煤氣泄漏自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警控制系統(tǒng)

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)煤氣泄露自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)摘要隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,人們對(duì)生活質(zhì)量的提高和生活環(huán)境的改善越來(lái)越重視,液化氣、煤氣進(jìn)入家庭的使用為人們帶來(lái)了方便,也改善了城市的環(huán)境,但同時(shí)也給人們帶來(lái)了潛在的危險(xiǎn),其中一氧化碳是最主要的危險(xiǎn)源。一氧化碳是一種無(wú)色無(wú)味同時(shí)這些氣體燃料在使用中，若管道和閥門密封不好，它們泄露出去，輕者引起中毒，重者造成火災(zāi)，危及人們的生命財(cái)產(chǎn)。由于這些原因，對(duì)于氣體的檢測(cè)與控制就變得很重要了，研究各種氣體的檢測(cè)方法與氣體傳感器也隨之成為一個(gè)重要課題。本論文主要實(shí)現(xiàn)管道煤氣泄露的測(cè)量與報(bào)警，系統(tǒng)主要以半導(dǎo)體氣體傳感器為研究對(duì)象，以單片機(jī)為核心構(gòu)成一個(gè)具備數(shù)據(jù)采集、對(duì)象控制、結(jié)果顯示、數(shù)據(jù)通信等功能的完整系統(tǒng)。通過(guò)虛擬儀器LabVIEW進(jìn)行控制之后，再通過(guò)計(jì)算機(jī)I/O接口輸出;輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，分別控制報(bào)警燈、蜂鳴器及切斷電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤氣泄露事故的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及控制;程序?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)。關(guān)鍵詞：氣體傳感器，單片機(jī)，繼電器目錄前言隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，從工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域到人們家庭生活的各個(gè)方面，人們直接或間接接觸各種有毒有害氣體的機(jī)會(huì)大大增加，由此而引起的中毒，火災(zāi)和爆炸事故屢見(jiàn)不鮮，嚴(yán)重威脅到人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全，成為一種新的社會(huì)公害。因此對(duì)環(huán)境氣體進(jìn)行檢測(cè)和分析技術(shù)的研究日益受到人們的重視。傳統(tǒng)的分析氣體組分和濃度的方法是以色譜法為代表的各種化學(xué)計(jì)量方法，盡管其測(cè)量精度很高，但操作手續(xù)繁雜，實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)，無(wú)法對(duì)有毒、有害氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)、瞬時(shí)檢測(cè)，而氣體傳感器則滿足這種要求，并且在人們?nèi)粘Ｉ钪袑?duì)減少氣體爆炸、火災(zāi)等事故已經(jīng)發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。目前世界各大強(qiáng)國(guó)都把傳感器技術(shù)列為國(guó)家發(fā)展的重點(diǎn)技術(shù)，國(guó)防現(xiàn)代化、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、家庭電器化都與傳感器的發(fā)展休戚相關(guān)，今天的傳感器技術(shù)已滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，日益突出它的重要作用。集成化、多功能化、智能化、加工技術(shù)微精細(xì)化、指標(biāo)高精度化和性能高穩(wěn)定、高可靠化已經(jīng)成為人們開發(fā)和研究傳感器的重要方向。泄漏檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如石油化工企業(yè)、石油運(yùn)輸管線、城市自來(lái)水地下管線、鍋爐爐管、發(fā)動(dòng)機(jī)箱體、缸蓋等各種領(lǐng)域。泄漏檢測(cè)技術(shù)在管道檢測(cè)之中的應(yīng)用得到了很好的發(fā)展。對(duì)于管道的泄漏檢測(cè)要滿足以下幾個(gè)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(shí)間內(nèi)判斷出泄漏點(diǎn)具體的位置。2.準(zhǔn)確可靠地判斷泄漏程度，能對(duì)較小量的泄漏做出判斷。3.檢測(cè)原理簡(jiǎn)單，易于操作和維護(hù)。

