有毒可燃?xì)怏w報(bào)警器的研究

1、螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿

2、薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃

3、裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇

4、蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄

5、蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿

6、螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃

7、薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇

8、螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁

9、蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅螀螄膆芇蚆螄艿蒃薂螃羈芆

10、蒈袂肁蒁螇袁膃芄蚃袀蒞葿蠆衿肅節(jié)薅袈膇薈蒁袈芀莁蝿袇罿薆蚅袆肂荿薁羅膄薄蕆羄芆莇螆羃羆膀螂羂膈蒅蚈羂芀羋薄羈羀蒄蒀羀肂芇螈罿膅蒂蚄肈芇芅薀肇羇蒀蒆肆聿芃裊肆芁蕿螁肅莄莁蚇肄肅薇薃蝕膆莀葿蝕羋薅螈蝿羈莈蚃螈肀薃蕿螇膂莆薅螆蒞腿襖螅肄蒅膃膇蕿蝕聿膆蟻袆羅膅莁蚈袁芄蒃襖腿芄薆蚇肅芃螈袂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羀袃芀螞螃膂艿莂罿肈莈蒄螁羄莈薇羇袀莇蠆螀羋莆葿薃膄蒞薁袈肀莄蚃蟻羆莃莃袆袂莃蒅蠆膁蒂薇裊肇蒁蝕蚇羃蒀荿袃衿葿薂蚆羋蒈蚄羈膄蕆螆螄肀蕆蒆羀羆肅薈螂袂肂蟻羈膀膁莀螁肆膀蒃羆羂膀蚅蝿羈腿螇螞芇膈蕆袇膃膇蕿蝕聿膆蟻袆羅膅莁蚈袁芄蒃襖腿芄薆蚇肅芃螈袂肁節(jié)蒈螅羇芁薀羀袃芀螞螃膂艿莂罿肈莈蒄螁羄莈薇羇袀莇蠆螀羋莆葿

11、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)有毒可燃?xì)怏w報(bào)警器的研究 toxic and combustible gas alarm 學(xué) 院： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 年 月 日34有毒可燃?xì)怏w報(bào)警器的研究 隨著科技的發(fā)展，越來(lái)越多的有毒可燃?xì)怏w出現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中。很多有毒可燃?xì)怏w可以應(yīng)用于生產(chǎn)和生活，但也有許多是工業(yè)和產(chǎn)品的伴隨物，有毒可燃?xì)怏w在給我們甚或帶來(lái)便利的同時(shí)也存在巨大隱患。因此，必須對(duì)這些有毒可燃?xì)怏w進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)，及早發(fā)現(xiàn)事故隱患，采取有效措施，避免事故發(fā)生，才能確保工業(yè)安全和家庭生活安全。因此，研究有毒可燃?xì)怏w的檢測(cè)方法與有毒可燃?xì)怏w報(bào)警器就成為傳感器技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域的一個(gè)重要

12、課題。本論文在參考國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品及設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上，對(duì)有毒可燃?xì)怏w報(bào)警器設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的研究，比較合理地選擇了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。并對(duì)儀器的設(shè)計(jì)和各個(gè)組成部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析和介紹。本論文設(shè)計(jì)的有毒可燃?xì)怏w報(bào)警器由氣體信號(hào)采集電路與單片機(jī)控制電路兩大部分構(gòu)成。傳感器選用mq135 型氣體傳感器，這種型號(hào)的傳感器不但具備一般半導(dǎo)體氣體傳感器靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，而且價(jià)格低廉，使用壽命較一般的半導(dǎo)體氣體傳感器長(zhǎng)，至少可以達(dá)到3 年。核心芯片采用stc89c52 單片機(jī)。具有高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，在提高了報(bào)警器的準(zhǔn)確性、可靠性及抗干擾性且不提高成本的同時(shí)，縮小了報(bào)警器的體積。在本論文研制

13、的報(bào)警器的基礎(chǔ)上，可以再做適當(dāng)?shù)墓δ軘U(kuò)展，使有毒可燃性氣體報(bào)警器的功能更加完善，安全性更高，使用更加方便等。為了能夠進(jìn)一步提高安全性，可以在自動(dòng)聲光報(bào)警的基礎(chǔ)上，用單片機(jī)驅(qū)動(dòng)繼電器，帶動(dòng)有毒可燃性氣體管道閥門或者其他關(guān)閉氣體泄漏源的裝置。該報(bào)警器可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確檢測(cè)有毒可燃?xì)怏w，并且可以長(zhǎng)時(shí)間可靠無(wú)誤的報(bào)警，具有很廣泛的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞： 報(bào)警器；有毒可燃?xì)怏w；單片機(jī)；氣體傳感器abstractwith the development of science and technology, more and more toxic and flammable gas in the indu

14、strial production and peoples daily lives. a lot of toxic and combustible gas can be used in the production and life, but there are many of the accompaniment of industrial and product, there are huge hidden dangers of toxic and combustible gas to us or even convenience. therefore, we must conduct on

15、-site real-time detection of these toxic and flammable gas, early detection of potential accidents, and take effective measures to avoid the accident in order to ensure the security of industrial safety and family life. therefore, toxic and flammable gas detection and toxic and combustible gas alarm

16、 has become an important topic in the field of sensor technology development.in reference to domestic and foreign products and design ideas on the basis of this paper, the design of the toxic and combustible gas alarm in-depth study, a reasonable choice of system design. and instrument design and th

17、e various components of the detailed analysis and presentation.this thesis is a toxic flammable gas alarm gas signal acquisition circuit and mcu control circuit, two major parts. selection of sensor the mq135 type gas sensor, the sensor of this model not only has the advantages of semiconductor gas

