工業(yè)現(xiàn)場報警器__課程設(shè)計12

1、單片機工業(yè)現(xiàn)場報警器目 錄第1章 緒論1 1.1 概述11第2章 總方案論證與設(shè)計 33 4第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 5 5 6 3.3 ADC0808的簡要介紹工業(yè)現(xiàn)場報警器電路圖 8第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計11自檢程序設(shè)計11氣體檢測程序設(shè)計12 4.3 注意事項 16第5章 系統(tǒng)調(diào)試與測試結(jié)果分析17 5.1 軟件測試17 5.2 硬件測試17 結(jié)論18參考文獻19附錄1程序21附錄2 仿真果圖 25第1章 緒論氣體報警器就是氣體泄露檢測報警儀器。當工業(yè)環(huán)境中可燃或有毒氣體泄露時，當氣體報警器檢測到氣體濃度達到爆炸或中毒報警器設(shè)置的臨界點時，報警器就會發(fā)出報警信號，以提醒工作采取安全措施，并驅(qū)

2、動排風、切斷、噴淋系統(tǒng)，防止發(fā)生爆炸、火災、中毒事故，從而保障安全生產(chǎn)。 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，單片機作為嵌入式微控制器在工業(yè)測控系統(tǒng)，智能儀器和家用電器中得到廣泛應用。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中單片機往往是作為一個核心部件來使用。工業(yè)現(xiàn)場報警系統(tǒng)的基本要求是能夠在無人監(jiān)控的情況下自動進行工作，可以檢測有害的氣體；在氣體達到一定的濃度時報警器報警，對超過極限值的濃度都有相應的燈閃動和蜂鳴器來報警。只要當專業(yè)人員來檢修時按下手動開關(guān)來關(guān)閉蜂鳴器，但是指示燈卻是只要當濃度下降到安全范圍內(nèi)時才會停止工作。這樣工人們就能更加清楚身邊的環(huán)境，能及時的排除工作中的隱患可以讓人們更安心工作。工業(yè)現(xiàn)

3、場報警器在日常生活及工業(yè)領(lǐng)域中應用相當廣泛，氣體報警器由報警控制器和探測器組成，控制器可放置于值班室內(nèi)，主要對各監(jiān)測點進行控制，探測器安裝于氣體最易泄露的地點，其核心部件為內(nèi)置的氣體傳感器，傳感器檢測空氣中氣體的濃度。探測器將傳感器檢測到的氣體濃度轉(zhuǎn)換成電信號，通過線纜傳輸?shù)娇刂破?，氣體濃度越高，電信號越強，當氣體濃度達到或超過報警控制器設(shè)置的報警點時，報警器發(fā)出報警信號，并可啟動電磁閥、排氣扇等外聯(lián)設(shè)備，自動排除隱患。本次課程設(shè)計對我有以下意義: 1 通過這次課程設(shè)計，加深對單片機理論方面的理解。2 掌握單片機的內(nèi)部模塊的應用，如片內(nèi)外存儲器、A/D 轉(zhuǎn)換器等。3 了解和掌握單片機應用系統(tǒng)的

4、軟硬件設(shè)計過程、方法及實現(xiàn)，為以后設(shè)計和實現(xiàn)單片器應用系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。4 通過簡單課題的設(shè)計練習，了解必須提交的工程文件，也達到鞏固、充實和綜合運用所學知識解決實際問題的目的。第2 章 總體方案論證與設(shè)計 本設(shè)計的硬件部分由四大模塊電路構(gòu)成，分別是：傳感器模塊電路、單片機控制模塊電路、顯示模塊電路、報警模塊電路?？刂颇K外圍，設(shè)計有系統(tǒng)的復位模塊電路和振蕩電路，使系統(tǒng)更穩(wěn)定，更實用，更方便。 控制模塊主要利用了AT89S52單片機作為整個報警器的控制系統(tǒng)。傳感器部分通過感應通過的物體，形成電平信號輸出，并經(jīng)過單片機處理，實現(xiàn)傳感器信號的判斷、延時、顯示、報警等功能。該系統(tǒng)用于集中檢測報警，能

