可燃氣體報警裝置設計

1、目錄目錄1 1 前言前言.1 12 2 總體方案設計總體方案設計.2 22.1 方案比較.22.2 方案選擇.33 3 單元模塊設計單元模塊設計.4 43.1 各單元模塊電路設計及功能介紹.4 4轉換模塊.6報警電路.7數(shù)碼顯示及濃度設置模塊.83.2 特殊元器件的介紹 .83.2.1 LM2576 穩(wěn)壓器 .83.2.2 MQ-5 傳感器 .9單片機.93.2.4 ADC8089.114 4 軟件設計軟件設計 .1.14 44.1 軟件設計原理及設計所用工具.14軟件設計原理.14軟件設計所用工具.144.2 軟件設計結構圖.145 5 系統(tǒng)功能、指標參數(shù)系統(tǒng)功能、指標參數(shù).1 16 65.

2、1 說明系統(tǒng)能實現(xiàn)的功能.165.2 系統(tǒng)指標參數(shù).166 6 結論結論.17177 7 總結與體會總結與體會.18188 8 謝辭謝辭.19199 9 參考文獻參考文獻.2020附錄附錄 .21211 1 前言前言在很多工業(yè)生產領域包括石油、化工、冶金、采礦等行業(yè)，都會產生或利用到可燃氣體。而近年來，可燃氣體作為人們做飯、取暖的燃料，早已進人廣大城鄉(xiāng)居民家中。但是由于各種原因如漏氣、閥門故障、等都會引起室內可燃氣體濃度上升，當室內可燃氣體的濃度達到一定的程度時，就會引起人體中毒反應；如遇火花等，甚至還有可能引起爆炸，造成人身傷亡和財產損失。由于可燃氣體本身的危險性嚴重威脅到人民的生產生活安全

3、，故而對可燃氣體的檢測與報警在生產生活中式非常重要的。本課程設計通過傳感器將送來的可燃性氣體濃度對應的微小信號經過放大，送入微控制器，經 A/D 轉換、濃度比較，線性化數(shù)據(jù)處理，轉化成相應的十進制濃度值，把實際可燃性氣體濃度及各路狀態(tài)送顯，當可燃氣體濃度超過 25%時進行光報警，超過50%時進行聲光報警并提醒附近人員及時采取安全措施，防止中毒事故、爆炸、及火災發(fā)生，從而保障生命、財產的安全。由于氣體傳感器需要在加熱狀態(tài)下工作，溫度越高，反應越快，響應時間和恢復時間就越快。為提高響應時間，保證傳感器準確地、穩(wěn)定地工作，可燃氣體報警器需要向氣體傳感器持續(xù)輸出一個 5V 的電壓。為了保證其可靠性，在

4、輸出 5V 的電壓的同時，進行故障監(jiān)測。當傳感器加熱絲、或電纜線和傳感器斷線、或接觸不良時，進行故障報警。本設計為常用普通的可燃性氣體報警器設計，具備監(jiān)控可燃氣體的濃度，顯示測量結果，并對當前的環(huán)境狀態(tài)做出判斷，發(fā)出報警信息的功能。該報警裝置靈敏度高，適用于檢測低濃度氣體。且壽命長、在線性好，報警器的結構簡單，制作方便，制造成本低，適用于家庭可燃氣體的報警。2 2 總體方案設計總體方案設計 2.12.1 方案比較方案比較方案一：方案一：可燃氣體報警裝置由可燃性氣體傳感器電路、放大電路，A/ D 轉換電路、單片機、顯示電路、按鍵、信號輸出電路、報警器等組成。若可燃氣泄漏，則傳感器電路將可燃氣體濃

5、度轉換為電信號，通過放大、A/D轉換將模擬信號轉換為數(shù)字信號送予單片機，再由單片機控制報警信號，發(fā)出聲光報警。原理框圖如圖2.1: 傳感器放大電路串行通信數(shù)碼顯示報警裝置按鍵設置單片機及AD 轉換圖2.1方案一框圖方案二：方案二： 可燃氣體報警裝置由可燃氣體傳感器、電橋電路、差分電路、放大電路、A/D 轉換模塊、單片機、顯示電路、報警器電路、按鍵設置模塊組成。由氣體傳感器感知環(huán)境中某種氣體并將氣體濃度信號轉換成電信號。該電信號為連續(xù)變化的模擬信號，經過抗干擾處理放大后經過 A/D 轉換將其轉化為數(shù)字信號送予單片機處理。單片機對采集的數(shù)字信號進行處理和判斷，通過程序控制計算出待檢測氣體成分及濃度