18、sensor with high sensitivity, fast response, and interference, and low-cost, long service life than the average of semiconductor gas sensor, at least three years. core chip with stc89c52 scm. has the advantage of high-speed, low power, super-interference, improve alarm accuracy, reliability, and ant

19、i-jamming and does not increase costs at the same time, reducing the volume of the alarm.developed in this paper the basis of the alarm, you can do the appropriate functional expansion, toxic and combustible gas alarm function more perfect, more secure, easier to use. in order to further improve sec

20、urity, automatic audible and visual alarm on the basis of using a microcontroller to drive a relay to drive the toxic and flammable gas pipeline valves or other closing gas leak source device.the alarm in real time, accurate detection of combustible gases, and can be a long time reliable and correct

21、 alarm, has a very broad application prospects and promotional value.keywords: alarm; toxic flammable gas; microcontroller; gas sensor第1章 緒論1.1課題研究的目的和意義隨著石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，易燃、易爆、有毒氣體的種類和應(yīng)用范圍都得到了增加。這些氣體在生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用過(guò)程中一旦發(fā)生泄漏，將會(huì)引發(fā)中毒、火災(zāi)甚至爆炸事故，嚴(yán)重危害人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。由于氣體本身存在的擴(kuò)散性，發(fā)生泄漏之后，在外部風(fēng)力和內(nèi)部濃度梯度的作用下，氣體會(huì)沿地表面擴(kuò)散，在事故現(xiàn)場(chǎng)形成燃燒

22、爆炸或毒害危險(xiǎn)區(qū)，擴(kuò)大危害區(qū)域。例如，1995 年7 月，四川省成都市化工總廠液氯車間發(fā)生氯氣泄漏，當(dāng)場(chǎng)造成3 人死亡，6 人受傷，僅約一小時(shí)左右，市區(qū)范圍數(shù)十平方公里范圍內(nèi)都能聞到刺激性的氯氣味。因此，這類事故具有突發(fā)性強(qiáng)、擴(kuò)散迅速、救援難度大、危害范圍廣等特點(diǎn)。一旦發(fā)生氣體泄漏事故，必須盡快采取相應(yīng)措施進(jìn)行處置，才能將事故損失降低到最低水平。及時(shí)可靠地探測(cè)空氣中某些氣體的含量，及時(shí)采取有效措施進(jìn)行補(bǔ)救，采取正確的處置方法，減少泄漏引發(fā)的事故，是避免造成重大財(cái)產(chǎn)和人員傷亡的必要條件。這就對(duì)氣體的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)設(shè)備提出了較高的要求。作為一種重要的氣體探測(cè)器，氣體傳感器近年來(lái)得到了很大的發(fā)展。氣體傳

23、感器的發(fā)展使得其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。危險(xiǎn)化學(xué)品和可燃性氣體要加強(qiáng)安全管理，完善安全措施、控制事故隱患。但是，不可能達(dá)到絕對(duì)安全，仍然會(huì)出現(xiàn)萬(wàn)有一失的情況。因此，事故隱患的檢測(cè)報(bào)警，在危險(xiǎn)化學(xué)品和可燃性氣體場(chǎng)所有害可燃性氣體或液體（蒸汽）檢測(cè)報(bào)警，是非常必要的。對(duì)避免和控制事故具有重要意義。隨著人類社會(huì)的進(jìn)步、生產(chǎn)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，隨之帶來(lái)了環(huán)境空氣污染問(wèn)題。工廠排放的廢氣、煙道氧、汽車排放廢氣、內(nèi)燃機(jī)等排放氣體對(duì)空氣環(huán)境造成的污染日益嚴(yán)重。一氧化碳雖然不會(huì)使酸雨現(xiàn)象嚴(yán)重，但是對(duì)人們的身體健康有影響。一氧化碳是一種無(wú)色、無(wú)味的氣體，它與血液中的血紅素結(jié)合的能力是氧的240 倍，它與血紅

24、素形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，使血紅蛋白喪失了輸送氧氣的能力，從而導(dǎo)致組織低氧癥，甚至死亡。一氧化碳濃度的高低是評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)之一，也是工廠、煤礦井下是否發(fā)生自燃火災(zāi)的重要標(biāo)志之一。為了保證人們身體健康和環(huán)境潔凈，世界各國(guó)都紛紛致力于防止空氣污染的產(chǎn)生。國(guó)家工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)一氧化碳濃度不允許超過(guò)50ppm 。我國(guó)環(huán)境保護(hù)大氣污染監(jiān)測(cè)和工廠礦井中都要求有連續(xù)、自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀。我設(shè)計(jì)的是有毒可燃其他報(bào)警器，該儀器以單片機(jī)stc89c52為核心，包括傳感器、a/d轉(zhuǎn)換、液晶顯示屏、聲光報(bào)警和按鍵模塊等部分。傳感器部分采用mq135氣敏傳感器，能感知環(huán)境中某種氣體并將與氣體種類和濃度有

