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1、1本科毕业设计说明书本科毕业设计说明书有毒可燃气体报警器的研究有毒可燃气体报警器的研究 ToxicToxic andand combustiblecombustible gasgas alarmalarm 学 院： 专业班级： 学生姓名： 指导老师： 年 月 日2有毒可燃气体报警器的研究有毒可燃气体报警器的研究 随着科技的发展，越来越多的有毒可燃气体出现在工业生产和人们的日常生活中。很多有毒可燃气体可以应用于生产和生活，但也有许多是工业和产品的伴随物，有毒可燃气体在给我们甚或带来便利的同时也存在巨大隐患。因此，必须对这些有毒可燃气体进行现场实时检测，及早发现事故隐患，采取有效措施，避免事故发生
2、，才能确保工业安全和家庭生活安全。因此，研究有毒可燃气体的检测方法与有毒可燃气体报警器就成为传感器技术发展领域的一个重要课题。本论文在参考国内外产品及设计思想的基础上，对有毒可燃气体报警器设计进行了深入的研究，比较合理地选择了系统的设计方案。并对仪器的设计和各个组成部分进行了详细的分析和介绍。本论文设计的有毒可燃气体报警器由气体信号采集电路与单片机控制电路两大部分构成。传感器选用MQ135 型气体传感器，这种型号的传感器不但具备一般半导体气体传感器灵敏度高、响应快、抗干扰等优点，而且价格低廉，使用寿命较一般的半导体气体传感器长，至少可以达到3 年。核心芯片采用STC89C52 单片机。具有高速
3、、低功耗、超强抗干扰等优点，在提高了报警器的准确性、可靠性及抗干扰性且不提高成本的同时，缩小了报警器的体积。在本论文研制的报警器的基础上，可以再做适当的功能扩展，使有毒可燃性气体报警器的功能更加完善，安全性更高，使用更加方便等。为了能够进一步提高安全性，可以在自动声光报警的基础上，用单片机驱动继电器，带动有毒可燃性气体管道阀门或者其他关闭气体泄漏源的装置。该报警器可以实时、准确检测有毒可燃气体，并且可以长时间可靠无误的报警，具有很广泛的应用前景和推广价值。关键词关键词： 报警器；有毒可燃气体；单片机；气体传感器3AbstractAbstractWith the development of s
4、cience and technology, more and more toxic and flammable gas in the industrial production and peoples daily lives. A lot of toxic and combustible gas can be used in the production and life, but there are many of the accompaniment of industrial and product, there are huge hidden dangers of toxic and
5、combustible gas to us or even convenience. Therefore, we must conduct on-site real-time detection of these toxic and flammable gas, early detection of potential accidents, and take effective measures to avoid the accident in order to ensure the security of industrial safety and family life. Therefor
6、e, toxic and flammable gas detection and toxic and combustible gas alarm has become an important topic in the field of sensor technology development.In reference to domestic and foreign products and design ideas on the basis of this paper, the design of the toxic and combustible gas alarm in-depth s
7、tudy, a reasonable choice of system design. And instrument design and the various components of the detailed analysis and presentation.This thesis is a toxic flammable gas alarm gas signal acquisition circuit and MCU control circuit, two major parts. Selection of sensor the MQ135 type gas sensor, th
8、e sensor of this model not only has the advantages of semiconductor gas sensor with high sensitivity, fast response, and interference, and low-cost, long service life than the average of semiconductor gas sensor, at least three years. Core chip with STC89C52 SCM. Has the advantage of high-speed, low
