煤氣泄漏自動檢測報警控制系統(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)煤氣泄露自動檢測系統(tǒng)摘要隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,人們對生活質(zhì)量的提高和生活環(huán)境的改善越來越重視,液化氣、煤氣進入家庭的使用為人們帶來了方便,也改善了城市的環(huán)境,但同時也給人們帶來了潛在的危險,其中一氧化碳是最主要的危險源。一氧化碳是一種無色無味同時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)，危及人們的生命財產(chǎn)。由于這些原因，對于氣體的檢測與控制就變得很重要了，研究各種氣體的檢測方法與氣體傳感器也隨之成為一個重要課題。本論文主要實現(xiàn)管道煤氣泄露的測量與報警，系統(tǒng)主要以半導(dǎo)體氣體傳感器為研究對象，以單片機為核心構(gòu)成一個具備數(shù)據(jù)采集、對象控制、結(jié)果顯示、數(shù)據(jù)通信等功能的完整系統(tǒng)。通過虛擬儀器LabVIEW進行控制之后，再通過計算機I/O接口輸出;輸出信號驅(qū)動相應(yīng)的驅(qū)動電路，分別控制報警燈、蜂鳴器及切斷電路，實現(xiàn)對煤氣泄露事故的實時監(jiān)測及控制;程序?qū)崟r監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)。關(guān)鍵詞：氣體傳感器，單片機，繼電器目錄前言隨著科學(xué)技術(shù)的進步和社會經(jīng)濟的發(fā)展，從工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域到人們家庭生活的各個方面，人們直接或間接接觸各種有毒有害氣體的機會大大增加，由此而引起的中毒，火災(zāi)和爆炸事故屢見不鮮，嚴重威脅到人們的生命和財產(chǎn)安全，成為一種新的社會公害。因此對環(huán)境氣體進行檢測和分析技術(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)計量方法，盡管其測量精度很高，但操作手續(xù)繁雜，實驗周期長，無法對有毒、有害氣體進行實時、連續(xù)、瞬時檢測，而氣體傳感器則滿足這種要求，并且在人們?nèi)粘Ｉ钪袑p少氣體爆炸、火災(zāi)等事故已經(jīng)發(fā)揮著越來越大的作用。目前世界各大強國都把傳感器技術(shù)列為國家發(fā)展的重點技術(shù)，國防現(xiàn)代化、工業(yè)生產(chǎn)過程自動化、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)已滲透到國民經(jīng)濟的各個領(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)微精細化、指標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。泄漏檢測報警系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如石油化工企業(yè)、石油運輸管線、城市自來水地下管線、鍋爐爐管、發(fā)動機箱體、缸蓋等各種領(lǐng)域。泄漏檢測技術(shù)在管道檢測之中的應(yīng)用得到了很好的發(fā)展。對于管道的泄漏檢測要滿足以下幾個要求:1.準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1章緒論1.1論文研究來源、目的和意義1.1.1論文研究來源隨著科技的發(fā)展，越來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極大便利的同時，也存在巨大隱患?？扇夹詺怏w發(fā)生泄漏達到爆炸極限后，一旦有火源作用，便會引起燃燒、爆炸等事故，造成嚴重的經(jīng)濟損失，甚至?xí)＜吧踩?。為了減少這類事故的發(fā)生，就必須對這些可燃性氣體進行現(xiàn)場實時檢測，采用先進可靠的安全檢測儀表，嚴密監(jiān)測環(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方法與研制可燃性氣體報警器就成為傳感器技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域的一個重要課題。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)生可燃氣體泄漏現(xiàn)象，進而釀成火災(zāi)或爆炸事故，給國家和人民的生命財產(chǎn)造成損失。可燃性氣體檢測報警裝置是能夠檢測環(huán)境中的可燃性氣體濃度并具有報警功能的儀器。該報警裝置是石油化學(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報警器屬于《中華人民共和國強制檢定的工作計量器具目錄》中第46項，它歸類于物理化學(xué)計量器具。《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GBJ16-87)第10.3.2條明確規(guī)定:“散發(fā)可燃氣體、可燃蒸汽的甲類廠房和場所，應(yīng)設(shè)置可燃性氣體濃度檢測報警裝置”。2003年12月，國家執(zhí)行新的可燃性氣體探測器標準(GB15322-2003)《可燃氣體探測器》，2004年10月國家頒布《可燃氣體檢測報警器規(guī)程JJG693-2004》，研究新型、性能穩(wěn)定、準確監(jiān)測可燃性氣體，并合乎國家相關(guān)規(guī)定的報警器具有極其重要得意義。