25、關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。這種電信號(hào)是連續(xù)變化的模擬信號(hào)，需要經(jīng)過(guò)a/d轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)化為離散的數(shù)字信號(hào)。單片機(jī)將采集的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理和判斷，運(yùn)用一定的算法計(jì)算出待檢測(cè)氣體成分及濃度并可以送到lcd顯示屏顯示出來(lái)。當(dāng)檢測(cè)氣體濃度超出設(shè)定報(bào)警閥值時(shí)給出聲光報(bào)警。該系統(tǒng)可有效的降低事故發(fā)生率，結(jié)構(gòu)靈活，擴(kuò)展性強(qiáng)，具有較高的性價(jià)比，stc89c52單片機(jī)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了電子硬件設(shè)計(jì)的“軟件化”，大大的提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，非常實(shí)用于生產(chǎn)生活中的有毒可燃?xì)怏w的監(jiān)測(cè)監(jiān)控，性能優(yōu)良，經(jīng)久耐用，可靠性高。第2章 有毒可燃?xì)怏w報(bào)警器的方案設(shè)計(jì)2.1 氣體傳感器的選型可燃性氣體傳感器是一個(gè)氣-電變換器，它的作用

26、是把可燃性氣體在空氣中的含量(即濃度)變成電信號(hào)，進(jìn)而由單片機(jī)采集信號(hào)、數(shù)據(jù)處理、濃度顯示以便報(bào)警控制。傳感器作為對(duì)可燃性氣體的敏感元件，是各種類型(袖珍式、便攜式、固定式)儀表的核心之一。因此，傳感器的選型是非常重要的。2.1.1 氣體傳感器的種類國(guó)外從30年代開(kāi)始研究開(kāi)發(fā)氣體傳感器。過(guò)去氣體傳感器主要用于煤氣、液化石油氣、天然氣以及礦井中的瓦斯氣體的檢測(cè)與報(bào)警，目前需要檢測(cè)的氣體種類由原來(lái)的還原性氣體(h2， c4h10， ch4等)擴(kuò)展到毒性氣體(co，no2， h2s， no， nh3， ph3等)。氣體傳感器種類繁多，從原理上可以分為三大類：(1) 利用物理化學(xué)性質(zhì)的氣體傳感器:如半

27、導(dǎo)體、催化燃燒等。(2) 利用物理性質(zhì)的氣體傳感器:如熱導(dǎo)、光干涉、紅外吸收等。(3) 利用電化學(xué)性質(zhì)的氣體傳感器:如電流型、電勢(shì)型等。下面對(duì)工業(yè)上常用的幾種氣體傳感器作以簡(jiǎn)單介紹。(1) 半導(dǎo)體氣體傳感器這類傳感器主要使用半導(dǎo)體氣敏材料，利用氣敏元件的電阻、電流或電壓隨氣體濃度變化的原理工作的。由于具有靈敏度高、響應(yīng)快、輸出信號(hào)強(qiáng)、耐久性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等諸多優(yōu)點(diǎn)，這類傳感器得到了廣泛的應(yīng)用。目前，世界上許多國(guó)家開(kāi)展了對(duì)半導(dǎo)體氣敏材料的研究，其中日本、美國(guó)處十領(lǐng)先地位，我國(guó)也投入大量資金和人力進(jìn)行研究，并取得一定成果。該傳感器己成為世界上產(chǎn)量最大、使用最廣的氣體傳感器之一。(2) 固體

28、電解質(zhì)氣體傳感器這是一種產(chǎn)量?jī)H次于半導(dǎo)體氣體傳感器的一類傳感器。它使用固體電解質(zhì)材料作為氣敏元件。其原理是氣敏材料在通過(guò)氣體時(shí)產(chǎn)生離子，形成電動(dòng)勢(shì)，鋇u量電動(dòng)勢(shì)從而測(cè)量氣體濃度。由于這種傳感器電導(dǎo)率高，靈敏度和選擇性好，因而得到了廣泛的應(yīng)用，幾乎打入了石化、環(huán)保、礦業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。如測(cè)量h2s yst-au-wo3， nh3的nh4caco3等。但這種傳感器制造成本高，檢測(cè)氣體范圍有限，在檢測(cè)環(huán)境污染領(lǐng)域中有優(yōu)勢(shì)。(3) 接觸燃燒式氣體傳感器這類傳感器可分為直接接觸燃燒式和催化接觸燃燒式氣體傳感器。其工作原理是：氣敏材料在通電狀態(tài)下，可燃性氣體氧化燃燒或在催化劑作用下氧化燃燒，產(chǎn)生的熱量使電熱絲

29、升溫，從而使其電阻值發(fā)生變化，測(cè)量阻值變化從而測(cè)量氣體濃度。接觸燃燒式氣體傳感器在環(huán)境溫度下非常穩(wěn)定，并能對(duì)爆炸f限的絕大多數(shù)可燃性氣體進(jìn)行檢測(cè)，普遍應(yīng)用于石化工廠、造船廠、礦井隧道、浴室、廚房等處可燃性氣體的監(jiān)測(cè)和報(bào)警。這類傳感器只能測(cè)量可燃性氣體，對(duì)不可燃性氣體不敏感。在燃?xì)獗ㄏ孪迌?nèi)輸出為線性、只與燃?xì)鉂舛瘸烧?、溫度和濕度的變化?duì)其工作狀態(tài)影響很小、選擇性好、反映準(zhǔn)確、精度高、再現(xiàn)性好。其不足的是催化劑壽命有限，當(dāng)在可燃性氣體與空氣的混合物中有硫化氫等含硫物質(zhì)的情況下，則有可能在無(wú)焰催化燃燒的同時(shí)，有些固態(tài)物質(zhì)附著在催化元件表面，阻塞載體的微孔，從而引起響應(yīng)緩慢，反應(yīng)滯緩或中毒，使靈敏