6、并送到數(shù)碼管顯示，當檢測氣體濃度超出設定報警閥值時給出聲光報警。其原理框圖如圖 2.2 所示：傳感器差分電路電橋電路放大電路單片機及 AD 轉換報警裝置數(shù)碼顯示按鍵設置串行通信圖2.2方案二框圖2.22.2 方案選擇方案選擇 方案一和方案二相比較，方案一結構簡單，比方案二省略了電橋和差分電路，其對信號的采集和處理不是很嚴格，容易造成較大的誤差，方案二的設計正好彌補了這一點。電橋電路可作為調零電路，減小系統(tǒng)誤差；而差放電路具有很強的抑制零點漂移及抑制噪聲與干擾的能力。故而傳感器采集的信號經過電橋電路、差分電路和放大電路的處理后，信號質量好，誤差小，所以選擇方案二做為此次課程設計方案。3 3 單元

7、模塊單元模塊設計設計3.13.1 各單元模塊電路設計及功能介紹各單元模塊電路設計及功能介紹直流穩(wěn)壓電源模塊如圖 3.1 所示： 圖 3.1 電源電路 該模塊由變壓器、二極管整流橋、濾波電容、開關 SP1、穩(wěn)壓器 LM2596 等組成。通過變壓器將家庭電網(wǎng)中 220V 交流電壓變壓至 20v 以內，然后通過二級管整流橋進行全波整流，再通過濾波電容濾波，最后用 LM2576 進行穩(wěn)壓（5V） 。 開關 SP1 在 STC89C52 單片機寫程序的時候對單片機進行斷電，有利于對單片機進行寫入程序，在開關接通的時候，電路輸出 5V 電壓，當開關處于斷開的時候，沒有電壓輸出，達到單片機斷電寫程序的目的。

8、發(fā)光二極管用作電源指示。串口電路模塊如圖3.2所示： R1 IN13R2 IN8T1 IN11T2 IN10V+2V-6R1 OU T12R2 OU T9T1 OU T14T2 OU T7C1+1C1 -3C2+4C2 -5U6MAX2 32AEPE(1 6)C130.1uFC90.1uFC100.1uFC110.1uF162738495J2RS232 BVCCC120.1RXD(P3.0)TXD(P3.1) 圖3.2 單片機串口電路串口通訊對單片機而言意義重大，不但可以實現(xiàn)將單片機的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C端，而且也能實現(xiàn)計算機對單片機的控制，同時也可以通過串口對外部電路進行控制等。由于其所需電纜線

9、少，接線簡單，所以在較遠距離傳輸中，得到了廣泛的運用。MCS-51單片機的I/O串行口為全雙工接口。發(fā)送時，將CPU送來的并行數(shù)據(jù)轉換成一定格式的串行數(shù)據(jù)，在TXD引腳上按照一定的波特率諸位輸出。接收時，監(jiān)視RXD引腳，一旦出現(xiàn)起始位“0” ，就將外圍設備送來的一定格式的串行數(shù)據(jù)轉換成并行數(shù)據(jù)等待CPU輸入。由于電腦的串口是RS232電平的，而單片機的串口是TTL電平的，所以在單片機和電腦之間進行串口通訊時要通過芯片MAX232進行轉換。3.3.1.31.3 單片機模塊單片機模塊單片機模塊電路如圖3.3所示：EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T0

10、14T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U10STC89 C52X111.059 2MC422PC522PC62.2uFR402.2KVCCALEPSENVCCR371KPORT 1_0PORT 1_1PORT 1_2PORT 1_3PORT 1_4PORT 1_5PORT 1_6PORT 1_7READ (P3.7)WRIT E(P3.6)INT0(P3

11、.2)INT1(P3.3)T0(P3 .4)T1(P3 .5)RXD(P3.0)TXD(P3.1)DM0DM1DM2DM3DM4DM5DM6DM7A8A9A10A11A12A13A14A15A0A1A2A3A4A5A6A7OC1C111D22D33D44D55D66D77D88D91Q192Q183Q174Q165Q156Q147Q138Q12U1174HC5 73ALE地地地地DM7.0A15.0LED8LED4LED7LED3LED6LED2LED5LED1R36 510R35 510S17R34 510R33 510R32 510R31 510R30 510R29 510VCC 圖3.3

