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基于单片机的燃气报警设计（本人毕业设计）.doc

发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.92M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    基于单片机的燃气报警设计
    此次设计方案中，设计思路为围绕着单片机和燃气传感器进行本次硬件系统的设计。其中使用单片机连接着各个设
    3.1.1单片机简介
    单片机是一种集成电路芯片，是单片微型计算机的简称。单片机芯片可以说具有整个计算机的功能。目前单片机在
    3.1.4复位电路
    3.3.2 MQ-2传感器介绍
    MQ-2半导体式燃是在检测到空气中被测气体的浓度时，随着燃气气体浓度的增加，这种传感器的电导率也会随
    电源模块是能够为单片机提供稳定电压的重要模块，是整个电路运行的首要条件。在本次设计中我选择使用直流稳
    3.4 显示模块
    图3-8显示电路
    3.5 声音报警电路
    3.6 按键控制电路
    4.1 系统主程序设计及流程图
    毕业设计（论文） 题 目 基于单片机的燃气报警设计 英文并列题目 The design plan descriptions of the gas alarm based on single chip microcomputer I
    目录 Abstract........................................................2 1 绪论 1.1 课题研究的目的以及研究意义.................................3 1.2 燃气烟雾报警器的国内外现状.................................3 1.3 燃气报警器的发展趋势.......................................4 1.4 本文主要研究内容...........................................4 2 总体方案设计 2.1 系统总体方案设计...........................................6 3 系统硬件设计 3.1 主控模块..................................................7 3.2 传感器模块................................................11 3.3 显示模块..................................................12 3.4 声音报警电路..............................................14 3.5 按键控制电路..............................................16 3.6 电源模块.................................................17 4 系统软件的设计 4.1 系统主程序设计及流程图...................................18 4.2 按键程序设计.............................................19 4.3 数码管程序设计............................................19 4.4 报警程序设计..............................................16 5 电路的调试...................................................22 6 总结.........................................................25 致谢 参考文献 毕业设计附录目录： 1. 系硬件设计图...................................................................................27 2. 软件程序图...................................................................................28 3. 实 物 图........................................................29 I
    I
    基于单片机的燃气报警设计 摘要： 随着科技的迅速发展，人民生活水平的提高，智能化机器的普及，人民对建筑的安全意识大幅度增 强，人民对于房屋建筑防火的安全设计要求也越来越高。同时也伴随着国家西气东输的战略工程的实施， 中国逐步进入天然气时代。天然气的使用率也越来越高。但是由于天然气泄露的事件时有发生，燃气，煤 气中毒事件也大大提高，极大的增强了其安全隐患。为了能更好，更方便，更安全的使用天然气，使天燃 气全面造福于人类，必须减少其安全隐患，极大限度避免人们的物质财产受到损失，使用安全的燃气报警 系统成为不可或缺的现代生活方式。燃气浓度上升所造成的危害事件在中国还时有发生，所以需要一种能 够监视室内燃气浓度的仪器，能够准确采集燃气的浓度，一旦发生超标或者超过自己所设定的值及对人体 能够造成威胁时能够立即报警，让居民防患于未然。本设计采用 STC89C52 单片机控制为核心，利用燃气传 感器对环境周围的燃气气体浓度进行检测。然后通过 A/D 转换器进行模拟数字转换，单片机通过识别数字 信号，对信号进行处理和判断，如果燃气气体浓度超过设定值，由蜂鸣器产生报警。 该设计能够充分利用单片机价格低廉能够适用于广大家庭用户，并且电路简单，可靠性强等优点能够对系 统进行实时控制。 