30、度降低。(4) 高分子氣體傳感器利用高分子氣敏材料制作的氣體傳感器近年來(lái)得到很大的發(fā)展。高分子氣敏材料在遇到特定氣體時(shí)，其電阻、介電常數(shù)、材料表面聲波傳播速度和頻率、材料重量等物理性能發(fā)生變化d21高分子氣敏材料由于具有易操作性、工藝簡(jiǎn)單、常溫選擇性好、價(jià)格低廉、易與微結(jié)構(gòu)傳感器和聲表面波器件相結(jié)合，在毒性氣體和食品鮮度等方面的檢測(cè)中具有重要作用。高分子氣體傳感器具有對(duì)特定氣體分子靈敏度高，選擇性好，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能在常溫下使用，可以彌補(bǔ)其它氣體傳感器的不足。(5) 電化學(xué)傳感器這類傳感器由膜電極和電解液灌封而成。氣體濃度信號(hào)將電解液分解成陰陽(yáng)帶電離子，通過(guò)電極將信號(hào)傳出。它的優(yōu)點(diǎn)是:反映速度快

31、、準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、能夠定量檢測(cè)，但壽命較短(大于等于兩年)。它主要適用于毒性氣體的檢測(cè)。目前國(guó)際上絕大部分毒氣檢測(cè)采用該類型傳感器。2.2 mq135傳感器簡(jiǎn)介2.2.1 mq135傳感器概述mq135氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫()。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在污染氣體時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中污染氣體濃度的增加而增大。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。2.2.2 mq135傳感器詳細(xì)說(shuō)明mq135氣敏傳感器主要做空氣污染用，具體可以應(yīng)用于家庭用空氣污染報(bào)警器、工業(yè)用空氣污染控制器、便攜式空氣污染檢測(cè)器等多種儀器。作為一種優(yōu)秀的氣敏

32、傳感器，它有以下優(yōu)點(diǎn)：1. 在較寬的濃度范圍內(nèi)對(duì)有害氣體有良好的靈敏2. 對(duì)氨、硫化物、苯系等氣氛靈敏度較高3. 長(zhǎng)壽命、低成本4. 驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單mq135傳感器對(duì)氨氣、硫化物、苯系蒸汽的靈敏度高，對(duì)煙霧和其它有害的監(jiān)測(cè)也很理想。這種傳感器可檢測(cè)多種有害氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。圖1是傳感器典型的靈敏度特性曲線。圖中縱坐標(biāo)為傳感器的電阻比（rs/ro），橫坐標(biāo)為氣體濃度。rs 表示傳感器在不同濃度氣體中的電阻值ro 表示傳感器在100ppm 氨氣中的電阻值圖中所有測(cè)試都是在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下完成的。靈敏度特性：圖2為受溫度、濕度影響的典型曲線。圖中縱坐標(biāo)是傳感器電阻比（rs/ro）。

33、rs表示在含100ppm 氨氣、各種溫/濕度下的電阻值ro表示在含100ppm 氨氣、20/65%rh下的電阻值溫/濕度的影響：圖3是傳感器的基本測(cè)試電路。該傳感器需要施加2 個(gè)電壓：加熱器電壓（vh）和測(cè)試電壓（vc）。其中vh用于為傳感器提供特定的工作溫度。vc 則是用于測(cè)定與傳感器串聯(lián)的負(fù)載電阻（rl）上的電壓（vrl）。這種傳感器具有輕微的極性，vc 需用直流電源。在滿足傳感器電性能要求的前提下，vc 和vh 可以共用同一個(gè)電源電路。為更好利用傳感器的性能，需要選擇恰當(dāng)?shù)膔l值。基本測(cè)試回路：傳感器規(guī)格參數(shù)：傳感器的結(jié)構(gòu)，外形：mq135 氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖4 所示(結(jié)構(gòu)a或b)

34、,由微型al2o3 陶瓷管、sno2 敏感層,測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有只針狀管腳，其中個(gè)用于信號(hào)取出，個(gè)用于提供加熱電流。圖4第3章 有毒可燃?xì)怏w報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì)3.1 有毒可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器的設(shè)計(jì)在有毒可燃?xì)怏w報(bào)警器的設(shè)計(jì)中，單片機(jī)是儀器的核心部件。它一方面接收傳感器檢測(cè)到的可燃性氣體濃度所對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，另一方面要對(duì)這一信號(hào)進(jìn)行處理，控制報(bào)警進(jìn)行相應(yīng)操作，與此同時(shí)判斷是否收到外部中斷請(qǐng)求。在單片機(jī)所實(shí)現(xiàn)的這些功能中，特別是信號(hào)處理部分，需要單片機(jī)有較快的運(yùn)行速度，才能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)氣體濃度做

35、出快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)，進(jìn)行相應(yīng)的處理。同時(shí)考慮選擇低價(jià)實(shí)用的機(jī)型，并為制同一系列的低功耗產(chǎn)品做準(zhǔn)備。根據(jù)多方面的比較，本設(shè)計(jì)選用生產(chǎn)的stc89c52系列單片機(jī)作為報(bào)警器的核心控制器。首先，可燃性氣體濃度信號(hào)通過(guò)mq135氣體傳感器將有毒可燃?xì)怏w濃度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)前置放大電路后，直接輸出數(shù)字信號(hào)或經(jīng)過(guò)a/d轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)適合單片機(jī)接收的電壓信號(hào)，然后，送入stc89c52中，模擬電壓信號(hào)需經(jīng)線性化數(shù)據(jù)處理后，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制濃度值。最后，將濃度值送入lcd顯示屏顯示。當(dāng)檢測(cè)到的有毒可燃?xì)怏w濃度超出上限報(bào)警設(shè)定值時(shí)，報(bào)警器發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)顯示屏顯示相應(yīng)狀態(tài)。3.1.1 可燃