目前我國已有許多城市鋪設(shè)了煤氣管道，使用人口約達二億人，煤氣發(fā)生基地及中轉(zhuǎn)站也達幾千家。如果這些家用燃氣和煤氣基地及中轉(zhuǎn)站的報警率按10%計算，可燃性氣體檢測報警器的需求量就達2000萬臺以上。隨著全社會對防火防爆及人身安全的重視程度的提高，這個數(shù)字會繼續(xù)增長。近十年來，農(nóng)村的沼氣使用也得到了極大的發(fā)展。到2006年底，全國沼氣池數(shù)量已達近1300萬座，這就為檢測沼氣（主要成分是甲烷）濃度的儀器提供了市場。可見，可燃性氣體報警器具有十分廣闊的市場前景。1.2可燃性氣體報警器的國內(nèi)外現(xiàn)狀國外從20世紀30年代開始研究及開發(fā)氣體傳感器，且發(fā)展迅速，一方面是因為人們安全意識增強，對環(huán)境安全性和生活舒適性要求提高；另一方面是因為傳感器市場增長受到政府安全法規(guī)的推動。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，美國1996年~2002年氣體傳感器年均增長率為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，使得氣體檢測儀器的體積也逐漸變小，提高了氣體檢測儀器的便攜性，更加利于生產(chǎn)、運輸及市場推廣。1963年5月，日本開發(fā)完成第一臺接觸燃燒式家用燃氣泄漏報警器，次年12月其改良產(chǎn)品問世，改良的報警器可以檢測燃氣、一氧化碳等氣體，可以安裝在浴室或者采用集中監(jiān)視。我國在70年代初期開始研制可燃性氣體報警器，生產(chǎn)型號多樣、品種較齊全，應(yīng)用范圍也由單一的煉油系統(tǒng)擴展到幾乎所有危險作業(yè)環(huán)境的各種類型報警器，產(chǎn)品數(shù)量也在不斷增加。但主要是在引進國外先進的傳感器技術(shù)和先進的生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上，進行研究與開發(fā)形成自己的特色。近年來，在氣體選擇性和產(chǎn)品穩(wěn)定性上也有很大進步。燃氣報警器可分為民用可燃氣體報警器、工業(yè)用可燃性氣體報警器、有毒有害氣體報警器三大系列產(chǎn)品。(1)民用可燃氣體報警器民用可燃氣體報警器為居民家庭用的燃氣報警器,一般安裝在廚房，遇燃氣泄漏時，報警器可發(fā)出聲光報警，或同時伴有數(shù)字顯示，同時聯(lián)動外部設(shè)備。有的報警器可自動開啟排風扇，把燃氣排出室外；有的報警器在報警時可自動關(guān)閉燃氣閥門，以防燃氣繼續(xù)泄漏。(2)工業(yè)用可燃性氣體報警器及有毒有害氣體報警器工業(yè)用可燃性氣體報警器及有毒有害氣體報警器只是檢測探頭有差異，而在原理和應(yīng)用中都很相近。工業(yè)用燃氣報警器及有毒氣體報警器根據(jù)檢測環(huán)境的不同，也可分為檢漏儀、控制器和探測器。檢漏儀的體積較小，可隨身攜帶或手持，主要應(yīng)用于燃氣管理的查漏與巡檢。若有燃氣泄漏，檢漏儀便會發(fā)出聲光報警，同時數(shù)字顯示氣體濃度，以便及時采取安全措施，防止爆炸等惡性事故的發(fā)生?？刂破髋c探測器結(jié)合使用，可在防爆現(xiàn)場長期監(jiān)測氣體的濃度。探測器安裝在防爆現(xiàn)場，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。當在現(xiàn)場的探測器探測到燃氣泄漏之后，通過屏蔽電纜線將信號傳到控制器，控制器發(fā)出聲光報警，同時啟動排風裝置或關(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)場所。1.3本論文主要任務(wù)本篇論文是煤氣泄漏自動檢測的研制，主要針對CO氣體，主要實現(xiàn)家庭煤氣檢測的檢測與報警。數(shù)據(jù)采集模塊利用單片機實現(xiàn)氣體濃度實時采集、電路狀態(tài)信號采集及處理；輸出信號驅(qū)動相應(yīng)的驅(qū)動電路，分別控制蜂鳴器及繼電器電路，實現(xiàn)對煤氣泄露事故的實時監(jiān)測及控制。第2章煤氣泄露自動測試總體設(shè)計2.1設(shè)計要求2.1.1煤氣泄露測試的功能在本設(shè)計中，煤氣泄露測試裝置的主要功能就是快速準確的檢測被測氣體中有害氣體的含量（主要是CO氣體），經(jīng)過煙霧傳感器檢測，當氣體濃度達到一定門限值時發(fā)出聲報警。系統(tǒng)工作流程為:由裝在室內(nèi)的CO傳感器獲得被測量對象(室內(nèi)CO濃度)原始信號,經(jīng)過溫度補償和取樣放大得到矯正后的可匹配信號，進入A/D轉(zhuǎn)換,得到被測對象的數(shù)字量信號,再由單片機進行數(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)通過數(shù)碼管顯示并保存,同時根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的限值參數(shù)判斷環(huán)境濃度是否超標,如果超標立即向光隔離接口輸出控制信號,通過繼電器打開排氣扇,如果超出下限值，切斷閥關(guān)閉，并開始進入危險期計時,如果發(fā)現(xiàn)環(huán)境中一氧化碳濃度長時間處于危險狀態(tài),則有可能排氣扇未能打開,或者房間發(fā)生嚴重CO泄露事故,此時啟動預(yù)警信號進行語音報警提示,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。