因?yàn)樵撓到y(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)直接用+5v的供電電源作為基準(zhǔn)電壓，所以電壓可能有偏差。另外，也可用軟件編程來(lái)校正測(cè)量值。adc0809的直流輸入阻抗為1m，能滿足一般的電壓測(cè)試需要，另外，經(jīng)測(cè)試adc0809可直接在25mhz的時(shí)鐘頻率下工作。這樣可以省去分頻器6。3.3聲光報(bào)警及繼電器控制電路3.3.1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。通過軟件的設(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

23、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。在電路通過軟件置位p1.2=1時(shí)，黃燈亮表明電路出現(xiàn)故障7。3.3.2繼電器控制電路繼電器控制電路如圖5所示。該電路由繼電器k1和k2，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)，通過軟件將p1.4，p1.5置1，此時(shí)三極管vt4，vt5均導(dǎo)通，繼電器k1，k2工作，其常開觸電閉合，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)氣體濃度下降到某一值時(shí)，也可以通過軟件將p1.4，p1.5清零，此時(shí)三極管vt4，vt5均截止，繼電器k1，k2停止工作，常開觸電斷開。關(guān)閉排氣扇和電磁閥

24、電路，排氣扇停止工作，氣體管道打開。指示燈：應(yīng)采用發(fā)光二極管，應(yīng)以顏色標(biāo)記。紅色表示報(bào)警信號(hào)，黃色表示故障信號(hào)，綠色表示電源工作正常。所以指示燈應(yīng)清晰的標(biāo)注功能，在一般環(huán)境光線下，指示燈在距其正前方3m處清晰可見。電磁繼電器：接點(diǎn)宜采用雙接點(diǎn)結(jié)構(gòu)。繼電器應(yīng)用封閉式，不得由一接點(diǎn)同時(shí)控制探測(cè)器內(nèi)部及外部電路。電子元器件：應(yīng)進(jìn)行三防（防潮、防霉、防鹽霧）處理。音響器件：在額定電壓下，音響器件在距其正前方1m處的聲壓級(jí)（a計(jì)權(quán)）應(yīng)小于70db，不大于115 db，在85%額定工作電壓條件下，音響器件應(yīng)能發(fā)出聲響。開關(guān)和按鍵：開關(guān)和按鍵應(yīng)堅(jiān)固、耐用并清晰的標(biāo)注其功能。探測(cè)器外殼應(yīng)選用不燃燒材料和難燃燒

25、材料（氧指數(shù)32）。 圖3 主控單元電路圖圖4 聲光報(bào)警電路圖5 繼電器控制電路3.4顯示電路顯示電路主要是用4位led數(shù)碼管將單片機(jī)檢測(cè)到的空氣中的濃度實(shí)時(shí)的顯示出來(lái)9，非常便利。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)行的開始和過程中，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)首位位置分別使p1.1置1,、復(fù)0，可實(shí)現(xiàn)綠燈閃爍。在系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)按鍵用p3.2來(lái)控制，用了檢測(cè)報(bào)警器功能是否正常，若鍵被按下則置位p1.3=1（紅燈亮同時(shí)蜂鳴器叫）

26、，表示報(bào)警器正常響應(yīng)時(shí)間在30s以內(nèi)。使p1.1始終保持置1，使綠燈常亮，表示電源處于正常的供電狀態(tài)。從a/d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對(duì)應(yīng)的關(guān)系：氣體濃度不同時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓值不同，查找出于濃度所對(duì)應(yīng)電壓值時(shí)的報(bào)警點(diǎn)。根據(jù)不同的可燃?xì)怏w的爆炸下限不同，設(shè)置報(bào)警器報(bào)警時(shí)對(duì)應(yīng)的最小可燃?xì)怏w濃度值11，若大于或等于此值則置p1.3=1（紅燈亮、蜂鳴器叫），同時(shí)置位p1.4=1（打開排氣扇）和p1.5=1（關(guān)閉電磁閥），并顯示氣體濃度達(dá)真實(shí)值90%，響應(yīng)時(shí)間30s以內(nèi)。設(shè)定一個(gè)電壓值，該電壓值高于氣體濃度所對(duì)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