36、性氣體檢測(cè)報(bào)警器的結(jié)構(gòu)可燃性氣體報(bào)警控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，系統(tǒng)以stc89c52單片機(jī)為核心，配合外圍電路共同完成信號(hào)采集、濃度顯示、聲音報(bào)警、按鍵控制等功能。儀器有兩種運(yùn)行狀態(tài)，一種直接接收傳感器模塊的數(shù)字信號(hào)，并控制報(bào)警電路。一種是單片機(jī)接收傳感器模塊的模擬電壓信號(hào)，再將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成濃度值，然后單片機(jī)根據(jù)前置條件控制電路。電源單片機(jī)傳感器模塊按鍵控制聲光電路液晶顯示屏圖3-1 可燃性氣體報(bào)警控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.2 stc89c52系列單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)stc89c52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k 在系統(tǒng)可編程flash 存儲(chǔ)器。使用高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造

37、，與工業(yè)80c51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在系統(tǒng)可編程flash，使得stc89c52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案2。stc89c52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能:8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，32 位i/o口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，stc89c52 可降至0hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu停止工作，允許ram、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工

38、作。掉電保護(hù)方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。其引腳電路如圖3-2所示，stc89c52主要性能有以下幾點(diǎn)：(1) 與mcs-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容(2) 8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程flash存儲(chǔ)器(3) 1000次擦寫(xiě)周期(4) 全靜態(tài)操作：0hz33hz(5) 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器(6) 32個(gè)可編程i/o口線(7) 三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(8) 八個(gè)中斷源全雙工uart串行通道(9) 低功耗空閑和掉電模式(10) 掉電后中斷可喚醒(11) 看門狗定時(shí)器(12) 雙數(shù)據(jù)指針(13) 掉電標(biāo)識(shí)符圖3-2 stc89c52引腳圖3.3 可燃性氣體報(bào)

39、警控制器的電路設(shè)計(jì)3.3.1 a/d轉(zhuǎn)換電路ad7705 是ad 公司新推出的16 位 轉(zhuǎn)換器。器件包括由緩沖器和增益可編程放大器(pga ) 組成的前端模擬調(diào)節(jié)電路, 調(diào)制器, 可編程數(shù)字濾波器等部件。能直接將傳感器測(cè)量到的多路微小信號(hào)進(jìn)行a /d 轉(zhuǎn)換。這種器件還具有高分辨率、寬動(dòng)態(tài)范圍、自校準(zhǔn)、優(yōu)良的抗噪聲性能以及低電壓低功耗等特點(diǎn), 非常適合儀表測(cè)量、工業(yè)控制等領(lǐng)域的應(yīng)用。它采用三線串行接口, 有兩個(gè)全差分輸入通道, 能達(dá)到0.003% 非線性的16 位無(wú)誤碼數(shù)據(jù)輸出, 其增益和數(shù)據(jù)輸出更新率均可編程設(shè)定, 還可選擇輸入模擬緩沖器, 以及自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)方式。工作電壓3 v 或5 v。

40、3 v 電壓時(shí), 最大功耗為1 mw , 等待模式下電源電流僅為8 。3.3.2 stc89c52單片機(jī)接口電路stc89c52采用pqfp貼片式的封裝形式，有40個(gè)管腳。根據(jù)單片機(jī)制作的原理以及報(bào)警器實(shí)現(xiàn)的功能，其接口電路主要分為6個(gè)部分。stc89c52單片機(jī)接口電路如圖3-3所示。圖3-3 stc89c52單片機(jī)接口電路(1) 復(fù)位模塊復(fù)位操作可以使單片機(jī)初始化，也可以使死機(jī)狀態(tài)下的單片機(jī)重新啟動(dòng)，因此非常重要。為可靠起見(jiàn)，電源上電穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)，才能撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開(kāi)關(guān)或電源插頭分一合過(guò)程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。在本設(shè)計(jì)中，采用的是阻容rc上電復(fù)位電路，通過(guò)電容加到rst

41、端上一個(gè)高電平復(fù)位信號(hào)，高電平持續(xù)時(shí)間取決于rc電路參數(shù)。為了保證系統(tǒng)能可靠地復(fù)位，rst端上高電平信號(hào)必須有足夠長(zhǎng)的時(shí)間，本復(fù)位操作采用按鍵控制操作。(2) 系統(tǒng)時(shí)鐘模塊時(shí)鐘電路產(chǎn)生單片機(jī)的工作時(shí)序脈沖，是單片機(jī)正常工作的關(guān)鍵。本次設(shè)計(jì)中采用外部獨(dú)立時(shí)鐘震蕩器所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)。在stc89c52的18腳(xtal1)和19腳(xtal2)外接12m的晶體，同時(shí)并連2個(gè)33pf的電容，產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘。(3) 顯示模塊由stc89c52的3239腳以及1415腳構(gòu)成顯示及控制信號(hào)。本次設(shè)計(jì)中采用的是動(dòng)態(tài)顯示的方法進(jìn)行濃度顯示。(4) 聲音報(bào)警模塊由stc89c52的24腳實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警控制。當(dāng)可燃性

