基于单片机的智能煤气泄漏监控系统设计.doc

基于单片机的智能煤气泄漏监控系统设计 ? ? 第1章 绪 论 ? ? 1.1 课题背景 20世纪电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能得到进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 单片机已成为电子系统中进行数据采集、信息处理、通信联络和实施控制的重要器件，其使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。因此，单片机技术是电类专业特别是电子信息类学生必须具备的基本功。然而,目前在国内煤气泄漏，引起中毒、爆炸时有发生，直接威胁着人民的生命和财产安全，而智能煤气泄漏监控报警器，能够准确无误的检测出有没有发生气体泄漏情况。当在空气中含有可燃、危险气体之时报警器会发出声光报警、并及时切断气源,同时还可启动排气扇将有毒气体排出室外,因此防悲剧于未然的必要性就变的更重要,本课题就是在这种趋势下而立项的，利用AT89S52单片机设计的智能煤气监控报警系统，它是以单元为单位，能完成对整个小区的总体监控。 1.2 立题的目的和意义 随着现代工业的发展，易燃、易爆、有毒气体的种类和应用范围都得到了增加，这些气体在生产、运输、使用过程中一旦发生泄漏，将会引发中毒、火灾甚至爆炸事故，严重危害人民的生命和财产安全。由于气体本身存在的扩散性，发生泄漏之后，在外部风力和内部浓度梯度的作用下，气体会沿地表面扩散，在事故现场形成燃烧爆炸或毒害危险区，扩大危害区域。在防止突发事件中，对报警器件有极大的需求，它们被设计用于，对由于有害或易燃气体泄漏造成的中毒、昏迷或火灾及时提出警报。? MCS-51系列单片机是控制系统常用的单片机，应用在很多领域，利用它完成的报警系统有很多。使用MCS-51单片机构成的计算机系统能够实现准确的采样煤气浓度，能够达到题目的设计要求，而且该系列的单片机相对于其它型号的单片机，更加易于学习和掌握，性能也相对比较好。并且，可以通过此次的毕业设计，较好的掌握硬件开发的工作流程及步骤，学会使用汇编语言编写程序，提高动手能力和实践能力, 为将来参加实际工作做好充分的准备。 1.3 煤气报警系统的实际功能和基本原理 随着我国经济的快速发展,人民生活水平的不断提高, 使用煤气的居民越来越多,煤气安全便应运而生，煤气泄漏监控系统的出现,确保了人们在使用煤气时的安全。本系统是针对小区整体监控的实际要求完成的，实现的功能如下： ① 实现对煤气泄漏的实时监测。 ② 实时跟踪显示现场煤气浓度并根据传感器老化曲线进行误差修正。 ③ 具有超限声光报警功能。 ④ 根据报警状态自动关闭煤气管道电磁阀并开启排气装置。 ⑤ 故障排除后可自动煤气管道电磁阀进行供气。 其基本原理如下： 系统循环采样几个单元的煤气浓度，煤气浓度经转换电路换算成对应的电压值，经过A/D转换后，得出在0—5之间的浓度值，当浓度值大于报警临界值时，则出现相应的指示。本系统报警分为两个级别Ⅰ级和Ⅱ级，系统默认的Ⅰ级报警的煤气浓度为2≤Ⅰ＜4（每立方米煤气的浓度），Ⅱ级报警的煤气浓度为Ⅱ≥4，而且报警时有相应的指示：Ⅰ级为在LED七段数码管上显示：“单元号，浓度，Ⅰ”,Ⅱ级为在LED七段数码管上显示：“单元号，浓度，Ⅱ”，对应的报警灯亮，并伴有声音报警；没有报警时，LED上循环显示当前各个单元的煤气浓度及系统时钟。 在系统的开始和执行过程中可以按“B”键来修改报警临界值。可以同时修改Ⅰ级和Ⅱ级，也可以单独修改，“A”键为运行键,当按下“A”键, 系统则开始运行。“B”键是时钟键，用于时钟的设置与调整, “C”键为设置键，当按下“C”后，系统进入报警临界值的设置， “D”、“E”两键是参量设置键,按下“D”键数字加一，按下“E”键数字减一，用于煤气浓度报警临界值及时钟的调整与设置。 ? ? ? ? ? ? ? 第２章 系统方案论证与比较 ? ? 2.1 煤气报警系统总体方案 方案一： 采用NE555时基电路设计,本报警电路采用的传感器为国产的QM-N5型气敏传感器，它适用于对可燃性气体的检测、检漏、监控，具有灵敏度高、稳定性好、响应和恢复时间短、电导率变化很大等优点，它的适用范围：可燃性气体，如天燃气、煤气、液化石油气、氢气、一氧化碳、烯烃类等气体。因此用QM-N5可作为煤气、可燃气等的检测探头。当有煤气泄漏时，用QM-N5作为检测探头为报警电路工作，发出报警声响并启动排风扇系统，报警电路采用NE555组成的可控多谐振荡器控制。 方案二: 如图2-1所示，系统以单片机为核心, 其主要包括以下五个部分：气体检测及放大整形电路部分、声光报警执行电路部分、键盘显示部分、时钟及复位电路部分。该方案的优点是系统设计简单,结构合理且能很好的满足系统设计要求。 图2-1 系统