12、 單片機模塊電路單片機模塊電路采用由STC89C52構成單片機總線主控系統(tǒng)。其由單片機STC89C52及晶振電路、復位開關電路、地址鎖存器、輸出顯示模塊、鍵盤掃描模塊等外部設備構成。其中所有外部設備包括AD數(shù)據(jù)采集等均采用總線驅動方式驅動。由11.0592M的晶振為單片機提供時鐘源。因為單片機為高電平復位，所以復位電路采用以復位開關S17構成的上電復位系統(tǒng)。P1口作為系統(tǒng)的狀態(tài)輸出，通過LED8位數(shù)碼管顯示，能夠實時觀察室內可燃氣體濃度大小。由于單片機STC89C52的P0口和P2口可用于與外部存儲器的連接，這時P0口作為數(shù)據(jù)/地址分時復用端口，P0口先輸出外部設的低8位地址，并在外部鎖存，而

13、后再輸出讀入數(shù)據(jù)。在16位尋址時，P2口輸出外部存儲器的高8位地址。當P0口和P2口用作數(shù)據(jù)/地址總線時，它們不能再作為通用I/O口。 本系統(tǒng)中，在P0口用74HC573鎖存器對地址進行鎖存，數(shù)據(jù)經74HC573鎖存后與P2口一起構成16位地址線，然后用高位地址控制外圍電路的運行?？扇細怏w檢測及信號調理電路如圖3.4所示：1H3A2H4BRf1MQ-5R39 47kR281K32184U9A084CN1R467423U7084CN67423U8084CN4R73R55R86R92R67R118R10VCCR2633VCCVCCVCCR271KSrSlw110kTO_A D1VCC 圖3.4可燃

14、氣體檢測及信號調理電路本模塊是由氣敏傳感器MQ-5組成的電橋電路和差分放大電路組成。一般地，當被測量非常微弱的時候，必須用專門的電路來測量這種微弱的變化，最常用的電路就是各種電橋電路。電橋電路的作用就是把電阻變化率轉換成電壓輸出，然后提供給放大電路放大后進行測量，當電橋的四個橋臂電阻達到一定關系時，電橋輸出為零。在差放電路中采用TL084型四運放放大器。其中TL084前兩個運放構成相同放大器，第三個運放構成差動放大器?？扇細怏w濃度通過氣敏傳感器MQ-5構成的電橋電路轉換成電壓信號輸出，然后送入差放電路將信號放大供ADC0809采集。ADAD轉換模塊轉換模塊AD轉換電路如圖3.5所示：IN-02

15、6msb2-1212-220IN-1272-3192-418IN-2282-582-615IN-312-714lsb2-817IN-42EOC7IN-53ADD-A25IN-64ADD-B24ADD-C23IN-75ALE22ref(-)16ENAB LE9STAR T6ref(+)12CLOC K10U13ADC0809VCC8910U1C74HC02111213U1D74HC02READ (P3.7)WRIT E(P3.6)A0A1A2DM0DM1DM2DM3DM4DM5DM6DM7ADC_A_EOCDM7.010CLK11D1213Q9Q8CLRPRU12BMC74HC74AD4CLK3

16、D21Q5Q6CLRPRU12AMC74HC74ADALEVCCVCCVCCVCCA2.012345678J4AD_INA15TO_A D1 圖3.5 AD轉換電路本模塊主要功能是由 ADC8089 進行模數(shù)轉換。將經過處理的模擬信號送入 ADC0809轉換為數(shù)字信號輸入單片機。地址線 A15 控制 ADC8089 的選通，當向 A15寫數(shù)據(jù)時采集數(shù)據(jù)，當向 A15讀數(shù)據(jù)時讀取 AD 轉換的數(shù)據(jù)。選通數(shù)據(jù)轉換通道由 A0、A1、A2控制。報警電路如圖 3.6 所示： T19014R41100BELL 1BELLR422.2kVCCT1(P3.5)T29014D8LED2R43100R442.2