关键词：燃气报警器；单片机；气体检测 The design plan descriptions of the gas alarm based on single chip microcomputer Abstract:With the rapid development of science and technology, the improvement of people's living standards, the popularity of intelligent machines, people's consciousness greatly enhance the safety of the building, the people to the security of building fire protection design requirements more and more is also high. Also with the national implementation of the strategy of west to east gas pipeline project, China gradually into the era of natural gas. The utilization of natural gas is becoming more and more high. But with gas leak events are occurring, gas, gas poisoning, and also greatly improve, greatly enhanced the security hidden danger. In order to better, more convenient, safer use of natural gas, the gas comprehensive benefits to human beings, must reduce the security hidden danger, maximum limit to avoid damage of the material property, use safety of the gas alarm system become an integral part of modern life style. Caused by the rise of gas hazard events in China also happen from time to tome, so I need a kind of instrument can monitor indoor gas concentration, can collect accurate gas concentrations, in the event of overweight or more than their own set of values and a threat to the human body can be able to immediately report to the police, when residents to nip in the bud. This design adopts the STC89C52 single-chip microcomputer control as the core, the use of gas sensor for detecting gas concentration of gas to the environment around. And then through the A/D converter analog to digital conversion, single-chip microcomputer by identifying digital signal, the signal processing and judgment, if gas gas concentration more than the set value, produced by the buzzer alarm. This design can make full use of single-chip low prices can be applied to the general home users, and the circuit is simple, the advantages of reliability can carry on the real-time control to the system. Keywords:Gas alarm;Single chip microcomputer；Gas detection 第 1 页 共 31 页
    1.引言 1.1 论文研究目的以及研究意义 随着我国经济的不断发展，人们的经济水平也大幅度提高，居民楼的建设性 不断改善，人们对安全意识也有了大幅度的提高。但是由于天然气泄露的事件时 有发生，燃气，煤气中毒事件也大大提高，极大的增强了其安全隐患。当然也伴 随着我国西气东输发展战略的实施使我国绝大多数的家庭用户使用上了天然气。 但是燃气泄漏事件在我国还是频有发生，对人们的危险程度也大幅度的提升。由 于很多用户之前并没有接触到天然气等其他可燃气体的设备，对于它们的操作有 的还不是非常了解。所以有些设备的使用不当，或者说误操作都会可能引发重大 的灾害。这是谁也不愿意看到的。并且如果真的这样的事件突发在，在我们毫无 防备，没有正确的方法去应对，甚至不知道该如何去应对。在身处险境的我们， 如果采用了错误的应对方法，甚至会有可能的把危害进一步提高。后果将不堪设 想。所以这要求我们需要迫切的预防此类事件的发生，来进一步保障自身以及家 庭各个成员的安全，万一遇到这种事真的后悔也来不及。如果能根据自家的实际 情况预先采取简单的预防措施，那么上述的一些悲剧是完全可以避免的，所以需 要一款设备能够检测燃气浓度，如果被测气体超标，能够立即响应，并进行报警， 提醒人们危害即将发生，做好断电预防准备。或者这款设备具有燃气超标自行断 电处理，防止火灾的发生让人们的生命以及物质财产免于危害。 1.2 国内外研究现状 据调查发现，从网站和书籍上查找资料发现，可燃气体报警器出现于上个世 纪三十年代，自从被研究之后，其发展极为迅速，一方面人们家庭使用燃气越来 越多，另一方面人们对于家庭安全意识的提高。并且这种传感器越来越受到人们 的青睐，在日本和其他国家使用率越来越高。在此后的第二年，日本研究科学家 改善了他们第一代的产品，使其能够检测多种气体，并且这种改善后的产品能够 安装在家庭里的各个角落进行实时监视开。据调查发现，使用过燃气报警器设备 的家庭用户，一致感觉对这种设备非常热爱。并且人们对自己居住环境安全性与 安全保障意识大幅度提高; 还有另一方面的原因就是气体传感器的市场范围相 对来说比较广泛，并且这种传感器能够受到国家政府的法律的推动。据调查研究 第 2 页 共 31 页