如果系統(tǒng)接有上位機工作的話,可通過通信接口對單片機組成的下位機系統(tǒng)進行參數(shù)設(shè)置,并可定時地從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中讀取以前測量的數(shù)據(jù)值,進行二次處理加工或存入數(shù)據(jù)庫永久保存。具體技術(shù)指標如下：應(yīng)用范圍：工業(yè)生產(chǎn)和人民生活中的CO檢測；檢測對象：CO及他們的混合氣體；檢測范圍：CO:0～1000ppm；檢測精度：CO優(yōu)于20ppm；報警濃度：100ppm～300ppm響應(yīng)時間：≤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煤氣泄露測試的各個功能模塊在本設(shè)計中，煤氣泄露測試裝置的主要功能就是快速準確的檢測被測氣體中有害氣體的含量（主要是CO氣體），通過LED顯示屏將CO氣體濃度顯示出來，當氣體濃度達到一定門限值時發(fā)出聲光報警，為了提高實用性系統(tǒng)還應(yīng)該具備人機交互界面、與計算機通信端口。為了實現(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、LED數(shù)碼顯示、聲光報警單元、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；可以是單一的實體，也可以是由多個不同功能傳感器組成的陣列。但是，任何一個完整的氣體傳感器都必須具備以下條件：(1)能選擇性地檢測某種單一氣體，而對共存的其它氣體不響應(yīng)或低響應(yīng)。(2)對被測氣體具有較高的靈敏度，能有效地檢測允許范圍內(nèi)的氣體濃度。(3)對檢測信號響應(yīng)速度快，重復(fù)性好。(4)長期工作穩(wěn)定性好。(5)使用壽命長。(6)制造成本低，使用與維護方便。2.2.2氣體傳感器的選定氣體傳感器是本系統(tǒng)檢測的起點也是系統(tǒng)的核心和重點，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，進而由單片機完成數(shù)據(jù)處理、濃度處理及報警控制等工作。傳感器作為煤氣泄露測試裝置報警器的信號采集部分，是儀表的核心組成部分之一。由此可見，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)一氧化碳氣體濃度的檢測,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)合國家環(huán)境空氣質(zhì)量標(GB3095—1996)規(guī)定的一氧化碳分級標準,我們選用了Motorola生產(chǎn)的一種專門用于家庭用途的MGS1100型一氧化碳氣體傳感器,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CO響應(yīng)的選擇性好，并具有靈敏度高，穩(wěn)定性好等特點在信號采集的同時加以溫度補償。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的基本電路圖,Vh為加熱電壓,傳感器電阻RS與負載電阻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,輸出負載電壓VRL逐漸變大,所以通過測量負載電壓即可反應(yīng)出被測對象的CO濃度。MGS1100型一氧化碳氣體傳感器的特點：測量濃度范圍為0-1000PPM，測量精度為3%，分辨率為1PPM，工作溫度-20～70°，零點漂移為PPM<10。2.3數(shù)據(jù)處理2.3.1傳感器非線性信號處理人們使用傳感器時總希望傳感器的輸出量和它所測量的輸入量呈線性關(guān)系,但由于傳感器內(nèi)部因素和測量誤差等原因,傳感器的輸入—輸出特性在整個測量范圍內(nèi)往往不是嚴格的直線關(guān)系。在本系統(tǒng)中測量得到的是經(jīng)傳感器和采集電路變換的電壓信號,為了真實地反映被測量的CO濃度值,需要將根據(jù)系統(tǒng)特性在測量范圍內(nèi)將環(huán)境濃度與采集電壓之間的關(guān)系作一個誤差盡可能小的標定,依據(jù)此標定關(guān)系,將測量得到的電壓信號真實地轉(zhuǎn)化成被測環(huán)境的CO濃度值。本系統(tǒng)采用的是分段插值法來對系統(tǒng)測量值和目標值進行標定的。第3章煤氣泄露自動測試硬件設(shè)計煤氣泄露自動測試原理圖如下：LM393主要特點如下：

●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： 引出端序號功能符號引出端序號功能符號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（除非特別說明，VCC=5.0V，Tamb=25℃

參數(shù)名稱符號測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)在當比較器改變狀態(tài)時,輸出電壓過渡的間隙.電源加旁路濾波并不能解決這個問題,標準PC板的設(shè)計對減小輸入—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,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,如果輸入信號是脈沖波形,并且上升和下降時間相當快,則滯回將不需要.