5、對受控制的多個點進行實時檢測，當檢測到一個或多個點有報警信號時，能用聲和數(shù)碼顯示出報警地點，實現(xiàn)了智能報警控制。測試表明，各模塊電路能夠正常運行，信號接收靈敏度高，報警聲音響，較好地實現(xiàn)了單片機多路控制智能報警功能我們不得不把目光投向工業(yè)有害氣體。人們對于氣體的防范意識還不是很好，其實這是一個嚴重地問題。它已經(jīng)嚴重的威脅到我們的身體健康。為此我們設(shè)計了一套能夠檢測出氣體濃度并且還能起報警作用的自動系統(tǒng)。我們知道只有在氣體達到一定的濃度時才會對人體產(chǎn)生影響，但是對于氣體濃度的檢測卻是不能用直接的方式來檢測，故我們可以把氣體的濃度轉(zhuǎn)化為對電壓高低的檢測。設(shè)置一定的電壓為極限電壓，超過這個電壓表示有

6、害氣體的濃度已經(jīng)能夠危害到工人的身體。這樣通過蜂鳴器的提示能夠讓專家及時趕到解決這些問題，從而提高了工廠的安全系數(shù)。只要每種有害氣體的濃度的極限值都能夠通過LED顯示屏來直觀大表達出來，對超過極限值的濃度都有相應的燈閃動和蜂鳴器來報警。只要當專業(yè)人員來檢修時按下手動開關(guān)來關(guān)閉蜂鳴器，但是指示燈卻是只要當濃度下降到安全范圍內(nèi)時才會停止工作。這樣工人們就能更加清楚身邊的環(huán)境。設(shè)計要求利用單片機為核心設(shè)計一個工業(yè)現(xiàn)場報警器系統(tǒng)，要求為檢測現(xiàn)場有害氣體在規(guī)定的范圍內(nèi),超標則報警。本系統(tǒng)要求：1）檢測現(xiàn)場有害氣體在規(guī)定的范圍內(nèi)。2）8路輸入信號,可檢測8種有害氣體,超標則閃光響鈴報警,處于安全范圍保持正

7、常狀態(tài)不變。3)檢測電路有自檢功能。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 總體設(shè)計方案由于系統(tǒng)要求實現(xiàn)8路有害氣體監(jiān)測，考慮到一般的傳感器產(chǎn)生模擬電壓信號，因此系統(tǒng)中使用ADC0809作為電壓信號的采樣芯片。MCU選取ATMEL公司的89C51單片機。顯示部分選擇8個指示燈，一旦氣體超標就會發(fā)光。報警部分使用一個蜂鳴器，通過向其發(fā)送一定頻率的脈沖使之產(chǎn)生人耳能夠聽到的聲音。在仿真時，使用八個可調(diào)電阻，其滑動觸點與ADC0808的8路模擬信號輸入端相連，以模擬監(jiān)測8種不通氣的傳感器。硬件設(shè)計方框圖如圖3-1所示。氣體檢測AT89C51單片機報警器自檢ADC0808信號輸入氣體濃報警圖3.2 系統(tǒng)組成報警器

8、自檢程序就是讓8個指示燈點亮一次，可以采用移位寄存的方法來實現(xiàn)，通過觀察8個指示燈來確定指示燈是否完好。用延時程序讓蜂鳴器響三聲。這樣整個自檢程序就結(jié)束了。通過模擬電平來限制氣體濃度的最大值，在正常情況下，8種氣體的濃度低于安全濃度以下。為此，我們設(shè)計了8個可變電阻來調(diào)節(jié)電平的變化，電平的變化可以看成是8種氣體通過傳感器的電平變化。當電平低于設(shè)定的電平時，單片機通過報警程序中的檢驗程序后，由于沒有達到報警條件，不執(zhí)行報警，也就是說此時報警器不蜂鳴，8個指示燈也都不亮。當電平高于預設(shè)的安全電平時，單片機通過報警程序的檢驗程序后，由于達到了報警條件，立即執(zhí)行報警，也就是說此時報警器蜂鳴，相應的指示

