煤氣檢測裝置

1、簡易煤氣泄漏報警裝置設(shè)計學(xué)生學(xué)號： 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 起止日期： 重慶理工大學(xué)專業(yè)綜合設(shè)計專業(yè)綜合設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目：簡易煤氣泄漏報警裝置設(shè)計二、設(shè)計目的1. 了解報警器的組成和原理。 2. 了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實用方法。 3. 進一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與軟件處理系統(tǒng)的原理與使用方法。 4. 熟悉報警器的設(shè)計與制作。三、設(shè)計任務(wù)及要求1. 準(zhǔn)確可靠地判斷泄漏的發(fā)生，并能夠在較短的時間內(nèi)判斷出泄漏點具體的位置。 2. 準(zhǔn)確可靠地判斷泄漏程度，能對較小量的泄漏做出判斷。 3. 檢測原理簡單，易于操作和維護四、設(shè)計時間及進度安排設(shè)計時間共三周（

2、2014.11.102014.11.27）,具體安排如下表：周安排設(shè) 計 內(nèi) 容設(shè)計時間第一周收集資料，并對所需的器件進行購買；整理原理。2014.11.102014.11.16第二周根據(jù)原理設(shè)計電路做出實物。2014.11.172014.11.23第三周論文，PPT撰寫。2014.11.242014.11.27五、指導(dǎo)教師評語及學(xué)生成績指導(dǎo)教師評語:年 月 日成績指導(dǎo)教師(簽字):- I -目 錄專業(yè)綜合設(shè)計任務(wù)書I第1章 專業(yè)綜合設(shè)計的目的1第2章 實驗?zāi)康?、任?wù)和要求2第3章 實驗原理33.1 方案設(shè)計33.2 原理框圖33.3 單片機電路43.3.1 AT89S5143.3.2 MQ-

3、5氣敏傳感器63.3.3 數(shù)碼管73.4 聲報警電路73.5 程序設(shè)計7 3.6 C語言程序設(shè)計9第4章 結(jié)論12參考文獻13附錄元件清單14- 13 -第1章 專業(yè)綜合設(shè)計的目的專業(yè)綜合設(shè)計是學(xué)生理論聯(lián)系實際的重要實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對學(xué)生進行的一次綜合性專業(yè)設(shè)計訓(xùn)練。通過專業(yè)綜合設(shè)計使學(xué)生獲得以下幾方面能力，為畢業(yè)設(shè)計（論文）奠定基礎(chǔ)。1、進一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)一門或幾門相關(guān)專業(yè)課（或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課）理論知識，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計、計算、繪圖、計算機應(yīng)用、文獻查閱、報告撰寫等基本技能；2、培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力及獨立分析和解決工程實際問題的能力；3、培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神、創(chuàng)新意識、嚴(yán)肅認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度和嚴(yán)

4、謹(jǐn)求實的工作作風(fēng)。4、 鞏固和加深已學(xué)過的基礎(chǔ)和專業(yè)知識，提高綜合運用這些知識獨立進行分析和解決實際問題的能力。 5、掌握道路工程專業(yè)設(shè)計的基本程序和方法，了解我國有關(guān)的建設(shè)方針和政策，正確使用本專業(yè)的各種設(shè)計規(guī)范和規(guī)程。 6、 學(xué)會針對要解決的問題，廣泛地搜集國內(nèi)外有關(guān)資料，了解國內(nèi)外的水平和狀況。 7、培養(yǎng)深入細致調(diào)查研究，理論聯(lián)系實際，從經(jīng)濟、技術(shù)的觀點全面分析和解決問題的方法及闡述自己觀點的能力。第2章 實驗?zāi)康?、任?wù)和要求2.1 實驗?zāi)康?. 了解報警器的組成和原理。 2. 了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實用方法。 3. 進一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與軟件處理系統(tǒng)

5、的原理與使用方法。 4. 熟悉報警器的設(shè)計與制作。2.2 實驗任務(wù)1 采用了AT89S51為系統(tǒng)的CPU, 設(shè)計實現(xiàn)對家用煤氣的控制功能。2用戶接到報警信號后可以控制電路,保證燃氣的泄漏安全。 3傳感器能準(zhǔn)確接受信號,及時起到報警的作用。 4. 設(shè)計處理電路與閥門開閉裝置。2.3 實驗要求1.準(zhǔn)確可靠地判斷泄漏的發(fā)生，并能夠在較短的時間內(nèi)判斷出泄漏點具體的位置。 2.準(zhǔn)確可靠地判斷泄漏程度，能對較小量的泄漏做出判斷。 3.檢測原理簡單，易于操作和維護第3章 實驗原理3.1 方案設(shè)計采用QM氣敏傳感器、單片機控制系統(tǒng)、蜂鳴器報警,實現(xiàn)對煤氣泄漏的報警。3.2 原理框圖聲報警電路顯示電路單片機電路