42、氣體濃度超過(guò)限定值時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出鳴叫報(bào)警。(5) 按鍵控制模塊有兩個(gè)按鍵分別接單片機(jī)25、26腳作為系統(tǒng)操作按鍵(6) led狀態(tài)顯示模塊由stc89c52的2123腳構(gòu)成led狀態(tài)顯示控制，黃燈亮表示系統(tǒng)處于非工作狀態(tài)，綠燈亮表示系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，紅燈亮表示系統(tǒng)處于非正常工作狀態(tài)。3.3.3 聲音報(bào)警電路 當(dāng)可燃性氣體濃度超過(guò)限定值時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出鳴叫報(bào)警。圖3-7 聲音報(bào)警控制電路3.3.4 顯示電路顯示電路采用lcd1602顯示，相較其他顯示方式液晶屏顯示優(yōu)點(diǎn)突出，具有以下特點(diǎn)：顯示質(zhì)量高 由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（c

43、rt）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫(huà)質(zhì)高且不會(huì)閃爍。 數(shù)字式接口 液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。 體積小、重量輕液晶顯示器通過(guò)顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來(lái)達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多 功耗低 相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動(dòng)ic上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 下圖為lcd1602尺寸圖 圖3-3-4 lcd1602尺寸圖lcd1602的主要技術(shù)參數(shù)如下：顯示容量：162個(gè)字符芯片工作電壓：4.5-5.5v工作電流：2.0ma(5.0v)模塊最佳工作電壓：5.0v字符尺寸：2.954

44、.35(wh)mm由stc89c52的3239腳以及1415腳接lcd1602構(gòu)成顯示及控制信號(hào)。接口電路如下圖3-3-4-1所示： 圖3-3-4-1 lcd1602接口電路圖3.3.5led狀態(tài)顯示 燈光報(bào)警電路如圖3-10所示，燈光報(bào)警電路由d1、d2、d3組成，電阻起限流的作用。系統(tǒng)處于非工作狀態(tài)的時(shí)，單片機(jī)黃燈對(duì)應(yīng)引腳輸出低電平，黃燈亮；工作狀態(tài)時(shí)，沒(méi)有中斷產(chǎn)生表示系統(tǒng)工作正常，則單片機(jī)綠燈對(duì)應(yīng)引腳輸出低電平，綠燈亮，如果產(chǎn)生外部中斷0，單片機(jī)黃燈對(duì)應(yīng)引腳間隔輸出低電平，紅燈閃爍；工作狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)工作正常則如同工作狀態(tài)，如果氣體濃度超過(guò)報(bào)警限，報(bào)警也如工作狀態(tài)。圖3-10 led狀態(tài)顯

45、示電路3.3.6按鍵控制電路本系統(tǒng)按鍵控制電路由兩個(gè)按鍵組成，作用是選擇工作模式、查看報(bào)警次數(shù)、退出當(dāng)前工作模式等。接口電路圖如下圖3-11所示：第4章 有毒可燃?xì)怏w報(bào)警器的軟件設(shè)計(jì)4.1 stc89c52單片機(jī)調(diào)試及開(kāi)發(fā)工具 嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)往往借助于開(kāi)發(fā)系統(tǒng)工具，而各種開(kāi)發(fā)系統(tǒng)一般都比待開(kāi)發(fā)調(diào)試的嵌入式系統(tǒng)要復(fù)雜得多。stc89c52系列單片機(jī)的調(diào)試、開(kāi)發(fā)工具由硬件和軟件兩部分組成，硬件只需一臺(tái)pc機(jī)、目標(biāo)板和一個(gè)稱為fet(flashemulation tool)的jtag控制器。 stc89c52fet仿真工具的功能主要是將由pc機(jī)打印機(jī)接口來(lái)的8位并行數(shù)據(jù)與來(lái)自jtag接口的串行數(shù)據(jù)

46、進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)pc機(jī)與stc89c52芯片中的jtag接口的通訊。具體包括：(1) 程序下載當(dāng)用戶將源程序（c語(yǔ)言）經(jīng)keil軟件語(yǔ)法檢查無(wú)誤并生成代碼時(shí)，就可以將程序代碼在如圖的環(huán)境中下載到flash芯片中，而用戶的系統(tǒng)可以是在線狀態(tài)。(2) 設(shè)置斷點(diǎn)用戶可以通過(guò)調(diào)試環(huán)境軟件的人機(jī)對(duì)話界面。在程序中設(shè)置斷點(diǎn)。在stc89c52中，可以同時(shí)設(shè)置4個(gè)硬件斷點(diǎn)，它是經(jīng)過(guò)jtag接口的傳輸，由芯片中的幾組斷點(diǎn)條件寄存器實(shí)現(xiàn)的。(3) 現(xiàn)場(chǎng)觀察與修改用戶可以通過(guò)調(diào)試環(huán)境軟件的人機(jī)對(duì)話界面，檢查或修改flash芯片內(nèi)的各種存儲(chǔ)器、寄存器的數(shù)據(jù)。在調(diào)試過(guò)程中，根據(jù)需要可以進(jìn)行軟件模擬仿真和硬件仿真。

47、4.2 有毒可燃?xì)怏w報(bào)警器軟件流程及設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，軟件要解決的主要問(wèn)題是檢測(cè)傳感器送來(lái)的有毒可燃?xì)怏w濃度信號(hào)或數(shù)字電壓信號(hào)，根據(jù)工作模式不同，程序處理不同的信號(hào)。數(shù)字電壓信號(hào)可產(chǎn)生外部中斷，程序依此進(jìn)行報(bào)警；濃度信號(hào)進(jìn)行線性化處理，用lcd1602顯示濃度，若濃度值超出限定值，報(bào)警器發(fā)出聲音報(bào)警。因此分為主程序、線性化處理子程序、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)化十進(jìn)制子程序，濃度顯示子程序、鍵掃描處理子程序、聲光控制子程序六個(gè)部分。在程序的編寫(xiě)過(guò)程中，加入了詳細(xì)的文字注釋，以便于后期的改進(jìn)與維護(hù)。4.2.1 主程序流程圖及設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖4-1所示，由于mq135型氣體傳感器在不通電狀態(tài)下存放一段時(shí)間后，再通