9、燈點亮。當報警后，我們通過開關(guān)檢驗程序判斷報警聲音停止手動開關(guān)是否按下，當檢驗到有電平按下時，要執(zhí)行關(guān)斷蜂鳴器的程序，這里我們可以通過一個中斷程序來實現(xiàn)。當檢驗沒有電平按下時，就繼續(xù)保持原狀。完成以上程序后，我們設(shè)置一個濃度檢驗程序，即通過電平的高低來判斷是否終止亮相應的指示燈，這里我們也可以采用一個中斷程序來實現(xiàn)。當檢測到電平低于預設(shè)的安全電平時，啟動中斷程序，停止亮燈。當監(jiān)測到電平高于預設(shè)安全電平時，不啟動中斷程序。同時設(shè)置啟動中斷程序時，返回監(jiān)測電平的變化，至此，整個工業(yè)現(xiàn)場報警器程序完畢。3.3 ADC0808的簡要介紹ADC0808有8路模擬量的輸入端口，本次設(shè)計只要用其中一個，8路

10、模擬開關(guān)無需進行切換選通。ADC0808的8路模擬輸入8路數(shù)字輸出的逐次逼近法A/D器件。其主要技術(shù)指標和特性為： (1).分辨率為8位。(2).轉(zhuǎn)換時間取決于芯片時鐘頻率。本次單元電路仿真采用640KHZ的時鐘方波信號。(3).單一電源+5V。模擬輸入電壓范圍單極性0-5V,雙極性5V或10V。本次課程設(shè)計由于只有一個模擬輸入量，且電壓變化都為正值，故采用單極性電源接法。(4).啟動轉(zhuǎn)換控制方式為脈沖式（正脈沖），上升沿使內(nèi)部所有寄存器清“0”，下降沿使A/D轉(zhuǎn)換開始。主要管腳說明：CLK:為時鐘信號輸入端，決定A/D轉(zhuǎn)換的速度，轉(zhuǎn)換一次為64各時鐘周期。ALE:地址鎖存允許信號，高電平有效

11、。當此信號有效時，A、B、C三位地址信號被鎖存，譯碼選通對應模擬通道。START:為啟動轉(zhuǎn)換信號，正脈沖有效。此信號通常與系統(tǒng)信號相連，控制AD轉(zhuǎn)換器的啟動。EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，高電平有效，表示一次AD轉(zhuǎn)換已完成?？勺鳛橹袛嘤|發(fā)信號，也可用程序查詢的方法檢測轉(zhuǎn)換是否結(jié)束。OE:輸出允許信號，高電平有效，可與系統(tǒng)讀選通信號相連。當計算機發(fā)出此信號時，ADC0808的三態(tài)門被打開，此時可通過數(shù)據(jù)線讀到正確的轉(zhuǎn)換結(jié)果。DC0808的邏輯結(jié)構(gòu)及引腳功能如圖3-3所示 圖3-3DC0808的邏輯結(jié)構(gòu)及引腳功能工業(yè)現(xiàn)場報警器電路圖設(shè)計1，主電路設(shè)計主電路也就是報警器的核心，我們的工業(yè)現(xiàn)場報警器進行正常工

12、作時，就是通過此電路來進行控制其他電路的工作的。工業(yè)現(xiàn)場報警器的自檢以及氣體濃度檢測報警，以及以后的控制都是通過AT89C52單片機來控制的，它是整個電路的主體。具體電路圖如下圖3-4。 圖3-4電路連接圖2，蜂鳴器電路設(shè)計我們把蜂鳴器設(shè)計成通過P2.0輸出，通過P2.0來輸出報警聲音，蜂鳴器電路設(shè)計如下圖3-5：圖3-5電路連接圖3，電平輸入設(shè)計因為要輸入電平，也就是要模擬傳感器輸入的氣體濃度檢測信號，我們要用電平的變化來模擬，電平的輸入我們通過ADC0808輸入端后，輸出端接AT89C51單片機的P1口的8個端口，這里我們只需要8個可調(diào)電阻就可以實現(xiàn)，具體電路圖如下圖3-6： 圖3-6電路