6、氣敏元件自檢電路計時電路氣敏傳感器當(dāng)有燃氣泄漏時，氣敏傳感器接收到“氣”信號，檢測電路產(chǎn)生“氣電”信號送單片機，單片機控制蜂鳴器發(fā)出預(yù)報警信號。3.3單片機電路3.3.1 AT89S51單片機電路是系統(tǒng)控制的核心。單片機選用AT89S51，AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，AT89S5

7、1在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。求引腳圖如圖所示： 其引腳作用： VCC：電源電壓輸入端。 GND：電源地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由

8、于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為低八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉

9、電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口除了作為普通I/O口，還有第二功能： P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（T0定時器的外部計數(shù)輸入） P3.5 T1（T1定時器的外部計數(shù)輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器的寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器的讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 I/O口作

10、為輸入口時有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口時實際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過某種運算或變換后再寫回到端口鎖存器。只有讀端口時才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線。89C51的P0、P1、P2、P3口作為輸入時都是準(zhǔn)雙向口。除了P1口外P0、P2、P3口都還有其他的功能。RST：復(fù)位輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：地址鎖存允許/編程脈沖信號端。當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率

11、周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號，低電平有效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 EA/VPP：外部程序存儲器訪問允許。當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（

12、0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。3.3.2 MQ-5氣敏傳感器 氣敏傳感器是一種檢測特定氣體的傳感器。它主要包括半導(dǎo)體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學(xué)氣敏傳感器等，其中用的最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器。工作原理：聲表面波器件之波速和頻率會隨外界環(huán)境的變化而發(fā)生漂移。氣敏傳感器就是利用這種性能在壓電晶體表面涂覆一層選擇性

13、吸附某氣體的氣敏薄膜，當(dāng)該氣敏薄膜與待測氣體相互作用（化學(xué)作用或生物作用，或者是物理吸附），使得氣敏薄膜的膜層質(zhì)量和導(dǎo)電率發(fā)生變化時，引起壓電晶體的聲表面波頻率發(fā)生漂移；氣體濃度不同，膜層質(zhì)量和導(dǎo)電率變化程度亦不同，即引起聲表面波頻率的變化也不同。通過測量聲表面波頻率的變化就可以獲得準(zhǔn)確的反應(yīng)氣體濃度的變化值。本設(shè)計通過MQ-5氣敏傳感器檢測甲烷氣體以達到實驗?zāi)康摹?.3.3 數(shù)碼管 LED數(shù)碼管由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。數(shù)碼管實際上是由七個發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點就是8個。這些段分別由字母a,b,c,d,

14、e,f,g,dp來表示。其結(jié)構(gòu)原理：LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等.，LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖2是共陰和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍，黃等幾種。LED數(shù)碼管廣泛用于儀表，時鐘，車站，家電等場合。選用時要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。3.4 聲報警電路如圖所示，為此設(shè)計的聲報警電路3.5

15、 程序設(shè)計 AT89S51采用ISP下載器燒程序。 2控制線，共4根。（1）輸入： RST復(fù)位輸入信號，高電平有效。在振蕩器工作時，在RST上作用兩個機器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。EA/Vpp片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。在編程時，其上施加12V的編程電壓。（2）輸入，輸出： ALE/PROG地址鎖存允許信號，輸出。用做片外存儲器訪問時，低字節(jié)地址鎖存。ALE以1/6的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用做對外輸出的時鐘或用于定時。在EPROM編程期間，作輸入。輸入編程脈沖。ALE可以驅(qū)動8個LSTTL負載。（3）輸出： PSEN片外程序存儲器選通信號，低電平有效。在從片外程序存儲器取指期

16、間，在每個機器周期中，當(dāng)PSEN有效時，程序存儲器的內(nèi)容被送上P0口（數(shù)據(jù)總線）。PSEN可以驅(qū)動8個LSTTL負載。3、 I/O口：4個口，32根 單片機51系列共有四個8位雙向并行I/O通道口，分別是P0、P1、P2、P3，各具有特殊的電路結(jié)構(gòu)，每位均有自己的鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。這種結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)輸出時可鎖存，即輸出新的數(shù)據(jù)之前，通道口上原數(shù)據(jù)一直保持不變，但對輸入信息是不鎖存的，因此從外部輸入的信息必須保持到取數(shù)指令執(zhí)行完為止。在這四個8位雙向并行I/O通道口中，我們應(yīng)該選擇哪一個通道口作為輸入信號和輸出信號的端口呢？下面我們先來了解一下四個通道口的結(jié)構(gòu)。（1）P0口介紹 P0