48、電時(shí)，器件并不能立即投入正常工作，需要一定的時(shí)間預(yù)熱。開(kāi)始工作模式選擇mode_amode_d數(shù)據(jù)處理是否需要報(bào)警狀態(tài)顯示報(bào)警4.2.2 線性化處理子程序設(shè)計(jì)在單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，使用之前必須進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定(校準(zhǔn))，以得到輸出信號(hào)與被測(cè)信號(hào)的關(guān)系-輸出曲線，用來(lái)作為使用過(guò)程中的計(jì)量依據(jù)。但是標(biāo)定時(shí)輸出曲線往往不是一條理想的直線，所以要對(duì)標(biāo)定曲線進(jìn)行線性化處理，用一條擬合直線近似代替輸出曲線，線性化是智能儀表的典型功能之一。由于電壓值與氣體濃度之間是非線性的關(guān)系，為了實(shí)時(shí)顯示氣體濃度，需要對(duì)其進(jìn)行線性化處理。在誤差許可范圍內(nèi)，根據(jù)標(biāo)定曲線形狀，以及單片機(jī)處理能力，把曲線分成8段，對(duì)每小段分別線性化。

49、濃度0%lel-99%lel分成8段如下： 0%lel10%lel 10%lel20%lel 20%lel28%lel 28%lel36%lel 36%lel45%lel 45%lel61%lel 61%lel78%lel 78%lel99%lel單片機(jī)經(jīng)過(guò)濾波后，得到3個(gè)采樣值的一個(gè)真值，把這個(gè)真值通過(guò)查表比較，確定其所在區(qū)間的上下限電壓值和上下限濃度值，根據(jù)公式(4-1)，計(jì)算出該電壓值對(duì)應(yīng)的濃度值。分段點(diǎn)的電壓值和濃度值分別存儲(chǔ)在兩個(gè)表格中，線性化處理子程序如圖4-3所示。 (4-1)式中y上-區(qū)間上限濃度值y下-區(qū)間下限濃度值y濾-實(shí)際氣體測(cè)試濃度值x上-區(qū)間上限濃度對(duì)應(yīng)電壓值x下-區(qū)

50、間下限濃度對(duì)應(yīng)電壓值x濾-實(shí)際氣體測(cè)試濃度對(duì)應(yīng)電壓值圖4-3 線性化處理子程序流程圖4.2.3 十六進(jìn)制轉(zhuǎn)化十進(jìn)制子程序設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)線性化處理后的濃度是十六進(jìn)制的，而led顯示的濃度是十進(jìn)制的，所以要進(jìn)行十六進(jìn)制轉(zhuǎn)化十進(jìn)制子程序處理，再送入顯示子程序。流程圖如圖4-4所示。圖4-4 十六進(jìn)制轉(zhuǎn)化十進(jìn)制子程序流程圖4.2.4 顯示子程序設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)采用的是lcd1602顯示，程序流程圖如下圖4-5所示 圖4-5 顯示子程序流程圖4.2.5 數(shù)據(jù)處理模塊y 氣體超標(biāo)信號(hào)輸入報(bào)警電路工作開(kāi)始檢測(cè)濃度和按鍵等待操作濃度下降或按鍵操作n停止報(bào)警4-6數(shù)據(jù)處理模塊第五章 系統(tǒng)調(diào)試5.1 硬件的調(diào)試在單片機(jī)開(kāi)發(fā)

51、過(guò)程中，從硬件設(shè)計(jì)到軟件設(shè)計(jì)都需要做到準(zhǔn)確無(wú)誤。可見(jiàn)調(diào)試的工作量比較大。調(diào)試部分是單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的部分。調(diào)試的成功與否直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的可行性。單片機(jī)系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能分開(kāi)的，許多硬件錯(cuò)誤是在軟件調(diào)試中被發(fā)現(xiàn)和糾正的。但通常是先排除明顯的硬件故障以后，再和軟件結(jié)合起來(lái)調(diào)試以進(jìn)一步排除故障?？梢?jiàn)硬件的調(diào)試是基礎(chǔ)，如果硬件調(diào)試不通過(guò)，軟件設(shè)計(jì)則是無(wú)從做起。當(dāng)硬件設(shè)計(jì)從布線到焊接安裝完成之后，就開(kāi)始進(jìn)入硬件調(diào)試階段，調(diào)試大體可以分為以下幾步。5.1.1 排除邏輯故障這類故障往往由于設(shè)計(jì)和加工制板過(guò)程中工藝性錯(cuò)誤所造成的。主要包括錯(cuò)線、開(kāi)路、短路。排除的方法是首先將加工的印

52、制板認(rèn)真對(duì)照原理圖，看兩者是否一致。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線）是否存在相互之間短路或與其它信號(hào)線路短路。必要時(shí)利用數(shù)字萬(wàn)用表的短路測(cè)試功能，可以縮短排錯(cuò)時(shí)間。5.1.2 排除元器件故障造成這類錯(cuò)誤的原因有兩個(gè)：一個(gè)是元器件買來(lái)時(shí)就已壞了；另一個(gè)是由于安裝錯(cuò)誤，造成器件燒壞?？梢圆扇z查元器件與設(shè)計(jì)要求的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否一致。在保證安裝無(wú)誤后，用替換方法排除錯(cuò)誤。5.1.3 排除電源故障在通電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成集成塊損壞。加電后檢查各插件上引腳的電位，一般先檢查vcc與gnd之間電位，若