17、kVCCT0(P3.4) 圖3.6 報警電路（a)（b)聲、光報警電路分別如圖3.6（a）和（b） ，分別由單片機P3.5和P3.4控制。聲音報警使用蜂鳴器，光報警使用發(fā)光二極管。當可燃氣體濃度達到相應報警要求時，單片機P3.5或P3.4輸出高電平，三極管T1或T2導通,報警電路發(fā)出聲光報警。數(shù)碼管顯示電路模塊如圖3.7所示：C012C1.d9C2.d8C36A11B7C4D2E1F10G5DP3SR405 63J1LED_ SR40563ALED地地地地地S2S3S4S13S14S15S16S9S10S11S12S5S6S7S8DM0DM1DM2DM3DM4DM5DM6DM7C012C1.d

18、9C2.d8C36A11B7C4D2E1F10G5DP3SR405 63J2LED_ SR40563ALED_ SEG_0LED_ SEG_1LED_ SEG_2LED_ SEG_3LED_ SEG_4LED_ SEG_5LED_ SEG_6LED_ SEG_7LED_ D0LED_ D1LED_ D2LED_ D3LED_ D4LED_ D5LED_ D6LED_ D7D12D23D34D45D56D67D78D89Q118Q217Q316Q415Q514Q613Q712Q811E11E219U574HC5 41OC1C111D22D33D44D55D66D77D88D91Q192Q183Q

19、174Q165Q156Q147Q138Q12U374HC5 73OC1C111D22D33D44D55D66D77D88D91Q192Q183Q174Q165Q156Q147Q138Q12U474HC5 73LED_ SEG_0LED_ SEG_1LED_ SEG_2LED_ SEG_3DM0DM1DM2DM3DM4DM5DM6DM7LED_ SEG_4LED_ SEG_5LED_ SEG_6LED_ SEG_7LED_ SEG_0LED_ SEG_1LED_ SEG_2LED_ SEG_3R91KR101KR191KR201KVCCKEY_ IN0KEY_ IN1KEY_ IN2KEY_ I

20、N3R211KR221KR231KR241KDM0DM1DM2DM3DM4DM5DM6DM7ADC_ A_EOCREAD (P3.7)WRIT E(P3.6)WRIT E(P3.6)DM7 .0Q29013R121KR11KR21KR31KR41KR51KR61KR71KR81KQ19013R111KR141KR131KR161KR151KR181KR171KQ49013Q39013Q69013Q59013Q89013Q79013地地地地S1123U1A74HC0 2456U1B74HC0 2A14A13A12 圖3.7 數(shù)碼管顯示電路本模塊采用共陰極數(shù)碼管，電路比較簡單。設置數(shù)值和數(shù)碼顯示主

21、要由單片機來控制完成，數(shù)碼顯示采用總線方式編寫程序。用 A14控制數(shù)碼管的段數(shù)據(jù)；用 A13控制數(shù)碼管的位選通，通過選通信號對數(shù)碼管進行掃描顯示；用 A12控制鍵盤輸入鍵值的讀取。3.23.2 特殊元器件的介紹特殊元器件的介紹單片式開關穩(wěn)壓器LM2576系列能提供降壓開關穩(wěn)壓器（buck)的各種功能，能驅動3A的負載，有優(yōu)異的線性和負載調整能力。其特點有能輸出3.3V、5V、12V、15V和可調節(jié)輸出電壓型號，輸出電壓可調的范圍為1.23V37V (HV型號的可達57V)，負載電壓的輸出容差最大為4， 最少只需要4個外圍元件支持，可達3A的輸出電流寬的輸入電壓范圍，內部振蕩器產生52KHz的固

22、定頻率；可用TTL電平關閉輸出，低功耗待機模式，典型待機電流為50A ，較高的轉換效率，過熱和過流保護。其管腳定義如下圖所示： 圖3.8 管腳定義 氣敏傳感器MQ-5適用于家庭或工業(yè)上對液化氣，天然氣，煤氣的監(jiān)測裝置。其具有對液化氣、天然氣、城市煤氣有較好的靈敏度；對乙醇，煙霧幾乎不響應，具有優(yōu)良的抗干擾能力；有快速的響應恢復特性；有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性；測試電路比較簡單等優(yōu)點。MQ-5 氣敏元件的結構和外形如圖 3.9 所示(結構 A 或 B),由微型 AL2O3 陶瓷管、SnO2 敏感層,測量電極和加熱器構成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作