9、 power, super-interference, improve alarm accuracy, reliability, and anti-jamming and does not increase costs at the same time, reducing the volume of the alarm.4Developed in this paper the basis of the alarm, you can do the appropriate functional expansion, toxic and combustible gas alarm function
10、more perfect, more secure, easier to use. In order to further improve security, automatic audible and visual alarm on the basis of using a microcontroller to drive a relay to drive the toxic and flammable gas pipeline valves or other closing gas leak source device.The alarm in real time, accurate de
11、tection of combustible gases, and can be a long time reliable and correct alarm, has a very broad application prospects and promotional value.Keywords:Keywords: alarm; toxic flammable gas; microcontroller; gas sensor5第第 1 1 章章 绪论绪论1.1 课题研究的目的和意义随着石油化学工业的发展，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
12、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。例如，1995 年 7 月，四川省成都市化工总厂液氯车间发生氯气泄漏，当场造成 3 人死亡，6 人受伤，仅约一小时左右，市区范围数十平方公里范围内都能闻到刺激性的氯气味。因此，这类事故具有突发性强、扩散迅速、救援难度大、危害范围广等特点。一旦发生气体泄漏事故，必须尽快采取相应措施进行处置，才能将事故损失降低到最低水平。及时可靠地探测空气中某些气体的含量，及时采取有效措施进行补救，采
13、取正确的处置方法，减少泄漏引发的事故，是避免造成重大财产和人员伤亡的必要条件。这就对气体的检测和监测设备提出了较高的要求。作为一种重要的气体探测器，气体传感器近年来得到了很大的发展。气体传感器的发展使得其应用越来越广泛。危险化学品和可燃性气体要加强安全管理，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。因此，事故隐患的检测报警，在危险化学品和可燃性气体场所有害可燃性气体或液体（蒸汽）检测报警，是非常必要的。对避免和控制事故具有重要意义。随着人类社会的进步、生产的发展，人们的生活水平不断提高，随之带来了环境空气污染问题。工厂排放的废气、烟道氧、汽车排放废气、内燃
14、机等排放气体对空气环境造成的污染日益严重。一氧化碳虽然不会使酸雨现象严重，但是对人们的身体健康有影响。一氧化碳是一种无色、无味的气体，它与血液6中的血红素结合的能力是氧的 240 倍，它与血红素形成稳定的络合物，使血红蛋白丧失了输送氧气的能力，从而导致组织低氧症，甚至死亡。一氧化碳浓度的高低是评价空气质量好坏的重要指标之一，也是工厂、煤矿井下是否发生自燃火灾的重要标志之一。为了保证人们身体健康和环境洁净，世界各国都纷纷致力于防止空气污染的产生。国家工业卫生标准规定，生产现场一氧化碳浓度不允许超过 50ppm 。我国环境保护大气污染监测和工厂矿井中都要求有连续、自动化的现场检测仪。我设计的是有毒
15、可燃其他报警器，该仪器以单片机 STC89C52 为核心，包括传感器、A/D 转换、液晶显示屏、声光报警和按键模块等部分。传感器部分采用 MQ135 气敏传感器，能感知环境中某种气体并将与气体种类和浓度有关的信息转换成电信号。这种电信号是连续变化的模拟信号，需要经过 A/D 转换将其转化为离散的数字信号。单片机将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可以送到 LCD 显示屏显示出来。当检测气体浓度超出设定报警阀值时给出声光报警。该系统可有效的降低事故发生率，结构灵活，扩展性强，具有较高的性价比，STC89C52 单片机的应用实现了电子硬件设计的“软件化” ，大
16、大的提高了系统的可靠性和抗干扰能力，非常实用于生产生活中的有毒可燃气体的监测监控，性能优良，经久耐用，可靠性高。第第 2 2 章章 有毒可燃气体报警器的方案设计有毒可燃气体报警器的方案设计2.1 气体传感器的选型可燃性气体传感器是一个气-电变换器，它的作用是把可燃性气体在空气中的含量(即浓度)变成电信号，进而由单片机采集信号、数据处理、浓度显示以便报警控制。传感器作为对可燃性气体的敏感元件，是各种类型(袖珍式、便携式、固定式)仪表的核心之一。因此，传感器的选型是非常重要的。72.1.1 气体传感器的种类国外从 30 年代开始研究开发气体传感器。过去气体传感器主要用于煤气、液化石油气、天然气以及矿井中的瓦斯气体的检测与报警，目前需要检测的气体种类由原来的还原性气体(H2， C4H10， CH4 等)扩展到毒性气体(CO，NO2， H2S， NO， NH3， PH3 等)。气体传感