第1章緒論1.1論文研究來(lái)源、目的和意義1.1.1論文研究來(lái)源隨著科技的發(fā)展，越來(lái)越多的可燃性氣體作為能源應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中。但是可燃性氣體在給我們帶來(lái)極大便利的同時(shí)，也存在巨大隱患?？扇夹詺怏w發(fā)生泄漏達(dá)到爆炸極限后，一旦有火源作用，便會(huì)引起燃燒、爆炸等事故，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)＜吧踩?。為了減少這類事故的發(fā)生，就必須對(duì)這些可燃性氣體進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)，采用先進(jìn)可靠的安全檢測(cè)儀表，嚴(yán)密監(jiān)測(cè)環(huán)境中可燃性氣體的濃度，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，研究可燃性氣體的檢測(cè)方法與研制可燃性氣體報(bào)警器就成為傳感器技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。1.1.2論文研究目的和意義可燃性氣體通常指城市煤氣、石油液化氣、汽油蒸汽、酒精蒸汽、天然氣以及煤礦瓦斯等[1]。這些氣體主要含有烷類、烴類、烯類、醇類、苯類以及一氧化碳和氫氣等成分，易燃、易爆、貯存和使用這些氣體的過(guò)程中，如違反操作規(guī)程和設(shè)備密封不好，都有可能發(fā)生可燃?xì)怏w泄漏現(xiàn)象，進(jìn)而釀成火災(zāi)或爆炸事故，給國(guó)家和人民的生命財(cái)產(chǎn)造成損失?？扇夹詺怏w檢測(cè)報(bào)警裝置是能夠檢測(cè)環(huán)境中的可燃性氣體濃度并具有報(bào)警功能的儀器。該報(bào)警裝置是石油化學(xué)工業(yè)、有可燃性氣體泄漏可能的生產(chǎn)工廠及家庭防火防爆必備的儀器?？扇夹詺怏w報(bào)警器屬于《中華人民共和國(guó)強(qiáng)制檢定的工作計(jì)量器具目錄》中第46項(xiàng)，它歸類于物理化學(xué)計(jì)量器具。《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GBJ16-87)第10.3.2條明確規(guī)定:“散發(fā)可燃?xì)怏w、可燃蒸汽的甲類廠房和場(chǎng)所，應(yīng)設(shè)置可燃性氣體濃度檢測(cè)報(bào)警裝置”。2003年12月，國(guó)家執(zhí)行新的可燃性氣體探測(cè)器標(biāo)準(zhǔn)(GB15322-2003)《可燃?xì)怏w探測(cè)器》，2004年10月國(guó)家頒布《可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器規(guī)程JJG693-2004》，研究新型、性能穩(wěn)定、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)可燃性氣體，并合乎國(guó)家相關(guān)規(guī)定的報(bào)警器具有極其重要得意義。目前我國(guó)已有許多城市鋪設(shè)了煤氣管道，使用人口約達(dá)二億人，煤氣發(fā)生基地及中轉(zhuǎn)站也達(dá)幾千家。如果這些家用燃?xì)夂兔簹饣丶爸修D(zhuǎn)站的報(bào)警率按10%計(jì)算，可燃性氣體檢測(cè)報(bào)警器的需求量就達(dá)2000萬(wàn)臺(tái)以上。隨著全社會(huì)對(duì)防火防爆及人身安全的重視程度的提高，這個(gè)數(shù)字會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)。近十年來(lái)，農(nóng)村的沼氣使用也得到了極大的發(fā)展。到2006年底，全國(guó)沼氣池?cái)?shù)量已達(dá)近1300萬(wàn)座，這就為檢測(cè)沼氣（主要成分是甲烷）濃度的儀器提供了市場(chǎng)?？梢?jiàn)，可燃性氣體報(bào)警器具有十分廣闊的市場(chǎng)前景。1.2可燃性氣體報(bào)警器的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀國(guó)外從20世紀(jì)30年代開始研究及開發(fā)氣體傳感器，且發(fā)展迅速，一方面是因?yàn)槿藗儼踩庾R(shí)增強(qiáng)，對(duì)環(huán)境安全性和生活舒適性要求提高；另一方面是因?yàn)閭鞲衅魇袌?chǎng)增長(zhǎng)受到政府安全法規(guī)的推動(dòng)。