23、條件。封裝好的氣敏元件有 6 只針狀管腳，其中 4個用于信號取出，2 個用于提供加熱電流。 圖 3.9 MQ-的結構和外形STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K字節(jié)的系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80C51產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(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 和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。STC89C52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2

24、個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。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、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。8 位微控制器 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash。STC89C52單片機如下圖所示： 圖3.10 STC89C52芯片圖I/O口功能及特別引腳介紹：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅動8個TTL邏輯電平。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲

25、器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復用。在這種模式下，P0具有內部上拉電阻。P1口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。此外，P1.0和P1.2分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。P2口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口送出高八位地址。在使用8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內容。在flash編程和校驗

26、時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。 P3口是一個具有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3口輸出緩沖器能驅動4個TTL邏輯電平。P3口亦作為STC89C52特殊功能使用（P3.0 RXD、P3.1 TXD、P3.2 INTO、P3.3 INT1、P3.4 TO、P3.5 T1、P3.6 WR、P3.7 RD），在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。RST復位輸入：當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片機復位。ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率

27、的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。 PSEN：當STC89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。EA/VP：外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。ADC0809是含8位A/D轉換器、8路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。其轉換方法為逐次逼近，精度為1LS

28、B。其原理框圖如下：START CLOCK OEEOCVREF(+)VREF(-)ALEABC 8 通道多路模擬開關地址鎖 存器和譯碼器控制邏輯逐次逼近型寄存 器 SAR三態(tài)輸出緩沖鎖存器開關樹組256R 梯形電阻W1W2模擬量輸入IN7 IN0數(shù)字量輸出D7D0圖 3.11 ADC0809 原理圖由上圖可知，ADC0809由兩部分組成。第一部分為8通道多路模擬開關，其基本原理與CD4051類似，控制C、B、A和地址鎖存允許端子，可使其中一個通道被選中。第二部分為一個完整的逐次逼近型A/D轉換器，它由比較器、控制邏輯、數(shù)字量輸出鎖存緩沖器、逐次逼近型寄存器以及開關樹組和256R梯形電阻網(wǎng)絡組成

29、，由后兩種電路組成D/A轉換器。ADC0809應用接線圖如圖3.12所示：D7D6D5D4D3D2D1D0VIN8VIN7VIN6VIN5VIN4VIN3VIN2VIN1W1 OE EOC 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 IN7 IN6 IN5 IN4IN3IN2IN1IN0CLKVREF(+)VREF(-)STARTALEABCVCCGND500KHZ5.000V0.000VAD0AD1AD2+5V1RADDRESSSDECODE(AD15AD4)1 INTERRUPT 圖3.12 ADC0809應用接線圖 上圖為ADC0809接線圖，各引腳功能如下：IN7-

30、IN0：8個模擬量輸入端。 START:啟動信號。當START為高電平時，A/D轉換開始。EOC:轉換結束信號。當A/D轉換結束后，發(fā)一個正脈沖，表示A/D轉換結束。OE:輸出允許信號?？勺鳛槠x信號，高電平有效。CLOCK:實時時鐘，可通過外接RC電路改變時鐘頻率。ALE:地址鎖存允許，高電平有效。C,B,A:通道選擇端子。C為最高位，A為最低位。D7D0：數(shù)字量輸出端。VREF(+),VREF（-）：參考電壓端子。用以提供D/A轉換器權電阻的標準電平。對于一般單極性模擬量輸入信號，VREF(+)=+5V,VREF(-)=0V。VCC:電源端子。接+5V。GND:接地端。 4 4 軟件設計軟

31、件設計4.14.1軟件設計原理及設計使用工具軟件設計原理及設計使用工具 將傳感器采集得到的模擬信號經 AD0809 轉換為數(shù)字信號，送入單片機中， 單片機根據(jù)原本的設計值與采集值進行比較當達到設定的濃度值時進行相應的聲光報警。 軟件設計所用工具軟件設計所用工具 Protel99se：Protel99se 是 Protel 公司近 10 年來致力于 Windows 平臺開發(fā)的最新結晶，能實現(xiàn)從電學概念設計到輸出物理生產數(shù)據(jù)，以及這之間的所有分析、驗證和設計數(shù)據(jù)管理。因而今天的 Protel 最新產品已不是單純的 PCB（印制電路板）設計工具，而是一個系統(tǒng)工具，覆蓋了以 PCB 為核心的整個物理設