17、口在訪問外部存儲器時，P0口既是一個真正的雙向數(shù)據(jù)總線口，又是從分時輸出8位地址口。它包括一個輸出鎖存器，兩個三態(tài)緩沖器，一個輸出驅(qū)動電路和一個輸出控制電路(2）P1口介紹 P1口是專門為用戶使用的I/O口，是準(zhǔn)雙向口，P1口為8位準(zhǔn)雙向口，每一位均可單獨定義為輸入或輸出口。在編程校驗期間，用做輸入低位字節(jié)地址。P1口可以驅(qū)動4個LSTTL負載。(3）P2口介紹 P2口也是雙向口。它是供系統(tǒng)擴展時輸出高8位地址。如果沒有系統(tǒng)擴展時，也可以作為用戶的I/O口使用。P2口作為外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器的地址總線的高8位輸出口AB8-AB15，P0口由ALE選通作為地址總線的低8位輸出口AB0-AB

18、7。外部的程序存儲器由PSEN信號選通，數(shù)據(jù)存儲器則由WR和RD讀寫信號選通，因為2=64k，所以89S51最大可外接64kB的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器(4）P3口介紹 P3口是個雙功能口，第一功能作通用I/O口，第二功能是作變異功能用，為適應(yīng)引腳的第二功能的需要，增加了第二功能控制邏輯，在真正的應(yīng)用電路中，第二功能顯得更為重要。由于第二功能信號有輸入輸出兩種情況，我們分別加以說明。 P3口的輸入輸出及P3口鎖存器、中斷、定時/計數(shù)器、串行口和特殊功能寄存器有關(guān)，P3口的第一功能和P1口一樣可作為輸入輸出端口，同樣具有字節(jié)操作和位操作兩種方式，在位操作模式下，每一位均可定義為輸入或輸出。 現(xiàn)在我

19、們已經(jīng)對四個8位雙向并行I/O口有了初步的了解。根據(jù)以上的介紹我們知道只有P1口是標(biāo)準(zhǔn)的I/O口，所以我們選用P0口作為數(shù)據(jù)端口，P0口可逐位分別定義各口線為輸入或輸出線。3.6 C語言程序設(shè)計：#include#define uchar unsigned char sbit tj=P34;sbit P3_7=P37;/秒指示燈sbit P3_6=P36;/秒指示燈sbit gs=P10;/改分鐘sbit gf=P11;/改小時sbit gp=P12;/開關(guān)屏sbit bj=P27;/sbit out=P15;uchar a=0,b=0,c=0,d=0,e=60,f=7;uchar disp=

20、0,0,0,0;/定義四個顯示單元/uchar disp1=0,0,0,0;/定義四個報警顯示單元uchar dispbit=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7;/四個數(shù)碼管掃描代碼uchar dispcode=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90;/共陽數(shù)碼管顯示代碼uchar dispcode1=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10;/共陽數(shù)碼管顯示代碼帶小數(shù)點void display(void)uchar i,j;disp3=d/10;disp2=d%10;di

21、sp1=b/10;disp0=b%10;for(i=0;i4;i+)if(i=2)P0=dispcode1dispi; else P0=dispcodedispi;P2=dispbiti;for(j=0;j255;j+);void display1(void)uchar i,j;disp2=e/10;disp1=e%10;for(i=1;i3;i+)P0=dispcodedispi;P2=dispbiti;for(j=0;j255;j+);void t0(void) interrupt 1 using 1c+; TH0=0x3c; TL0=0xb0; if(c=10)P3_7=P3_7;P3_

22、6=P3_6;a+; void main(void) TMOD=0x01;/用定時器定時50MS TH0=0x3c; TL0=0xb0; ET0=1; TR0=1; EA=1; while(e)if(a=2)e-;display1(); while(1) if(out=0)bj=0; if(out=1)bj=1; if(gp=0)while(gp=0);tj=tj; if(tj=1)display(); if(tj=0)P2=0xff; if(a=120)a=0;b+; if(b=60)b=0;d+; if(d=24)d=0; if(gf=0)while(gf=0);b+;if(b=60)b=0; if(gs=0)while(gs=0);d+;if(d=24)d=0; 第4章 結(jié)論 本系統(tǒng)采用單片機技術(shù)，實現(xiàn)了控制功能的多樣化和智能化，簡化了電路，降低了成本，提高了穩(wěn)定性；傳感器損壞報警及方便更換的特點，提高了系統(tǒng)的可靠性，延長了整機的使用壽命；閥門開閉裝置的人性化設(shè)計，使系統(tǒng)更具有通用性和靈活性；另外，如果利用保留的單片機串口，增設(shè)通訊模塊和相關(guān)程序，此系統(tǒng)還可作為集群監(jiān)控系統(tǒng)中的下位機和現(xiàn)場執(zhí)行機。在應(yīng)用中，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠、靈敏。 通過這次課程設(shè)計，我體會到了很多學(xué)習(xí)生活中道理。 （1） 培養(yǎng)興趣，樂觀自信 剛剛開始時我對傳感器技術(shù)課程設(shè)計信心不是很足?？墒钱?dāng)我想到老師的