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)1996年~2002年氣體傳感器年均增長(zhǎng)率為27%~30%。隨著傳感器生產(chǎn)工藝水平逐步提高，傳感器日益小型化、集成度不斷增大，使得氣體檢測(cè)儀器的體積也逐漸變小，提高了氣體檢測(cè)儀器的便攜性，更加利于生產(chǎn)、運(yùn)輸及市場(chǎng)推廣。1963年5月，日本開發(fā)完成第一臺(tái)接觸燃燒式家用燃?xì)庑孤﹫?bào)警器，次年12月其改良產(chǎn)品問(wèn)世，改良的報(bào)警器可以檢測(cè)燃?xì)?、一氧化碳等氣體，可以安裝在浴室或者采用集中監(jiān)視。我國(guó)在70年代初期開始研制可燃性氣體報(bào)警器，生產(chǎn)型號(hào)多樣、品種較齊全，應(yīng)用范圍也由單一的煉油系統(tǒng)擴(kuò)展到幾乎所有危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境的各種類型報(bào)警器，產(chǎn)品數(shù)量也在不斷增加。但主要是在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的傳感器技術(shù)和先進(jìn)的生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上，進(jìn)行研究與開發(fā)形成自己的特色。近年來(lái)，在氣體選擇性和產(chǎn)品穩(wěn)定性上也有很大進(jìn)步。燃?xì)鈭?bào)警器可分為民用可燃?xì)怏w報(bào)警器、工業(yè)用可燃性氣體報(bào)警器、有毒有害氣體報(bào)警器三大系列產(chǎn)品。(1)民用可燃?xì)怏w報(bào)警器民用可燃?xì)怏w報(bào)警器為居民家庭用的燃?xì)鈭?bào)警器,一般安裝在廚房，遇燃?xì)庑孤r(shí)，報(bào)警器可發(fā)出聲光報(bào)警，或同時(shí)伴有數(shù)字顯示，同時(shí)聯(lián)動(dòng)外部設(shè)備。有的報(bào)警器可自動(dòng)開啟排風(fēng)扇，把燃?xì)馀懦鍪彝猓挥械膱?bào)警器在報(bào)警時(shí)可自動(dòng)關(guān)閉燃?xì)忾y門，以防燃?xì)饫^續(xù)泄漏。(2)工業(yè)用可燃性氣體報(bào)警器及有毒有害氣體報(bào)警器工業(yè)用可燃性氣體報(bào)警器及有毒有害氣體報(bào)警器只是檢測(cè)探頭有差異，而在原理和應(yīng)用中都很相近。工業(yè)用燃?xì)鈭?bào)警器及有毒氣體報(bào)警器根據(jù)檢測(cè)環(huán)境的不同，也可分為檢漏儀、控制器和探測(cè)器。檢漏儀的體積較小，可隨身攜帶或手持，主要應(yīng)用于燃?xì)夤芾淼牟槁┡c巡檢。若有燃?xì)庑孤?，檢漏儀便會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)數(shù)字顯示氣體濃度，以便及時(shí)采取安全措施，防止爆炸等惡性事故的發(fā)生?？刂破髋c探測(cè)器結(jié)合使用，可在防爆現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)氣體的濃度。探測(cè)器安裝在防爆現(xiàn)場(chǎng)，控器壁掛在值班室等有人值守的地方，二者采用屏蔽電纜線連接。當(dāng)在現(xiàn)場(chǎng)的探測(cè)器探測(cè)到燃?xì)庑孤┲?，通過(guò)屏蔽電纜線將信號(hào)傳到控制器，控制器發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng)排風(fēng)裝置或關(guān)閉電磁閥切斷氣源，以確保安全。此種儀器廣泛應(yīng)用于液化氣站、汽車加氣站、鍋爐房等工業(yè)場(chǎng)所。1.3本論文主要任務(wù)本篇論文是煤氣泄漏自動(dòng)檢測(cè)的研制，主要針對(duì)CO氣體，主要實(shí)現(xiàn)家庭煤氣檢測(cè)的檢測(cè)與報(bào)警。數(shù)據(jù)采集模塊利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)氣體濃度實(shí)時(shí)采集、電路狀態(tài)信號(hào)采集及處理；輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路，分別控制蜂鳴器及繼電器電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤氣泄露事故的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及控制。