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1、成都理工大学工程技术学院毕业论文一氧化碳报警器设计作者姓名：*专业名称：自动化指导教师：* 讲师一氧化碳报警器设计摘要随着计算机技术和通信技术的飞速发展，人类的生活水平有着日新月异的变化，“以人为本、舒适、便利、智能化”已成为家居系统的重要设计理念，家居智能化控制系统力求创造安全、舒适的生活环境的设计理念，成为当今众多开发商高度关注的卖点之一。为此本设计研制了智能家居控制系统中的报警系统。本设计根据设计任务和实际考察进行了方案设计和方案论证，并且设计了相应的硬件电路和软件系统，研制了一氧化碳报警器。该系统利用本文采用MQ-2型气敏传感器和 STC12C5A60S2单片机为核心技术设计的一氧化碳
2、报警器，运用单片机内部的十位模数转换器把传感器采集到的气体的浓度信号转换成数字信号，实现了气体或烟雾报警、报警限设置等功能，对有毒气体或烟雾检测报警的实现技术进行了的有意义的探索与研究，在有害气体监测实现方面有一定的参考价值。关键词： STC12C5A60S2 气敏传感器 继电器- II -AbstractWith the development rapidly of computer technology and communicable technology, human standard of living change largely. And the idea of based on
3、 human, coziness, convenience and intelligentize is already become important design ideas, meanwhile, the design idea of aiming at establish safe and comfortable living environment is also becoming the selling merit that lots of land agents have more attention. In this paper, warning system of intel
4、ligent house control system.Design scheme and demonstrated scheme are carried out based on the design task and observation in reality, hardware and software system is all designed, and CO ALARM is produced.The system uses the MQ-2 type gas sensor and STC12C5A60S2 SCM as the core technology of carbon
5、 monoxide alarm design, using ten bit analog to digital converter chip internal gas concentration signal collected by the sensor is converted into digital signal, realize gas or smoke alarm, the alarm limit setting function, exploration and Research on the realization technology of alarm toxic gas o
6、r smoke detection is meaningful, the harmful gas monitoring system has a certain reference value.Keywords: STC12C5A60S2, gas sensor, relay 目录摘要IAbstractII目录III前言11 绪论21.1 课题背景21.2 一氧化碳报警器的概述31.3 课题研究的目的及意义41.4 系统设计主要任务42 方案设计52.1 设计原理52.2 设计思路52.3 气体传感器的选定62.4 装置效果图73 硬件电路设计83.1 芯片介绍及相关电路模块设计83.1.1
7、STC12C5A60S2系列单片机简介83.1.2 MQ-2气敏传感器介绍113.1.3显示电路的设计133.1.4蜂鸣器概述153.1.6按键设计173.2 系统功能扩展173.3 设计的硬件电路174 软件部分194.1 主程序设计194.1.1 主程序设计流程图194.2 A/D转换模块的编程204.3按键设计编程215 系统制作及调试225.1系统PCB板的制作225.2 硬件调试235.2.1检测元器件235.2.2检测各个引脚信号235.3 软件调试23总结24致谢25参考文献26附件 系统程序27- IV -前言随着国家经济的提高，现代化、智能化的多功能建筑越来越多，家居安全事故
8、的发生也就越来越多。所以，人们对安全防范要求也更高。针对智能家居的监控，实现了自动对家居里的可燃气体浓度的检测和报警，而实现气体浓度检测离不开高性能的气体传感器。从广义上讲，传感器就是能感受外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置。狭义上讲，传感器就是能将外界信息转换成电信号的装置。随着新技术和自动化的发展，传感器的使用数量越来越大，一切现代化仪器、设备几乎都离不开传感器。在工业生产中，尤其是自动化生产过程中，用各种传感器来检测和控制生产过程中的各个参数，如温度、压力、流量、PH值等，以便使设备工作在最佳状态，产品达到最好的质量。此次设计中所利用到的气体传感器就是要测量一氧化碳气体