比較器的所有沒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.保護部分必須能阻止輸入電壓向負端超過-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.此輸出能作為一個簡單的對地SPS開路(當不用負載電阻沒被運用),輸出部分的陷電流被可能得到的驅(qū)動和器件的β值所限制.當達到極限電流(16mA)時,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。當負載電流很小時,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AT89C51的概述3.1.1AT89C51簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C51是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C51是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。3.1.2主要性能參數(shù)·與MCS-51兼容·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器·壽命：1000寫/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保留時間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級程序存儲器鎖定·128×8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個16位定時器/計數(shù)器·5個中斷源·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路功能特性概述：AT89C51提供以下標準功能：4K字節(jié)Flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM,32個I/O口線，兩個16位定時器，一個5向量兩級中斷機構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，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/計數(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硬件復(fù)位。3.1.3管腳說明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8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當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)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當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，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。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“1P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。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（記時器0外部輸入）T1（記時器1外部輸入）/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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，ALE端以不變的頻率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，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。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)。圖3.1.3AT89C51管腳圖/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（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/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：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。時鐘振蕩器：AT89C51中有一個用于構(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鐘，在這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL1部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。3.2報警與控制3.2.1聲報警單元作為煤氣泄露測試裝置，聲報警部分不可缺少，當檢測到CO氣體在空氣中的所占的比例超標時，通過聲方式發(fā)出警報，防止由于CO氣體含量過高而發(fā)生的意外事故。本設(shè)計中的聲報警和控制部分包括蜂鳴器、繼電器。圖3.2.1聲報警控制電路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構(gòu)成。當線圈通電時，由于磁場的作用，使開關(guān)觸點閉合（或打開）。當線圈不通電時，則開關(guān)觸點斷開（或閉合）。一般線圈可以用直流低電壓控制；而觸點輸出部分可以直接與220V連接；有時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)計采用電磁繼電器下面對三種繼電器作一下詳細介紹：電磁繼電器一般由

電磁鐵、銜鐵、彈簧片、觸點等組成的，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現(xiàn)遠距離控制和自動化控制。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測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磁，而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅(qū)動開關(guān)動作。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)繼電器是一種兩個接線端為輸入端，另兩個接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實現(xiàn)輸入輸出的電隔離。固態(tài)繼電器按負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，不需要依靠機械零部件的運動來控制開關(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，所以也不不會遇到電磁干擾和接觸“火花”等問題，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，符合國家節(jié)能環(huán)保的要求。顧及性能價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>//庫文件#defineucharunsignedchar//宏定義無符號字符型#defineuintunsignedint//宏定義無符號整型/**************************************************************I/O定義**************************************************************/sbitfmq=P1^5;//定義單片機P1口的第1位（即P1.0）為指示端sbitDOUT=P1^1;//定義單片機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;/***************************************************************延時函數(shù)***************************************************************/voiddelay()//延時程序{ucharm,n,s;for(m=20;m>0;m--)for(n=20;n>0;n--)for(s=248;s>0;s--);}/********************************************************************延時函數(shù)*********************************************************************/voiddelay_us(uintt)//延時程序{ucharj,i;for(i=t;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);}/********************************************************************按鍵掃描*********************************************************************/voidanjian(){ if(k1==0) //手動關(guān)掉蜂鳴器 { delay_us(10); if(k1==0) { while(!k1); fmq=1; } } if(k2==0) //手動閉合繼電器 { delay_us(10); if(k2==0) { while(!k2); jdq=0; } } if(k3==0) //手動關(guān)掉繼電器 { delay_us(10); if(k3==0) { jdq=1; } }}/********************************************************************主函數(shù)*****************************************************