第2章煤氣泄露自動(dòng)測(cè)試總體設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)要求2.1.1煤氣泄露測(cè)試的功能在本設(shè)計(jì)中，煤氣泄露測(cè)試裝置的主要功能就是快速準(zhǔn)確的檢測(cè)被測(cè)氣體中有害氣體的含量（主要是CO氣體），經(jīng)過(guò)煙霧傳感器檢測(cè)，當(dāng)氣體濃度達(dá)到一定門限值時(shí)發(fā)出聲報(bào)警。系統(tǒng)工作流程為:由裝在室內(nèi)的CO傳感器獲得被測(cè)量對(duì)象(室內(nèi)CO濃度)原始信號(hào),經(jīng)過(guò)溫度補(bǔ)償和取樣放大得到矯正后的可匹配信號(hào)，進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換,得到被測(cè)對(duì)象的數(shù)字量信號(hào),再由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,得到最終的室內(nèi)環(huán)境CO濃度值,將此數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)碼管顯示并保存,同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的限值參數(shù)判斷環(huán)境濃度是否超標(biāo),如果超標(biāo)立即向光隔離接口輸出控制信號(hào),通過(guò)繼電器打開排氣扇,如果超出下限值，切斷閥關(guān)閉，并開始進(jìn)入危險(xiǎn)期計(jì)時(shí),如果發(fā)現(xiàn)環(huán)境中一氧化碳濃度長(zhǎng)時(shí)間處于危險(xiǎn)狀態(tài),則有可能排氣扇未能打開,或者房間發(fā)生嚴(yán)重CO泄露事故,此時(shí)啟動(dòng)預(yù)警信號(hào)進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警提示,提示室內(nèi)人員打開門窗、關(guān)閉氣源并迅速撤離事故現(xiàn)場(chǎng)。如果系統(tǒng)接有上位機(jī)工作的話,可通過(guò)通信接口對(duì)單片機(jī)組成的下位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,并可定時(shí)地從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中讀取以前測(cè)量的數(shù)據(jù)值,進(jìn)行二次處理加工或存入數(shù)據(jù)庫(kù)永久保存。具體技術(shù)指標(biāo)如下：應(yīng)用范圍：工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中的CO檢測(cè)；檢測(cè)對(duì)象：CO及他們的混合氣體；檢測(cè)范圍：CO:0～1000ppm；檢測(cè)精度：CO優(yōu)于20ppm；報(bào)警濃度：100ppm～300ppm響應(yīng)時(shí)間：≤30ms；電池電壓：+12V；工作溫度范圍：-20～+70℃工作濕度范圍：10～95%RH。2.1.2煤氣泄露測(cè)試的各個(gè)功能模塊在本設(shè)計(jì)中，煤氣泄露測(cè)試裝置的主要功能就是快速準(zhǔn)確的檢測(cè)被測(cè)氣體中有害氣體的含量（主要是CO氣體），通過(guò)LED顯示屏將CO氣體濃度顯示出來(lái)，當(dāng)氣體濃度達(dá)到一定門限值時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，為了提高實(shí)用性系統(tǒng)還應(yīng)該具備人機(jī)交互界面、與計(jì)算機(jī)通信端口。為了實(shí)現(xiàn)以上功能：系統(tǒng)應(yīng)該具備氣體傳感器、數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)、LED數(shù)碼顯示、聲光報(bào)警單元、光電隔離技術(shù)和切斷閥、RS-232通信模塊。2.2設(shè)計(jì)原理2.2.1氣體傳感器介紹1.氣體傳感器是氣體與氣味檢測(cè)的關(guān)鍵元件。根據(jù)其氣敏特性，氣體傳感器可以分為六大類：(1)半導(dǎo)體氣體傳感器。(2)固體電解質(zhì)氣體傳感器。(3)接觸感染式氣體傳感器。(4)電化學(xué)式氣體傳感器。(5)光學(xué)式氣體傳感器。(6)高分子氣體傳感器。2.氣體傳感器應(yīng)滿足的基本條件一個(gè)氣體傳感器可以是單功能的，也可以是多功能的；可以是單一的實(shí)體，也可以是由多個(gè)不同功能傳感器組成的陣列。