    发现，在许多发达国家气体传感器的生产率每年呈线性增长，可见其作用之一斑。 随着科技与信息化技术的到来，这种传感器，制作工艺越来越小型化，智能化， 同时也大大提升了其集成度，更加便捷的携带，功能方面也大幅度提升。更加有 利于工业的量产与运输。随着这种燃气传感器在外国被广泛的使用并且带来了极 大的用户体验，我国对这种传感器的研究也开始逐步进行。中国政府也表示对这 种技术的引进与研究能够给我国带来巨大的生活利益，这种传感器的研究也逐渐 发展. 中国也开始对燃气传感器进行了研究与发展。刚开始技术并不成熟，但逐步 不断攻坚克难。终于在上个世纪 70 年代初期就已经研制出类似于国外的可燃气 体报警器，在国外研究的基础上我国这种传感器的研究型号具有很多种，并且分 类比较明确，应用范围从家庭到工业领域都有一定的使用。并且随着技术的不断 提高，产品数量也有很高程度的提升，并且类似于这样的可燃气体传感器也同时 应用于各种危险的环境，为消防官兵省去了大量的烦恼，也逐渐根据传感器使用 的习惯形成了自己独有的特色。 1.2.1 我国燃气报警器介绍 我国的燃气报警器基本上可以划分为两种类型，一种类型为民用燃气报警 器，另一种为工业可燃气气体报警器。 (1)民用可燃气体报警器 民用可燃气体报警器广泛应用于居民家庭，这种传感器体积小，更加便于安 装。我国居民小区与乡村用户以及大部分住宅，大多数家庭选择安装在厨房，如 果遭遇燃气泄漏，并且超过此前自己所设定的燃气值，蜂鸣器和红 led 灯会同时 发生报警。有的家庭会把这种设备连接自家电闸或者其他外部通断电设备。能够 及时断电保证自家财产和生命安全。 (2) 工业用燃气气体报警器 工业用可燃气体报警器和居民所用的燃气检测器传感器的检测探头有所不 同，但是在原理和大部分的应用中都很相近。工业用燃气报警器可分为捡漏仪、 控制器和探测器。 检漏仪不同于其他类型的工业传感器，这种传感器体积小，更方便随身携带， 广泛应用于对燃气设备以及小型燃气场所的检测。并且显示被测气体的气体浓度 第 3 页 共 31 页
    超标时，检测人员便可以根据这些数据采取一定的解决手段，从而防止燃气泄漏 所造成的重大事件的发生。 在实际运用的过程中，控制器一般与探测器结合使用，一般探测器安装在防 爆现场，并且长期的进行防爆现场气体浓度的监控，进行对现场气体浓度的反馈。 但是控制器不一定要探测器安装在一起。在容易控制的地方安装控制器，能够对 控制器更加便捷的控制。对不同气体的浓度可以有更为直接的控制。控制器和探 测器两者之间可以采用电缆线进行连接，达到稳定控制的结果。如果探测器检测 到燃气气体超标，报警器进行报警。可以立即控制控制器进行相关的安全措施及 可以进行断电操作。从而防止灾害的发生。保证现场作业安全。 1.3 燃气报警器的发展趋势 在这个信息技术迅速发展的时代，由于之前燃气报警器还不成熟，有很多诸 如价格高，使用寿命较短，可操作性少而且功能还不齐全所以目前燃气烟雾报警 器不断向智能化，全面化的方向不断发展，使之可实用性与可操作性在不断的提 高，其功能也有了许多添加，使其功能更加的全面。低误报率在不断上升又进一 步提升了居民对燃气报警器的依赖。在这样的发展中使，更大大体现了家庭领域 与工业领域对燃气报警器的依赖。 1.4 本文研究主要内容 本次设计主要是对燃气超标进行报警的设计。通过对环境中燃气浓度的采 集，并通过 A/D 转换器把燃气浓度的模拟信号转换为数字信号传输到单片机当 中。并在显示屏上进行显示，如果燃气浓度超过设定值，报警器便开始报警。我 所设计的这次燃气报警系统程序简便，体积更小，方便于随身携带。并且这种传 感器与单片机相连接，选择更符合人类的语言习惯的 C 语言进行编程。而且可随 意设定燃气报警浓度值，方便在不同环境下使用。 2. 总体设计方案 此次设计方案中，设计思路为围绕着单片机和燃气传感器进行本次硬件系统 的设计。其中使用单片机连接着各个设备。燃气传感器检测空气中被测气体的浓 第 4 页 共 31 页
    度，通过 A/D 转换器把转换的数据传输到单片机中由单片机进行数据的分析处 理，产生相应的报警电路运行。此次报警系统通过信号采集模数转换模块收集气 体浓度、然后通过 A/D 转换器转换成数字信号，之后由单片机控制模块进行分析、 在字符显示模块进行数据显示、如果被测气体超标激活声光报警模块进行报警和 然后在进行安全保护模块。 在分析了设计要求及其内容，我的设计大概包含下列几项结构：能够采集 烟雾气体浓度的检测器，A/D 转换器，对气体浓度进行数字显示，以及能够对信 息处理的单片机，最后是能够报警处理的报警结构。如图 2 一 1 所示： 电源 AD 采集电路 按键控制 电源模块 STC89C 52 单片机 显示电路 报警电路 图 2-1 总体设计框图 3.硬件系统设计方案 3.1 主控模块 3.1.1 单片机简介 单片机是一种集成电路芯片，是单片微型计算机的简称。单片机芯片可以说 具有整个计算机的功能。目前单片机在我国的发展与研究也不断地壮大。我国也 逐步认识到单片机对于人类生活生产的重要性。它能够按照人们的意愿进行编程 然后进行准确的操作，完成编写的汇编语言。单片机将微处理器、存储器以及输 入输出接口集成在同一芯片上，具有数据处理，数据的存储，以及数据的传输。 构成了一个小型系统。它含有能够进行数据处理的 CPU 微型处理器模块、进行 数据存储的存储器模块，能够将数据进行输入输出的 I/O 接口，并且单片机这些 电路同时合并为同一块芯片上，所以单片机就是一个小型完善的计算机硬件系 第 5 页 共 31 页
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