9、浓度的动态信号，并且利用数模转换芯片将浓度值转换为数字值，实现整个系统的检测与事故处理功能，实现智能控制。本文的一氧化碳报警器就是单片机应用系统的一种典型应用，要求能够检测一氧化碳气体浓度，并且在气体浓度超过给定值时能采取相关措施。由于一氧化碳中毒是家庭小区以及矿工企业常见事故，给人们生命财产安全带来了极大的危害。为了能减少事故的发生，提醒人们注意，迫切需要一氧化碳报警设备。1 绪论1.1 课题背景21世纪是信息时代，各种电信新技术推动了人类文明的进步。正是因为通信技术、计算机技术、网络技术、控制技术的迅猛发展与提高，促使了家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化。这些高科技已经影响到人们
10、生活的方方面面，改变了人们生活习惯，提高了人们生活质量，家居智能化也正是在这种形势下应运而生的。智能家居控制系统的主要功能包括通信、设备自动控制、安全防范三个方面。所以，安全使用智能家居产品已成为大家关注的焦点。近年来，全国燃气行业发展迅猛，液化气、天然气、煤制气等城市燃气作为清洁能源已在工商业和城镇居民用户中得到广泛应用，城市燃气的普及与应用无疑对改善城市的环境质量和提高居民的生活质量发挥了巨大的作用。但是随着燃气的广泛应用，由于燃气泄漏所引发的爆炸、中毒和火灾事故也时有发生，这在某种程度上增加了城市的不安全和不稳定因素。为了使燃气更好地造福于民，造福于社会，减少并杜绝各种因燃气泄漏而引发的
11、爆炸及火灾事故，各燃气使用单位及居民用户选择一种适合的燃气报警器实为必要之举。“报警早，损失少”，进一步说明了及时报警的重要性，在家庭里面也是如此，一旦发生火灾，提早报警，可以及时将火扑灭，以免小火酿成大灾。目前常用的有感烟、感温和可燃气体火灾报警器。像家庭中在使用煤气、液化石油气和天然气等燃料时，安装一个可燃气体报警器，当出现漏气或着火时，报警器能够立即鸣笛报警，告之主人及时采取措施。日本早在1980年1月开始实行安装城市煤气、液化石油气报警器的法规，1986年5月日本通产省又实施了安全器具普及促进基本方针。美国目前已有7个州11个城市通过立法，规定家庭、公寓等都要安装一氧化碳报警器。随着城
12、市燃气化的扩大，我国已有北京市、辽宁省、黑龙江省、山西省、哈尔滨市、青岛市、大连等省市相继发布燃气安全管理文件，做到政府立法和百姓自身提高安全保护意识有机结合。一氧化碳（CO）为无色、无味、无臭、无刺激气体，比重0.967，几乎不溶于水，不易被活性炭吸附。当碳物质燃烧不完全时，可产生CO，如人体短时间内吸入较高浓度的CO，或浓度虽低，但吸时间较长，均可造成急性中毒。CO主要来自取暖燃料的燃烧，CO对人体的损害主要表现在损害血液输送氧气的能力，CO与血红蛋白结合能力超过氧和血红蛋白的结合能力的200-300倍，当CO与血红蛋白结合形成的碳氧血红蛋白含量达到5%时，就会对人体产生慢性损害，达到60
13、%时就会昏迷，达到90%就会死亡。由于发生一氧化碳中毒事件的普遍性和隐蔽性，迫切需要一种能够很好的监控室内一氧化碳浓度的仪器，并且在一氧化碳浓度过高时能够采取相关措施防止火灾的发生，保护人们的生命财产安全。本文正是通过分析目前燃气报警器的现状，设计制作一氧化碳报警器，保障人们的生命财产安全。1.2 一氧化碳报警器的概述燃气报警器的核心是气体传感器，俗称“电子鼻”。当气体传感器遇到燃气时，传感器电阻随燃气浓度而变化，随之产生电信号，供燃气报警器后级线路处理。经过电子线路处理变成浓度成比例变化的电压信号，由线性电路加以补偿，使信号线性化，经微机处理、逻辑分析，输出各种控制信号，即当燃气浓度达到报警
14、设定值时，燃气报警器发出声光报警信号并可显示燃气浓度或启动外部联运设备（如排风扇、电磁阀）。选择一款优质的燃气报警器，首先要选择质量过关的传感器。质量不过关的传感器，一般16个月性能就下降，因而失去报警器的安全性，出现不报警或误报警现象，而一种好的传感器可连续使用十几年，特性也不会有什么变化。但是，报警器中的其它电子元件的寿命都是有限，先进国家也规定燃气报警器的有效期最多为五年。报警器都存在着检测误差，只要当着误差降低在5%以内这个报警器才符合使用要求。这就要求了气敏传感器性能必须符合这个条件，高精度的传感器是系统的灵魂。气体传感器受湿度、温度的影响较大，在条件需要的时候应该采用温度、湿度补偿
15、来提高测量精度。1.3 课题研究的目的及意义设计出性能更加可靠，经济实惠的一氧化碳报警器。目前，现有一氧化碳检测仪器主要是面对工矿企业或公共场所的检测，价格高昂，对家庭也是不适应的。因此，本次设计所面对的是广大居民，其优点在于：(1)成本低廉并能对一氧化碳准确报警。(2)该产品无需专业人员操作，只要放在合适位置，通电即可，连续使用、方便简捷。(3)能起到预防燃气、一氧化碳等气体造成的火灾、中毒等严重后果，使人们高枕无忧。1.4 系统设计主要任务 本文利用单片机电路制作一氧化碳报警器。设计过程中最关键的两个部分：系统硬件的设计和控制软件的编写。这也是在设计过程中需要解决的最关键的问题。（1）硬件问题一氧化碳报警器的硬件主要有3大部分，即CO浓度检测及显示模块、主控模块和报警模块。CO浓度检测模块主要由气敏传感器组成，它是整个系统中最关键的元件。主控模块由单片机及其相关软件组成，由程序对单片机进行控制。报警模块主要由蜂鸣器和继电器等组成，这个模块是对燃气浓度过高的时候的监测和报警。（2）软件问题它的软件设计主要包括主程序、 A/D转换模块的编程、 数码管显示的编程。主程序主要实现了系统的初始化，以及按键功能的编程