但是，任何一個(gè)完整的氣體傳感器都必須具備以下條件：(1)能選擇性地檢測(cè)某種單一氣體，而對(duì)共存的其它氣體不響應(yīng)或低響應(yīng)。(2)對(duì)被測(cè)氣體具有較高的靈敏度，能有效地檢測(cè)允許范圍內(nèi)的氣體濃度。(3)對(duì)檢測(cè)信號(hào)響應(yīng)速度快，重復(fù)性好。(4)長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性好。(5)使用壽命長(zhǎng)。(6)制造成本低，使用與維護(hù)方便。2.2.2氣體傳感器的選定氣體傳感器是本系統(tǒng)檢測(cè)的起點(diǎn)也是系統(tǒng)的核心和重點(diǎn)，選擇合適的傳感器成為決定系統(tǒng)成功的關(guān)鍵。CO氣體傳感器屬于氣敏傳感器，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送到單片機(jī)，進(jìn)而由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、濃度處理及報(bào)警控制等工作。傳感器作為煤氣泄露測(cè)試裝置報(bào)警器的信號(hào)采集部分，是儀表的核心組成部分之一。由此可見(jiàn)，傳感器的選型是非常重要的。由于監(jiān)控系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分在于室內(nèi)一氧化碳?xì)怏w濃度的檢測(cè),本系統(tǒng)考慮到室內(nèi)空氣中一氧化碳含量的大致范圍,結(jié)合國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)(GB3095—1996)規(guī)定的一氧化碳分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),我們選用了Motorola生產(chǎn)的一種專門用于家庭用途的MGS1100型一氧化碳?xì)怏w傳感器,MGS1100一氧化碳傳感器是一種應(yīng)用全微電子工藝制成的半導(dǎo)體氣體傳感器，作為CO敏感元件，對(duì)CO響應(yīng)的選擇性好，并具有靈敏度高，穩(wěn)定性好等特點(diǎn)在信號(hào)采集的同時(shí)加以溫度補(bǔ)償。它是在微型硅橋結(jié)構(gòu)中嵌入的加熱器上制作一層SnO2薄膜,這種結(jié)構(gòu)不僅使得SnO2薄膜對(duì)CO氣體在很寬的溫度范圍內(nèi)具有敏感性,而且硅膜減少熱傳導(dǎo)的熱損失,從而大大降低了功耗。圖2-2傳感器管腳與基本測(cè)量電路圖其中2、4端為加熱器的電源接線端,1、3為傳感器輸出端,其工作原理是把傳感器置于CO氣體環(huán)中,SnO2薄膜層的電阻會(huì)隨著CO濃度的變化而變化,CO濃度越大,SnO2薄膜層阻值越小。圖2—2（b）為取得傳感器輸出信號(hào)的基本電路圖,Vh為加熱電壓,傳感器電阻RS與負(fù)載電阻RL串聯(lián)接到工作電壓VCC兩端,由此可得關(guān)系:VRL=RL·VCC/（RL+RS）傳感器阻值RS隨著CO濃度的增大而減小時(shí),輸出負(fù)載電壓VRL逐漸變大,所以通過(guò)測(cè)量負(fù)載電壓即可反應(yīng)出被測(cè)對(duì)象的CO濃度。MGS1100型一氧化碳?xì)怏w傳感器的特點(diǎn)：測(cè)量濃度范圍為0-1000PPM，測(cè)量精度為3%，分辨率為1PPM，工作溫度-20～70°，零點(diǎn)漂移為PPM<10。2.3數(shù)據(jù)處理2.3.1傳感器非線性信號(hào)處理人們使用傳感器時(shí)總希望傳感器的輸出量和它所測(cè)量的輸入量呈線性關(guān)系,但由于傳感器內(nèi)部因素和測(cè)量誤差等原因,傳感器的輸入—輸出特性在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)往往不是嚴(yán)格的直線關(guān)系。在本系統(tǒng)中測(cè)量得到的是經(jīng)傳感器和采集電路變換的電壓信號(hào),為了真實(shí)地反映被測(cè)量的CO濃度值,需要將根據(jù)系統(tǒng)特性在測(cè)量范圍內(nèi)將環(huán)境濃度與采集電壓之間的關(guān)系作一個(gè)誤差盡可能小的標(biāo)定,依據(jù)此標(biāo)定關(guān)系,將測(cè)量得到的電壓信號(hào)真實(shí)地轉(zhuǎn)化成被測(cè)環(huán)境的CO濃度值。本系統(tǒng)采用的是分段插值法來(lái)對(duì)系統(tǒng)測(cè)量值和目標(biāo)值進(jìn)行標(biāo)定的。第3章煤氣泄露自動(dòng)測(cè)試硬件設(shè)計(jì)煤氣泄露自動(dòng)測(cè)試原理圖如下：LM393主要特點(diǎn)如下：

