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1、 摘要当今社会上，出现了许多煤气报警器，而这些产品大都是针对煤气的泄漏所做出的相应的报警，即为家庭式。但是随着社会的发展，煤气报警器也在发展。在微机控制技术、传感器在工业控制、机电一体化、智能仪表、通信、家用电器等方面得到了广泛应用，显著提高了各种设备的技术水平和自动化程度。因此对这些原理和结构我们就需要很好的了解并掌握。鉴于单片机AT89C51具有高集成度等优点，开发设计了一种基于AT89C51的一氧化碳报警器，为了提高系统的灵敏度和准确性，系统采用了一种十分稳定的传感器MQ-7。该报警器对一氧化碳（CO）进行实时控制，当一氧化碳的浓度超过允许值时，控制电路进行报警。关键词：一氧化碳，单片机
2、，报警器，传感器 Abstract In the current society, a lot of coal gas alarms have appeared, and these products are mostly to letting out corresponding alarms made of coal gas , it is family. But with the development of society, coal gas alarm develop too.Microcomputer control technology, sensors in the indust
3、rial control, mechatronics, smart instrumentation, communications, household appliances, etc. has been widely applied, significantly improved the technological level of equipment and degree of automation. Thus the structure of these principles and we need to understand and grasp the good. Carbon mon
4、oxide alarm is designed based on AT89C51 with a high level of integration. In order to improve sensitivity and accuracy ,the electrochemical sensor is used. The carbon monoxide alarm is monitored on for real - time, when permitted vale of the concentration of carbon monoxide is exceeded,the control
5、circuit will alarm, and it is program - controlled through external row fans and solenoid valve with .Key words ：carbon monoxide， MCU， alarm，electrochemical sensor目 录摘要IAbstractII1 绪论11.1课题背景11.2 一氧化碳报警器的概述21.3 课题研究的目的及意义21.4 设计主要任务22 方案设计52.1 设计要求52.2 初始化方案5 2.2.1 系统方案的选择6 2.2.2系统方案的确定72.3 系统组成7 2.
6、3.1 一氧化碳报警器系统的三大部分83 硬件电路设计103.1硬件的总体构思103.2 芯片介绍及相关电路模块设计10 3.2.1 主控电路原理11 3.2.2 传感器的选择及电路18 3.2.3 报警电路的设计224.1 主程序设计流程234.2 程序编程与调试23 4.2.1程序调试的步骤24结论26参考文献27致谢28附录A29附录B30附录C31附录D33 1 绪论1.1 课题背景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，对建筑的防火安全设计要求也越来越高。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，
7、特别是随着“西气东输”工程的快速进展，燃气行业发展潜力巨大。以“西气东输工程”为开端的大规模天然气利用工程的实施，意味着我国城市燃气将大踏步的进入“天然气时代”。我国天然气市场将迎来一个千载难逢的机会，城市燃气需求的主要增长点将体现在天然气上。2000年党中央国务院提出“西部大开发”的重大战略部署，特别是2002年“西气东输”第一期工程正式开工。这无疑为发展西部地区的燃气产业带来历史性的机遇。西气东输工程，在西部优势资源和东部广阔市场之间建立起了一座“金桥”，西气东输工程投入使用后，每年供应长江三角洲地区100亿立方米天然气。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具名的生活质量发挥