27、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。 系統(tǒng)初始化鍵是否按下？置p1.1為1，使綠燈一直亮，電源工作正常使綠燈亮，預(yù)熱5min讀取a/d轉(zhuǎn)換器與設(shè)定值進(jìn)行比較該數(shù)報(bào)警狀態(tài)？該值峰值？n置p1.3=1，紅燈亮，蜂鳴器叫，響應(yīng)時(shí)間30s置p1.3=0，紅燈滅，蜂鳴器不響，處于正常監(jiān)視狀態(tài)返回開始置p1.3=1，p1.4=1，p1.5=1處于報(bào)警狀態(tài)，并顯示濃度置p1.2=1，黃燈亮，報(bào)警器出現(xiàn)故障yynyn圖6 系統(tǒng)主程序流程圖5.試用實(shí)驗(yàn)及結(jié)果51試用結(jié)果將該裝置置于廚房，開機(jī)預(yù)熱3 min，裝置無(wú)初始報(bào)警。關(guān)閉廚房門，放出適量煤氣，幾秒鐘后裝置開始報(bào)警，再將裝置

28、移離現(xiàn)場(chǎng)到，約30 s后報(bào)警停止。在正?？諝獾膹N房中，將裝置開機(jī)預(yù)熱3min后置于可燃?xì)庠钸?，打開灶具開關(guān)，吹熄火焰，幾秒鐘后裝置開始報(bào)警，當(dāng)廚房中仍散有煤氣時(shí)，它將持續(xù)報(bào)警，將它置于窗外，它才能較快恢復(fù)并停止報(bào)警。通過實(shí)驗(yàn)得到該報(bào)警器具有下述功能：（1）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)（2）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)，有明顯區(qū)別的聲，光故障信號(hào)（3）報(bào)警器應(yīng)對(duì)聲，光報(bào)警裝置設(shè)置手動(dòng)自檢功能。6.產(chǎn)品安裝、應(yīng)用及注意事項(xiàng) 技術(shù)指標(biāo)：感應(yīng)氣體：煤氣、天燃?xì)?、液化氣；電源：dc12v直流電源；工作電流：100ma；溫度：-1050；蜂鳴器聲量能級(jí)：7

29、0db/m；報(bào)警濃度：15%lel；恢復(fù)濃度：8%lel；穩(wěn)定性：長(zhǎng)期工作報(bào)警濃度誤差不大于5%lel；重復(fù)性：重復(fù)測(cè)試報(bào)警濃度誤差不大于5%lel；報(bào)警濃度誤差：不大于5%lel；報(bào)警方式：聲光報(bào)警與輸出聯(lián)網(wǎng)信號(hào)。安裝位置：可燃?xì)怏w報(bào)警器安裝在距氣源半徑1、5m以內(nèi)合適位置。若用于檢測(cè)液化氣時(shí)，因液化氣比空氣重，報(bào)警器須安裝在高出地面0、31、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0、3m以內(nèi)；安裝位置不要正處燃?xì)庠钌厦妫灰卜旁谂艢馍?、門窗邊和浴室水汽較大處。工作、測(cè)試及維護(hù)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

30、“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)光二極管閃爍發(fā)光，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出“嘀-嘀”報(bào)警聲，延時(shí)約五秒后聯(lián)網(wǎng)信號(hào)輸出?？扇?xì)怏w排除后，報(bào)警器自動(dòng)恢復(fù)正常工作狀態(tài)。當(dāng)蜂鳴器長(zhǎng)鳴且紅色發(fā)光二極管不發(fā)光，則表示可燃探頭已損壞，應(yīng)切斷電源并與售后服務(wù)中心聯(lián)系。 人工檢測(cè)方法：用打火機(jī)測(cè)試法（只放氣體，不點(diǎn)燃），每星期檢測(cè)一次。 簡(jiǎn)易保養(yǎng)：每隔6個(gè)月便需清潔一次以保持良好的工作狀態(tài)，先關(guān)掉電源，用軟毛刷輕掃灰塵，再啟動(dòng)電源即可。 警情處理：當(dāng)環(huán)境空氣中可燃?xì)怏w濃度達(dá)到或超過報(bào)警設(shè)置濃度，報(bào)敬器會(huì)進(jìn)入持續(xù)報(bào)警狀態(tài)，這時(shí)應(yīng)：立即關(guān)閉管道氣栓。立即打開窗戶使室內(nèi)空氣流通；熄滅所有火源及一切能產(chǎn)生火花的物品（如開打火機(jī)、劃火柴等）。避免開關(guān)各種電器，檢查氣體泄漏原因，并及時(shí)通知相關(guān)部門及相關(guān)專業(yè)人員處理。 注意事項(xiàng)：灰塵會(huì)令報(bào)警器靈敏度減退，請(qǐng)根據(jù)上述保養(yǎng)說明去除灰塵即可。非