●工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源：2～36V，雙電源:±1～±18V；

●消耗電流小，Icc=0.8mA；

●輸入失調(diào)電壓小，VIO=±2mV；

●共模輸入電壓范圍寬，Vic=0～Vcc-1.5V；

●輸出與TTL，DTL，MOS，CMOS等兼容；

●輸出可以用開路集電極連接“或”門；

LM393引腳圖及內(nèi)部框圖采用雙列直插8腳塑料封裝（DIP8）和微形的雙列8腳塑料封裝（SOP8）

LM393內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

LM393引腳功能排列表： 引出端序號(hào)功能符號(hào)引出端序號(hào)功能符號(hào)1輸出端1OUT15正向輸入端21N+(2)2反向輸入端11N-(1)61N-(2)3正向輸入端11N+(1)7輸出端2OUT24地GND8電源VCC

LM393主要參數(shù)表：

參數(shù)名稱符號(hào)數(shù)值單位電源電壓VCC±18或36VVID±36V共模輸入電壓VI-0.3～VCCV功耗Pd570mW工作環(huán)境溫度Topr0to+70℃貯存溫度Tstg-65to150℃電特性（除非特別說(shuō)明，VCC=5.0V，Tamb=25℃

參數(shù)名稱符號(hào)測(cè)試條件最小典型最大單位輸入失調(diào)電壓VIOVCM=0toVCC-1.5VO(P)=1.4V,Rs=0-±1.0±5.0mV輸入失調(diào)電流IIO--±5±50nA輸入偏置電流Ib--65250nA共模輸入電壓VIC-0-VCC-1.5V靜態(tài)電流ICCQRL=∞-0.61.0mARL=∞,Vcc=30V-0.82.5mA電壓增益AVVCC=15V,RL＞15kΩ-200-V/mV灌電流lsinkVi(-)＞1V,Vi(+)=0V,Vo(p)＜1.5V616-mA輸出漏電流IOLEVi(-)=0V,Vi(+)=1V,VO=5V-0.1-nA