32、計。 最新版本的 Protel軟件可以毫無障礙地讀 Orcad、Pads、Accel(PCAD)等知名 EDA 公司設計文件，以便用戶順利過渡到新的 EDA 平臺。ISIS：電路設計仿真軟件。 Keil uVision3：C 語言設計軟件。 4.24.2 軟件設計結構圖軟件設計結構圖 軟件設計結構圖如圖 4.1 所示： 程序初始化是否按下模式切換開始傳感器預熱并故障檢查鍵盤掃描及鍵值處理進入報警限設置模式A/D 轉換線性化處理濃度顯示設置指示燈狀態(tài)是否超過報警限進入報警處理程序Y 圖 4.1 軟件設計結構圖 5 5 系統(tǒng)功能及指標參數(shù)系統(tǒng)功能及指標參數(shù)5.15.1 說明系統(tǒng)能實現(xiàn)的功能說明系統(tǒng)

33、能實現(xiàn)的功能本系統(tǒng)能實現(xiàn)可燃氣體一級報警和二級報警。當可燃氣體濃度超過 25%LEL 時，產生一級報警，發(fā)光二極管發(fā)光，當濃度超過 50%LEL 時，產生二級報警，二極管發(fā)光的同時蜂鳴器工作，發(fā)出聲光報警。5.25.2 系統(tǒng)指標參數(shù)系統(tǒng)指標參數(shù) 當可燃性氣體與空氣混合，將形成空氣可燃氣混合氣體，根據(jù)混合氣體中可燃性氣體的濃度，可將混合氣體分成三個區(qū)域，即歉量區(qū)，爆炸區(qū)及富量區(qū)(見圖1)。爆炸區(qū)的下限值，稱最低爆炸極限，即為L. EL；爆炸區(qū)的上限值，稱最高爆炸極限，即為UEL。每種氣體的最低爆炸極限與最高爆炸極限是確定的，可查閱有關手冊。報警控制器的主要性能指標要求如下。檢測范圍：可燃氣體為

34、0100 LEL(爆炸下限)。報警設定值：可燃氣體一級報警不大于 25%LEL，二級報警不大于 5O %LEL，報警控制器一般為一級報警。下面的圖表是不同的濃度對應不同的電壓輸出，通過排水法的方式來固定氣體濃度，然后把傳感器放入固定的濃度的氣體中，可以測出其輸出的電壓。表 6.1 傳感器在丁烷中的輸出電壓濃度ppm123456789102030電壓v0.3170.5500.7200.9501.1501.3401.5201.6901.8601.9901.9503.730不同氣體濃度值中檢測電路輸出的電壓00.511.522.5ppm電壓v圖5.1傳感器在丁烷中的輸出電壓6 6 結論結論本設計基本

35、達到了設計要求。它采用 STC89C52 單片機為核心構成檢測系統(tǒng)，對可燃氣體采用 MQ5 傳感器進行檢測，經電橋電路、儀用電路對信號進行放大使能夠使用ADC0809 進行八路數(shù)據(jù)采集。然后經單片機處理后使用數(shù)碼管顯示濃度，當濃度達到相應值時進行聲光報警器。由 MQ5 構成的采集系統(tǒng)靈敏度高、壽命長、再現(xiàn)性好，報警器的結構簡單，制作方便，制造成本低，適用于家庭可燃氣體的報警。而 QM5 氣敏半導體傳感器在開機時，約有 20 分鐘的預熱期，在這個時間內易產生不穩(wěn)定因素，導致誤報，因此在電路的設計上有一個橋式電路，它由 R4、C2 構成，調整 R4，使輸入得初始信號為 0。電阻R2、R3 的阻值決

36、定了電路的報警起控點。例如：將氣敏傳感器置于濃度為 0.3%的丁烷氣樣中，調整 R3 的阻值至所要求的報警濃度點，使電路處于報警臨界點即可。 7 7 總結與體會總結與體會在老師的悉心指導和同學幫助下，我完成了此次設計。通過這次課程設計，加強了我動手、思考和解決問題的能力。現(xiàn)在設計已經做好了,自己感覺還是比較好的,雖然花了很多的時間,但學到了很多東西。在這次設計中，首先對單片機和傳感器知識有了一個系統(tǒng)的復習，對于單片機和傳感器的實用性有了深入的了解，提高了單片機的應用能力。本次課程設計通過理論聯(lián)系實際，增強了我分析和解決問題的能力。當然，在本次課程設計中也遇到了一些問題，比如對畫圖軟件不是很熟悉

