课程设计 - 可燃气体检测及报警系统设计报告 - 图文

题目：可燃气体检测与报警系统设计

摘 要

摘 要：本设计主要是由一个MQ-5传感器采集气体浓度信号，系统建立浓度

与电压关系，进行浓度电压转换，电压浓度转换，浓度显示，声光报警构成的报警装置。本系统由ADC0809CCN处理数据，MCU采用STC89C52单片机，完成气体浓度信号的采集显示内容的传输、显示等功能。本设计的可燃气体警报器由六个部分组成：传感器、LED显示器、声光报警器、控制电路、A/D转换和电源模块。对采集的数字信号进行处理和判断，运用一定的算法计算出待检测气体成分及浓度并送到LED显示器显示出来。当检测气体浓度低于设定报警阀值的时候，LED显示器仅仅显示测得的可燃气体浓度；当检测气体浓度超出设定报警阀值时给出声光报警。

关键词： 传感器 ，ADCO8O9CCN ， 单片机 ， LED显示器 ， 声光报警 Abstract: This design is mainly a MQ-5 from the gas concentration sensor signal

acquisition system to establish the concentration and voltage relationship for the concentration of voltage conversion, voltage conversion concentration, concentration display, sound and light alarm warning devices posed. The system consists of ADC0809CCN processing data, MCU using STC89C52 SCM, the completion of the acquisition of gas concentration display signal transmission, display and other functions. The design of the combustible gas alarm consists of six components: sensor, LED display, sound and light alarm, control circuit, A / D conversion and power module. On the acquisition of digital signal processing and judgments, the use of certain algorithms to calculate the composition and concentration of gas to be detected and sent to the LED display is displayed. When the test gas concentration less than the threshold set alarm time, LED display shows only the measured concentration of combustible gas; When gas concentrations exceed the detection threshold when the alarm set to sound and light alarm.

Keywords: Sensor，ADCO8O9CCN， Single ChipMicrocomputer，

LEDdisplay， Sound and light alarm

目录

1 前 言 .................................................................. 3 2 方案论证与比较 ......................................................... 4

2.1 方案一 ............................................................ 4 2.2 方案二 ............................................................ 4 2.3 方案三 ............................................................ 4 2.4 方案论证与比较 .................................................... 4 3 单元模块设计 ........................................................... 5

3.1电源模块 .......................................................... 5 3.2通信部分 .......................................................... 6 3.3 LED显示及驱动 .................................................... 7 3.4 A/D采集与单片机最小系统 ........................................... 8 3.5总体功能设计 ...................................................... 9 4 软件设计 .............................................................. 10 4.1单片机程序流程图 ................................................. 10 4.2程序设计 ......................................................... 11 4.3 A/D、单片机数据传输设计 ......................................... 11 5系统调试 ............................................................... 12

5.1测试仪器 ......................................................... 12 5.2测试方法 ......................................................... 12 5.2.1电源测试 .................................................... 12

5.2.2 传感器工作测试 ............................................. 12 5.2.3 A/D采集与单片机最小系统电路的调试 .......................... 12

6 系统功能、指标参数 .................................................... 13

6.1 概述 ............................................................. 13 6.2 参数指标 ......................................................... 13 6.3模块工作原理 ..................................................... 13 6.3.1气体传感器工作原理 ......................................... 13

6.3.2 ADC0809工作原理 ........................................... 14 6.3.3 单片机部分 ................................................. 15 6.4 气体结果测量计算 ................................................ 15 7 结论 .................................................................. 16 8 总结与体会 ............................................................ 17 9 参考文献 .............................................................. 18 附录一：相关设计图 ...................................................... 19 附录二：相关设计程序 .................................................... 23

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1前言

鉴于家用煤气中毒和矿井中瓦斯爆炸时常发生，造成意外伤害的发生。这些不必要

的伤害都源于有些可燃气体，在无色无味或在浓度较小的气体环境下，很难被人所发现，但可能此时已经构成了安全隐患。可燃气体报警是一种安全的检测仪器，它只是检测空气中可燃气体的含量，如果可燃气体超出正常的空气含量威胁到人身安全或财产安全的时候，可燃使用煤气或矿井工作中要注意采取并完善安全措施、控制事故隐患。但是，不可能达到绝对安全，仍然会出现万有一失的情况。况且有时难免会有人们的疏忽。因此，事故隐患的检测报警，在家庭、矿井等场所可燃气体检测报警，是非常必要的。对避免和控制事故具有重要的意义。气体报警器就会自动报警，提醒人们及早的采取措施，避免事故发生。

由于可燃气体本身的危险性和对人民生产生活造成的巨大危害，因此对可燃气体的检测和报警是一项必要的工作。可燃气体报警是利用气体传感器技术，将检测到的可燃气体浓度和标准值进行比较，当高过一定浓度值时候进行相应的声光报警，提醒正在作业的人员进行相应的处理，组织人员撤离或对该场所通风排气，避免不安全事故的发生，对现在的家庭、作业场地安全起着非常重要的作用。基于种种社会想法，笔者所设计一种低成本的可燃性气体报警器设计，能够监控可燃气体的浓度，显示测量结果，并对当前的环境状态做出判断，发出报警信息。

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2总体方案设计

2.1 方案一：（采用纯模拟电路）电路输入级为气敏元件，和二极管、三级管构成的电子开关。再用两个三极管构成互补多谐振荡器，他与继电器和发光二级管组成闪光报警器。电位器为报警灵敏度调节，可燃气体浓度一定，三极管导通，继电器通断工作，二极管闪烁报警。

2.2 方案二：电路输入级将浓度信号转换成电压信号，并采用多级非门驱动发光二级管报警，气体浓度越大，发光二级管点亮得越多。

2.3 方案三：电路气敏元件采集浓度信号，A/D处理数据，单片机控制电路，LED数据显示，对不同的气体浓度进行声光报警。

2.4 方案论证与比较：方案一结构小巧，采用电位器可以对报警灵敏度进行调节，但是属于纯模拟电路报警，在调节过程中相对比较困难。方案二采用多级非门驱动LED报警，可对气体浓度进行定量分析，浓度越大点亮的发光二极管越多。从定性到定量，方案二较方案一从设计上有所提高，但由于只是通过LED发光来报警，不能很好的引起使用者的重视。方案三采用以单片机为核心的控制电路，对采集的数字信号进行处理和判断，运用一定的算法计算出待检测气体成分及浓度并送到LCD显示器显示出来。并通过软件控制设定一定的报警阀值，当浓度达到此阀值时有选择的进行声光报警。但是此电路在设计时即有硬件的设计又有软件的设计，较一二方案更为复杂。

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3单元模块设计

3.1电源模块

电源是各种电子设备必不可缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。线性稳压电源亦称串联调整式稳压电源，其稳压性能好，输出纹波电压很小，但它必须使用笨重的工频变压器与电网进行隔离，并且调整管的功率损耗较大，致使电源的体积和重量大，效率低。

VCCVCCJ5GNDGNDVC32COMTVS1P6KE6.8A123R111KS1KEY3USB连接器J4123D4C1147uF/25V+15VC12104电源输入654电源输入图 3-1-1电源电路

+15V

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