53、在5v4.8v之間屬正常。若有高壓，聯(lián)機(jī)仿真器調(diào)試時(shí)，將會(huì)損壞仿真器等，有時(shí)會(huì)使應(yīng)用系統(tǒng)中的集成塊發(fā)熱損壞。5.2軟件調(diào)試軟件調(diào)試主要采用keil軟件調(diào)試編譯單片機(jī)程序。由于由于stc89c52可以擦寫(xiě)上千次，所以在這個(gè)調(diào)試過(guò)程中，并沒(méi)有用仿真器來(lái)實(shí)踐，而是直接將程序燒寫(xiě)進(jìn)單片機(jī)來(lái)操作。將通過(guò)keil軟件編譯通過(guò)的單片機(jī)程序生成的“.hex”文件用燒錄軟件通過(guò)下載線燒寫(xiě)進(jìn)單片機(jī)中。5.3軟、硬件整體調(diào)試軟、硬件聯(lián)調(diào)是將已經(jīng)調(diào)試通過(guò)的軟件和硬件結(jié)合起來(lái)一起進(jìn)行調(diào)試。這部分是單片機(jī)制作過(guò)程中最重要的調(diào)試部分。單一的軟件或是硬件的調(diào)試通過(guò)了并不能驗(yàn)證總的方案的可行性。只有將整個(gè)系統(tǒng)的軟件硬件相結(jié)合連

54、接起來(lái)進(jìn)行調(diào)試，也就是綜合調(diào)試。如果調(diào)試成功了才能說(shuō)明此系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)成功。采用keil軟件和硬件電路板進(jìn)行軟硬件聯(lián)合仿真，首先編譯單片機(jī)程序，然后運(yùn)行編譯的程序，程序檢查成功后，再把程序燒入硬件之中。對(duì)調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤要仔細(xì)分析，然后不斷更正錯(cuò)誤，直至達(dá)到理想效果為止。在軟硬件聯(lián)調(diào)時(shí)，根據(jù)在程序中設(shè)定的閾值，將打火機(jī)打火放到氣體傳感器周圍，這樣氣體傳感器就可以采集到相應(yīng)可燃?xì)怏w濃度，當(dāng)濃度超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，蜂鳴器就會(huì)立即報(bào)警，同時(shí)吸合繼電器。結(jié)論本次設(shè)計(jì)對(duì)有毒可燃?xì)怏w報(bào)警器進(jìn)行了深入的研究，在參考國(guó)內(nèi)外一些資料的基礎(chǔ)上，比較合理地選擇了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，采用了“探測(cè)器+單片機(jī)控制

55、電路”設(shè)計(jì)思路，由于具有操作簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，價(jià)格便宜，安全性高等特點(diǎn)，所以非常適合貯氣倉(cāng)庫(kù)，以及家庭等場(chǎng)所使用，具有很高的實(shí)用價(jià)值。本次設(shè)計(jì)的有毒可燃?xì)怏w報(bào)警器由探測(cè)器與單片機(jī)控制電路兩大部分構(gòu)成。根據(jù)設(shè)計(jì)要求、使用環(huán)境、成本等因素，選用mq135氣體傳感器。該傳感器是對(duì)以烷類氣體為主的多種可燃性氣體有良好敏感特性的廣譜型半導(dǎo)體敏感器件。它的靈敏度適中，響應(yīng)與恢復(fù)特性好，長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性、重現(xiàn)性、抗環(huán)境氣氛影響及抗溫濕度影響等性能均優(yōu)。該儀器采用了高性能stc89c52單片機(jī)作為核心電路，充分利用了stc89c52的高速數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片內(nèi)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了儀器的小型化和智能化，使儀表具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

56、、性能穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用程序用c語(yǔ)言編寫(xiě)，充分利用芯片資源，提高了測(cè)量精度和代碼執(zhí)行效率，減小代碼容量。對(duì)可燃性氣體采用濾波、線性化處理等，不但最大限度地排除現(xiàn)場(chǎng)噪聲干擾，降低可燃性氣體報(bào)警器誤報(bào)概率，而且易于在單片機(jī)中實(shí)現(xiàn)。此電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，線性度好，溫漂小等優(yōu)點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)也存在著一些需要完善的地方，譬如讓檢測(cè)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)行多點(diǎn)同時(shí)檢測(cè)、如何更加智能化的進(jìn)行報(bào)警工作，如何能更好的減少檢測(cè)誤差等問(wèn)題值得去進(jìn)一步的研究和探討。本次設(shè)計(jì)的有毒可燃?xì)怏w報(bào)警器靈敏度高，在測(cè)量范圍內(nèi)具有較理想的特性，適用于低流速的可燃性氣體測(cè)量。本課題的工作為便攜式儀器的研制和實(shí)用化提供了較好的實(shí)現(xiàn)方案，為今后該領(lǐng)域的研究提供了很好的參考依據(jù)。參考文獻(xiàn)1 謝樹(shù)俊,于樂(lè)忠,牛軍,周世榮,孫紅云,王瑩,謝飛. 感溫/可燃?xì)怏w/一氧化碳三復(fù)合火災(zāi)探測(cè)器j. 消防科學(xué)與技術(shù), 2009, (06) . 2 王元蓀. 感煙感溫復(fù)合火災(zāi)探測(cè)器j. 消防技術(shù)與產(chǎn)品信息, 2009, (04) . 3