13、連接圖輸入端IN1-IN8分別經(jīng)過ADC0808的IN0-1N7，之后ADC0808的OUT1-OUT8接AT89C51的P0口的8個端口。4，相應的指示燈設(shè)計 我們通過P1口直接輸出來控制燈的顯示，8個燈分別用共陽極的二級管接通，只要有低電平信號指示燈就會發(fā)光。某一種氣體超標時，其對應的指示燈就會發(fā)光，8種氣體的電路圖如下3-7：圖3-7電路連接圖第4章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計一個應用系統(tǒng)，要完成各項功能，首先必須有較完善的硬件作保證。同時還必須得到相應設(shè)計合理的軟件的支持，尤其是微機應用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復雜的硬件電路才能完成的工作，用

14、軟件編程有時會變得很簡單。以下為設(shè)計的具體程序自檢程序的設(shè)計我們設(shè)計工業(yè)現(xiàn)場報警器的自檢程序，其中包括兩個方面：一方面是指示燈同時點亮一次，這里我們可以采取移位寄存的方法實現(xiàn)。另一方面是利用延時程序來使蜂鳴器響1聲。用P1口直接輸出8個指示燈。LOOP5 : MOVA,#0FFH; 自檢 燈全亮，喇叭響movp1,ACPLAMOVP1,AACALLDEL CPL AMOV P1 , AACALLLINGacall delMOV A , #00HMOV p2,ARETLING :MOV A,#0ffHMOVP2,ARETDEL :MOVR7,#100DL1 :MOVR6,#26HDL0 :MOV

15、R5,#82HDJNZR5,$DJNZR6,DL0DJNZR7,DL1RET由以上流程圖，可以得出水位控制程序清單如下：ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0030H SJMP LOOP ORG 0050HMAIN ACALL DELAYWAIT: JB P1.1,DONE1 ;檢測轉(zhuǎn)換是否完成 SJMP WAIT ;等待轉(zhuǎn)換完成 MOV A,P0 CLR C SUBB A,#0F4H JNC D1 MOV A,P0 SETB C SUBB A,#0003H JC D2 SJMP LOOP SJMP BACK SJMP BACK BACK: ACALL D10S SJMP LOOP

16、氣體檢測程序設(shè)計首先，我們預設(shè)一個安全電平，同時用P1口實時顯示電平高低，當檢測到電平高于預設(shè)值時，啟動報警程序，其中包括相應的指示燈點亮，還有蜂鳴器報警。當報警后，我們通過開關(guān)檢驗程序判斷報警聲音停止手動開關(guān)是否按下，此開關(guān)通過進行輸入。當檢驗到有電平按下時，要執(zhí)行關(guān)斷蜂鳴器的程序，這里我們可以通過一個中斷程序來實現(xiàn)。當檢驗沒有電平按下時，就繼續(xù)保持原狀。此后，我們設(shè)置一個電平判斷程序。當檢測到電平低于預設(shè)的安全電平時，啟動中斷程序，停止亮燈。當監(jiān)測到電平高于預設(shè)安全電平時，不啟動中斷程序。同時設(shè)置啟動中斷程序時，返回監(jiān)測電平的變化，至此，整個工業(yè)現(xiàn)場報警器程序完畢。流程圖有著重大意義，因為

17、我們通過流程圖可以直觀的看出程序執(zhí)行的順序，我們通過程序流程圖可以更加清晰地了解程序的執(zhí)行情況，因此我們畫出程序流程圖。 開 始燈和蜂鳴器正常工作？更換工作正常地燈和蜂鳴器NY濃度超標？燈和蜂鳴器不工作NYY對應地燈閃蜂鳴器報警合上手動工作人員 檢修開關(guān) 蜂鳴器 停止工作圖軟件設(shè)計流程圖以上流程圖，可以得出氣體檢查系統(tǒng)程序清單如下：MAIN : ACALL LOOP5 ; 啟動自檢LOOP1 : MOVR0,#0A0H ; 啟動AD轉(zhuǎn)換MOV R1,#8SETB IT1SETBEAMOVDPTR,#7FF0HLOOP :MOVX DPTR,AWAIT :AJMPWAIT; 等待中斷DJNZR7