應(yīng)用說(shuō)明:

LM393是高增益,寬頻帶器件,象大多數(shù)比較器一樣,如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合,則

很容易產(chǎn)生振蕩.這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時(shí),輸出電壓過(guò)渡的間隙.電源加旁路濾波并不能解決這個(gè)問(wèn)題,標(biāo)準(zhǔn)PC板的設(shè)計(jì)對(duì)減小輸入—輸出寄生是有助的.減小輸入電阻至小于10K將減小反饋信號(hào),而且增加甚至很小的正反饋量(滯回1.0~10mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換,使得不可能產(chǎn)生由于寄生電容引起的振蕩.除非利用滯后,否則直接插入IC并在引腳上加上電阻將引起輸入—輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩,如果輸入信號(hào)是脈沖波形,并且上升和下降時(shí)間相當(dāng)快,則滯回將不需要.

比較器的所有沒(méi)有用的引腳必須接地.

LM393偏置網(wǎng)絡(luò)確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍2.0~30V無(wú)關(guān).

通常電源不需要加旁路電容。

差分輸入電壓可以大于Vcc并不損壞器件.保護(hù)部分必須能阻止輸入電壓向負(fù)端超過(guò)-0.3V.

LM393的輸出部分是集電極開路,發(fā)射極接地的NPN輸出晶體管,可以用多集電極輸出提供或ORing

功能.輸出負(fù)載電阻能銜接在可允許電源電壓范圍內(nèi)的任何電源電壓上,不受Vcc端電壓值的限制.此輸出能作為一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)地SPS開路(當(dāng)不用負(fù)載電阻沒(méi)被運(yùn)用),輸出部分的陷電流被可能得到的驅(qū)動(dòng)和器件的β值所限制.當(dāng)達(dá)到極限電流(16mA)時(shí),輸出晶體管將退出而且輸出電壓將很快上升.輸出飽和電壓被輸出晶體管大約60ohm的γSAT限制。當(dāng)負(fù)載電流很小時(shí),輸出晶體管的低失調(diào)電壓(約1.0mV)允許

輸出箝位在零電平。

3.1單片機(jī)AT89C51的概述3.1.1AT89C51簡(jiǎn)介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C51是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C51是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。3.1.2主要性能參數(shù)·與MCS-51兼容·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器·壽命：1000寫/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定·128×8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5個(gè)中斷源·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路功能特性概述：AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM,32個(gè)I/O口線，兩個(gè)16位定時(shí)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷機(jī)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51可降至0HZ的靜輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式，空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。3.1.3管腳說(shuō)明VCC：供電電壓,接+5V電源正端。VSS：接地,接+5V電源地端。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)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(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，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(shí)，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(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。P3口除了做一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能表3-1P3口第二功能引腳備選功能P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7RXD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）/INT0（外部中斷0）/INT1（外部中斷1）T0（記時(shí)器0外部輸入）T1（記時(shí)器1外部輸入）/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是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(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。圖3.1.3AT89C51管腳圖/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。時(shí)鐘振蕩器：AT89C51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端，這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷振蕩器一起構(gòu)成自激振蕩器。用戶還可以采用外部時(shí)鐘，在這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3.2報(bào)警與控制3.2.1聲報(bào)警單元作為煤氣泄露測(cè)試裝置，聲報(bào)警部分不可缺少，當(dāng)檢測(cè)到CO氣體在空氣中的所占的比例超標(biāo)時(shí)，通過(guò)聲方式發(fā)出警報(bào)，防止由于CO氣體含量過(guò)高而發(fā)生的意外事故。本設(shè)計(jì)中的聲報(bào)警和控制部分包括蜂鳴器、繼電器。圖3.2.1聲報(bào)警控制電路3.3排氣扇控制系統(tǒng)3.3.1繼電器選擇繼電器是電氣控制中常用的控制器件。一般由通電線圈和觸點(diǎn)構(gòu)成。當(dāng)線圈通電時(shí)，由于磁場(chǎng)的作用，使開關(guān)觸點(diǎn)閉合（或打開）。當(dāng)線圈不通電時(shí)，則開關(guān)觸點(diǎn)斷開（或閉合）。一般線圈可以用直流低電壓控制；而觸點(diǎn)輸出部分可以直接與220V連接；有時(shí)繼電器也可以與低電器配合使用。繼電器有電磁繼電器，干簧管繼電器，固態(tài)繼電器（半導(dǎo)體繼電器）等1.電磁繼電器2.熱敏干簧繼電器3.固態(tài)繼電器（SSR）本次設(shè)計(jì)采用電磁繼電器下面對(duì)三種繼電器作一下詳細(xì)介紹：電磁繼電器一般由