37、等。 總的來說，這次課程設計之后,使我明白了,做任何事情都要認真仔細,不然的話,你會花更多的時間才會做好.課程設計有利于提高我們的動手能力,能把我們所學的書本知識運用到實際生活中去.同時也豐富了我們的業(yè)余生活,提高我們對知識的理解能力。在課程設計中指導老師，給了我極大的幫助，非常的感謝。8 8 謝辭謝辭從課程設計選題到完成的過程中，無不凝聚著 000 老師的心血和汗水。在我們做設計期間，000 老師為我提供了相應專業(yè)知識的講解和一些富于創(chuàng)造性的建議，使得我們的一個個問題迎韌而解，同時也使我認識到了自己的很多不足。沒有這樣的幫助和關懷，我們不會這么順利的完成課程設計。在此衷心的感謝 000 老師

38、對我的嚴格要求及悉心指導，使我學到了很多書本上沒有的實用的知識。同時也相當感謝設計過程中幫助過我的同學，我每一步的前進都與這些熱心的同學分不開。9 9 參考文獻參考文獻1 潘新民.微型計算機控制技術實用教程M.北京:電子工業(yè)出版社,2006 年 1 月2 張毅剛.單片機原理及應用，高等教育出版社，2008 年 12 月3 康華光.電子技術基礎模擬部分，高等教育出版社 2006 年 4 月4 李伯成.基于 MCS-51 單片機的嵌入式系統(tǒng)設計.北京：電子工業(yè)出版社，20045 常健生.檢測與轉換技術，機械工業(yè)出版社 2009 年 1 月6 陳而紹等.傳感器使用裝置制作錦集.北京：人民郵電出版社，

39、20007 何克農，李偉.計算機控制系統(tǒng).清華大學出版社，19988 胡榮等. Protel 電路設計教程.北京：清華大學出版社9 于微波，林曉梅，劉俊萍. 微型計算機控制系統(tǒng). 吉林人民出版社，2002 11 徐時亮等.單片機軟件設計技術.科學技術出版社重慶分設，199812 何希才，劉洪敏.傳感器應用接口電路.機械工業(yè)出版社，1997附錄附錄EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021

40、P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U10STC89C52X111.0592MC422PC522PC62.2uFR402.2KVCCALEPSENVCCR371KPORT 1_0PORT 1_1PORT 1_2PORT 1_3PORT 1_4PORT 1_5PORT 1_6PORT 1_7READ (P3.7)WRIT E(P3.6)INT0(P3.2)INT1(P3.3)T0(P3.4)T1(P3.5)RXD(P3.0)TXD(P3.1)DM0DM1DM2DM3DM4DM5DM6DM7A8A9A10A11A12A

41、13A14A15A0A1A2A3A4A5A6A7OC1C111D22D33D44D55D66D77D88D91Q192Q183Q174Q165Q156Q147Q138Q12U1174HC573ALE地地地地DM7.0A15.0LED8LED4LED7LED3LED6LED2LED5LED1R36510R35510S17R34510R33510R32510R31510R30510R29510VCCR1 IN13R2 IN8T1 IN11T2 IN10V+2V-6R1 OU T12R2 OU T9T1 OU T14T2 OU T7C1+1C1 -3C2+4C2 -5U15MAX232AEPE(16

42、)C160.1uFC120.1uFC130.1uFC140.1uF162738495J5RS232BVCCC150.1IN-026msb2-1212-220IN-1272-3192-418IN-2282-582-615IN-312-714lsb2-817IN-42EOC7IN-53ADD-A25IN-64ADD-B24ADD-C23IN-75ALE22ref(-)16ENAB LE9STAR T6ref(+)12CLOC K10U13ADC0809VCC8910U1C74HC02111213U1D74HC02READ (P3.7)WRIT E(P3.6)A0A1A2DM0DM1DM2DM3DM4DM5DM6DM7ADC_A_EOCDM7.010CLK11D1213Q9Q8CLRPRU12BMC74HC74AD4CLK3D21Q5Q6CLRPRU12AM