8、了巨大的作用。但是随着燃气的广泛使用，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，以免小火酿成大火灾。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，但出现漏气或者着火时，报警器能够立即鸣笛报警，告之主人及时采取措施。日
9、本早在1980年1月开始实施安装城市煤气、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出尽基本方针。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、等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、无刺激性气体，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，如人体短时间内吸收较高浓度的C0，或浓度虽低，但吸时间较长，均可造成急性中毒。CO与血红蛋白结合能力超过氧和血红蛋
10、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%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报警提高人们注意力，保护人们生命财产安全。本文正是通过分析目前燃气报警器的现状，设计制作的一氧化碳报警器，保障人们的生命财产安全。1.2 一氧化碳报警器的概述首先我们应该对国家标准规定的燃气报警器的种类有所了解。燃气报警器可分为可燃气体泄漏仪（简称“检漏仪”）、可燃气体报警控制器（简称“控制器”）、可燃气体探测器（简称“探测器
11、”）、家用可燃气体报警器（简称“报警器”）四大系列产品。报警器为居民家庭用的燃气报警器，一般安装在厨房，遇燃气泄漏时，报警器可发出声光报警，以提醒居民。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，供燃气报警器后继线路处理。经过电子路线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设定值时，燃气报警器发出声光报警信号。1.3 课题研究的目的及意义目前，现有一氧化碳检测仪器主要是面对工矿企业或者公共场所的检测，价格高昂，对家庭也不适用。因此，本次设
12、计所面对的广大居民，其优点在于：成本低廉并能对一氧化碳准确报警。 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、方便简洁。 能起到预防一氧化碳中毒的效果，使人们高枕无忧。该产品必须能够有效预防广大农村居民冬季燃煤取暖一氧化碳中毒事件发生，同时也能够给城镇居民安全使用天然气提供有力的保障。1.4 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：硬件的设计和控制软件的程序编写。硬件问题 一氧化碳报警器的硬件主要有3大部分，即浓度检测及显示模块、主控模块和报警模块。浓度检测模块主要有燃气传感器组成，它是整个系统中最关键的元件。主控模块也有单片机及其他相关
13、软件组成，由程序对单片机进行控制。报警模块主要有蜂鸣器和继电器组成，这个模块在燃气浓度过高时候起作用。软件问题它的软件设计主要有延时处理和数据比较2个部分。首先延时处理，然后将数据采集转换后经由单片机和已知数据进行比较，需要对程序进行多次调试，以确定最佳时间，最后根据需要调试出来实际电路。 2 方案设计 设计就是根据题目的要求而对硬件和软件进行规划，并选择最合适的硬件电路和软件程序来达到目的。硬件设计是通过对设计要求的分析，对各种元器件的了解，而得出分立元件与集成块的某些连接方法，已达到设计的功能要求。并且把这些元器件焊接在一块电路板上。它包括对各种元器件的功能和接发的了解以及对各种元器件的选
14、择和设计方案的选择。软件设计是分析设计的硬件用程序实现其功能，并且调试优化产品功能。2.1 设计要求设计的报警器应实现如下功能:报警器需在一氧化碳浓度达到100ppm时启动报警。具体实现如下功能： 系统要求设置正常工作状态除正常工作状态外,蜂鸣器处于关闭状态。 在工作状态下，绿灯应长亮，数码管显示其浓度。当室内一氧化碳浓度达到100ppm以上时系统应启动蜂鸣器报警，继电器闭合，即能自动关闭阀门。2.2 初始化方案本设计按以下思路展开研究：根据该设计要实现的基本功能，设计大概应该分为信号接收，信号处理，信号控制和信号响应四个部分。 1)信号采集接收部分即通过一氧化碳检测房间气体浓度，并将这种变化
15、量转换成电压或者电流等模拟量的变化。 2)信号处理部分是将接收部分得到的电压或电流等变化进行必要放大，为后一部分信号控制提供准备。 3)信号控制部分是通过预定控制方式等实现对设计要求的准确操作。 4)信号响应是通过事故处理部分和显示部分实现控制部分的要求。 对上述四个部分进行分析，得到如下一些基本的结论： 1)信号接收部分为了能准确采集到气体浓度的变化应选用传感器敏感器件，为使其有效部分的检测房间中气体浓度，必须选用高温一氧化碳传感器。 2)信号处理部分应该根据实际情况选用电荷放大或比较器等装置，这部分电路将包含在传感器接口电路中。 3)控制部分为了实现精确控制，采用单片机较为合适。 4)信号响应及报警部分用蜂鸣器和继电器即可。 根据对上面设计系统的分析，我们得到该设计思