電磁鐵、銜鐵、彈簧片、觸點(diǎn)等組成的，其工作電路由低壓控制電路和高壓工作電路兩部分構(gòu)成。電磁繼電器還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和自動(dòng)化控制。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測(cè)和控制溫度的新型熱敏開關(guān)。它由感溫磁環(huán)、恒磁環(huán)、干簧管、導(dǎo)熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組成。熱敏干簧繼電器不用線圈勵(lì)磁，而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅(qū)動(dòng)開關(guān)動(dòng)作。恒磁環(huán)能否向干簧管提供磁力是由感溫磁環(huán)的溫控特性決定的。固態(tài)繼電器是一種兩個(gè)接線端為輸入端，另兩個(gè)接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實(shí)現(xiàn)輸入輸出的電隔離。固態(tài)繼電器按負(fù)載電源類型可分為交流型和直流型。按開關(guān)型式可分為常開型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多。固態(tài)繼電器是繼電器產(chǎn)品的分支，使用半導(dǎo)體器件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的線圈制作而成，不需要依靠機(jī)械零部件的運(yùn)動(dòng)來(lái)控制開關(guān)的打開與閉合，有效的提高了可靠性和使用壽命。由于不再使用線圈，所以也不不會(huì)遇到電磁干擾和接觸“火花”等問(wèn)題，在安全性方面也有了很大的提高。固態(tài)繼電器功率較小，更加適用于高檔產(chǎn)品中，符合國(guó)家節(jié)能環(huán)保的要求。顧及性能價(jià)格可靠性選擇了電磁繼電器。第4章部分軟件程序4.1主程序#include<REG51.H>//庫(kù)文件#defineucharunsignedchar//宏定義無(wú)符號(hào)字符型#defineuintunsignedint//宏定義無(wú)符號(hào)整型/**************************************************************I/O定義**************************************************************/sbitfmq=P1^5;//定義單片機(jī)P1口的第1位（即P1.0）為指示端sbitDOUT=P1^1;//定義單片機(jī)P2口的第1位（即P2.0）為傳感器的輸入端sbitjdq=P1^4;sbitled=P1^6;sbitk1=P0^0;sbitk2=P0^1;sbitk3=P0^2;sbitk4=P0^3;/***************************************************************延時(shí)函數(shù)***************************************************************/voiddelay()//延時(shí)程序{ucharm,n,s;for(m=20;m>0;m--)for(n=20;n>0;n--)for(s=248;s>0;s--);}/********************************************************************延時(shí)函數(shù)*********************************************************************/voiddelay_us(uintt)//延時(shí)程序{ucharj,i;for(i=t;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);}/********************************************************************按鍵掃描*********************************************************************/voidanjian(){ if(k1==0) //手動(dòng)關(guān)掉蜂鳴器 { delay_us(10); if(k1==0) { while(!k1); fmq=1; } } if(k2==0) //手動(dòng)閉合繼電器 { delay_us(10); if(k2==0) { while(!k2); jdq=0; } } if(k3==0) //手動(dòng)關(guān)掉繼電器 { delay_us(10); if(k3==0) { jdq=1; } }}/********************************************************************主函數(shù)*****************************************************