18、,LOOP ; 轉(zhuǎn)換下一路MOVR1,#8MOVDPTR ,#TABMOVR0 ,#30HLOOP2 :MOVCA,A+DPTR;把標值和轉(zhuǎn)換后的數(shù)相比較SUBBA,R0ANLA,#00HCPLCMOVR0,AINCR0INCDPLDJNZR1,LOOP2MOVR0,#30HLOOP3 :MOVA,R0 ;把比較的結(jié)果反映到LED燈上MOVD0,CINCR0MOVA,R0MOVD1,CINCR0MOVA,R0MOVD2,CINCR0MOVA,R0MOVD3,CINCR0MOVA,R0MOVD4,CINCR0MOVA,R0MOVD5,CINCR0MOVA,R0MOVD6,CINCR0MOVA,R

19、0MOVD7,CMOVA,P1CJNEA,#0FFH,LOOP4; 若有任一氣體超標，則跳轉(zhuǎn)AJMP LOOP1; 繼續(xù)ad轉(zhuǎn)換收集LOOP4 :ACALL LING4.3注意事項在采集8路模擬信號時，由于存在先后的順序，即檢測到高危險氣體時則會給出高危險氣體對應的報警信號。同時也可以在出現(xiàn)地危險氣體超標時，發(fā)生高危險氣體超標，則會優(yōu)先警告有高危險氣體。如此便符合實際意義，維修人員可以根據(jù)報警提示，搶先修理安全隱患最大的故障。該系統(tǒng)無需設(shè)置，將檢測不通氣體的傳感器接至ADC0808的8個模擬信號輸入端即可。如需檢查蜂鳴器，指示燈是否良好，斷電重啟即可進入自檢程序。第5章 系統(tǒng)調(diào)試與測試結(jié)果分析

20、本設(shè)計主要是用 proteus 軟件繪圖以及偉福軟件進行編程仿真的。調(diào)試步驟由兩個部分組成：首先，確定程序中錯誤的確切性質(zhì)和位置；然后，對程序代碼進行分析，確定問題的原因，并設(shè)法改正這個錯誤。具體地說，由以下步驟組成：1.從錯誤的外部表現(xiàn)入手，確定程序中出錯的位置；2.分析有關(guān)程序代碼，找出錯誤的內(nèi)在原因； 3. 修改程序代碼，排除這個錯誤；4. 重復進行暴露了這個錯誤的原始測試以及某些回歸測試，以確保該錯誤確實被排除且沒有引入新的錯誤；這個電路是在老師指導下設(shè)計的，電路的實際在理論上完全行得通，不過接線是設(shè)計中最關(guān)鍵的一步，我的接線員則是從全局出發(fā)，逐個模塊鏈接調(diào)試，最后總體調(diào)試，在這個指導

21、思想下，我的安裝還算是成功的。逐個模塊連接在調(diào)試，可以為總體調(diào)試省去很多時間，只要每個模塊，正常運行，幾個模塊通過紙質(zhì)總線連接之后，就不會出現(xiàn)太大問題了。結(jié) 論隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，單片機被廣泛應用于人們生活的各個領(lǐng)域，社會需要大量掌握單片機技術(shù)的人才，單片機的使用方法應該是我們熟練掌握的內(nèi)容，水塔水位的單片機控制系統(tǒng)水塔水位控制在鐵路、油田、化工等部門有著廣泛的應用。在這學期的單片機課程設(shè)計中，在收獲知識的同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過程中，我們通過查找一些關(guān)于單片機的資料，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在老師的指導課

22、上，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實驗結(jié)束之后變的更加成熟，會面對需要面對的事情。 通過此次設(shè)計，在查找資料的同時也了解了許多課外知識，開拓了視野，認識了將來電氣、電子等方面的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質(zhì)的飛躍。特別是在軟件調(diào)試部分，一定要細心和沉得住氣，因為在這個部分中，很難說可以運行調(diào)試一次就成功的，經(jīng)過多次的調(diào)試與修改才能出成績。其中所學到

23、的知識真是太深刻了。單片機課程設(shè)計是我作為一名即將完成大三學業(yè)的學生一次重要的作業(yè)，這既是對這個學期所學關(guān)于單片機知識的全面總結(jié)和綜合應用，又為今后走向社會的實際操作應用鑄就了一個良好開端，這個設(shè)計是我對所學知識理論的檢驗與總結(jié)，能夠培養(yǎng)和提高設(shè)計者獨立分析和解決問題的能力。同時，也是一份綜合性作業(yè)，從老師的角度來說，指導做此設(shè)計是老師對學生所做的一次執(zhí)手訓練。與隊友的合作是一件快樂的事情，只有彼此都付出，彼此都努力維護才能將作品做的更加完美。而團隊合作也是當今社會所提倡的。 由于時間的緊缺和許多課業(yè)考試的繁忙，并沒有做到最好，但是，我們沒有放棄，這是我們的驕傲！相信以后我們會以更加積極地態(tài)度

24、對待我們的學習、對待我們的生活。我們的激情永遠不會結(jié)束，相反，我們會更加努力，努力的去彌補自己的缺點，發(fā)展自己的優(yōu)點，去充實自己，只有在了解了自己的長短之后，我們會更加珍惜擁有的，更加努力的去完善它，增進它。只有不斷的測試自己，挑戰(zhàn)自己，才能擁有更多的成功和快樂！快樂至上享受過程，而不是結(jié)果！認真對待課程設(shè)計的每一天，珍惜每一分一秒，學到最多的知識和方法，鍛煉自己的能力，這個是我們在單片機這門課的學習中學到的最重要的東西，也是以后都將受益匪淺的！不僅鍛煉能力，而且可以學到很多東西，在與老師和同學的交流過程中，互動學習，將知識融會貫通。由于時間的緊缺，希望老師可以包容我們在設(shè)計上的不足。通過這次

25、的課程設(shè)計，理論加上實踐，我掌握了80C51單片機的基本工作原理和基本編程方法，熟悉了A/D轉(zhuǎn)換器ADC0808的功能和使用方法，還可以根據(jù)需要對單片機進行擴展。在此過程中我還熟悉了單片機的軟硬件開發(fā)環(huán)境，提高了綜合演練單片機的編程能力，并且親身體驗了單片機的開發(fā)成果。此次課程設(shè)計之后，我對單片機知識點了解了更多，腦海中能把一個個分離的知識模塊聯(lián)系成整體，讓后對其進行分析與比較。在單片機課程中的部分知識學會了融會貫通，也讓我深刻認識到“學以致用”的重要性。兩周的課程設(shè)計結(jié)束了，在此我想對我的指導老師表達我衷心的謝意。在他們兩個耐心的指導下，使我從這次課程設(shè)計取得豐富的理論知識和設(shè)計經(jīng)驗。這次設(shè)計過程中也得到了其他老師的指導和幫助，在此一并表示衷心的感謝。參考文獻1、 教材單片微型計算機技術(shù) 劉國榮 編 機械工業(yè)出版社2、 單片微型計算機原理、應用及接口技術(shù) 張迎新 編 國防工業(yè)出版社3、 單片機實用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù) 房小翠 編 國防工業(yè)出版社4、 單片機應用系統(tǒng)設(shè)計 何立民 編 北航出版社單片機原理及接口技術(shù) 曹琳琳 編 國防科技大學出版社附錄1 程序D0 BIT P1.0; 8盞等鎖端口ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP LOOP6ORG 0013HAJMP LOOP7M