《基于单片机的液化气检测报警器设计毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的液化气检测报警器设计毕业论文（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、JIU JIANG UNIVERSITY毕 业 论 文题 目基于单片机的液化气检测报警器设计英文题目 Based on MCU Liquefid Gas Detection Alarmdesign 院 系 信息科学与技术学院 专 业 计算机科学与技术 5信息科学与技术学院学士学位论文摘 要随着社会和经济的发展，防火工作越来越重要，但是目前国内的许多研发都侧重于大型场所的火灾报警。因此，我们就有必要研制一种结构简单、经济实用的家庭液化气报警器以适应市场的需求。基于供家庭使用的液化气报警器应该具备的基本要求和功能，文章设计了一种比较适合的液化气报警器。液化气全名液化石油气，它的主要成分是丙烷和丁烷
2、，炼厂气、天然气中的轻质烃类在常温、常压下呈气体状态，在加压和降温的条件下，可凝成液体状态。该设计基于51系列单片机为核心，以气敏传感器检测可燃气体的质量浓度，经过信号处理后，直接读入单片机中，单片机对检测的信号进行判断。如果质量浓度超过预定数值时，蜂鸣器将发出声报警，并同时红灯亮，具有声光报警功能，数码管显示浓度。如果检测的信号浓度没有达到预定值，绿灯亮。系统采用交流电源或电池供电。该系统电路操作方便，体积小，成本低，功耗低，等特点。关键词：液化气，51系列单片机，蜂鸣器AbstractAlong with the social and economic development, fire
3、prevention work more and more important, but the present many research and development are focused on large place of the fire alarm. We, therefore, it is necessary to develop a simple structure, economic and practical family smog announciator to adapt to the demand of the market. Based on the use of
4、 smoke alarm for family should be provided with the basic requirements and function, this article designs a more suitable for smoke alarm.Liquefied gas full name liquefied petroleum gas (LPG), it is the main component of butane and propane, refinery gas, natural gas of lightweight hydrocarbons in ro
5、om temperature, atmospheric pressure gaseous, pressure and temperature in the condition, can condensed liquid state. The design is based on 51 series microcontroller as the core, with gas sensor detection of flammable gas mass concentration, after signal processing, directly into single chip microco
6、mputer, the monolithic integrated circuit to signal detection judgment. If the quality concentration more than scheduled value, will be issued a buzzer sound alarm, and at the same time the red light comes on, with sound and light alarm functions, digital pipe display concentration. If the signal de
7、tection concentration not to the expected value, a green light. System USES the ac power or batteries. This system, which is convenient operation, small volume, low cost, low power consumption, etc. Characteristics. Keywords: Liquefied Petroleum Gas (LPG), 51 Microcontroller, Buzzer目 录摘 要IAbstractII
8、1 绪论1.1研究背景及意义(1)1.2可燃气体检测与报警技术概述(1)2 系统的总体方案设计2.1液化气报警器的工作结构和原理(6)2.2传感器的选择(7)2.3单片机的选型(12)2.4液化气报警器的主要功能设计(20)3 系统的硬件电路3.1 系统电源电路(22)3.2 AT89S51的时钟电路和复位电路(23)3.3液化气传感器模块(23)3.4信号采集及前置放大电路(25)3.5 A/D转换电路(26)3.6声音报警及消音键电路(29)3.7字符显示电路(31)4 系统的软件的设计4.1系统主程序设计及流程图(32)4.2主程序初始化流程图(33)4.3 算法实现及主程序流程图(34
9、)5 系统调试及操作5.1 软件调试(35)5.2 硬件调试(36)结 论(36)致 谢(39)参考文献(40)附录A 基于单片机的液化气报警器程序(42)451 绪 论1.1研究背景及意义 随着近代工业的进步，在生活、工业上排放的气体种类、数量日益增多。这些气体如天然气、液化石油气等都是易燃、易爆或对人体有害的。而本设计的研究方向是针对于液化石油气的报警器。液化气报警器作为一种检测液化气泄漏并及时发出声光报警等可预防着火、伤亡的安全装置1。 最近网络上又有新闻报道，液化石油气掺入二甲醚成行业潜规则 存爆炸风险，许多的隐患让我深感不安，作为这次的材料选题，也是想为社会的安全方面做出一点贡献，我
10、相信，只要人人都献出一点，世界将变成美好的人间。对于像液化气、天然气、煤气等可燃性气体的检测、监控和报警的研究可分为两大方向。一方面是从传统的传感器为主要研究对象，通过扩展其外围电路功能，来增强其应用性能。另一方面是利用计算机、单片机与智能传感器相结合2。结合高性能，高稳定性和可靠性的芯片，使设计出的产品更便捷小巧，易于操作。我这次设计的基于单片机液化气报警器，由于本人的知识和水平有限，也由于材料和器材方面的匮乏，所以只能设计一个最简单的具有报警功能的作品了。随着科技的进步与发展，对可燃气体报警器的研究主要集中在智能化与集成化。有基于CAN总线以ARM微处理器为核心的气体报警器，也有基于AT8
11、9系列和51系列系列单片机的设计3。目前这一领域还有很大的发展空间和许多需要进一步研究的问题。随着以后我对于研究的深入，更高级别的单片机也应该能设计出来。1.2可燃气体检测与报警技术概述液化气是液化石油气的简称，是原油在加工提炼汽、柴油过程中产生的蒸馏部分，主要成分是碳氢化合物和氢气，较多含有丙烷、丁烷。它不同于天然气与煤气。因为天然气是自然形成的气体，主要成分是甲烷，此外还含有不同数量的乙烷、丙烷、丁烷等低碳烷烃以及二氧化碳、氮气、氢气、硫化物等非烃类物质4。煤气是用煤或焦炭等固体原料经干馏或汽化制得的。其主要成分是一氧化碳、甲烷和氢气等。因此，煤气有毒，易于在空气中形成爆炸性混合物。而液化
12、气具有易燃易爆性、汽化性、受热膨胀性、滞留性、带电性、腐蚀性及窒息性等特点。液化气具有污染少、发热量高、易于运输、压力稳定储存设备简单，供应方式灵活等优势。家用液化气罐可根据需要，调整火力，使用起来既方便又卫生，液化石油气虽然使用方便，但也有不安全的隐患。万一管道漏气或阀门未关严，液化石油气向室内扩散。由于气态的液化气比空气重约1.5倍，当其空气混合物含量达到爆炸极限（1.7%10%）时，遇到火星或电火花就会发生爆炸5。为了提醒人们及时发现液化气是否泄漏，加工厂常向液化气中混入少量有恶臭味的硫醇或硫醚类化合物。1927年，Oliver W.Johnson发明并提出了一种可燃气体在一个铂丝上催化
13、燃烧机理的便携式可燃气体检测器。即使80多年后的今天，大多数密闭空间检测中用到的检测器仍然采用这种原理，当然已融入了更多的现在技术成分6。随着计算机技术及传感器技术的发展，气体检测技术从原来的单方面应用一些化学反应发展为多方面、多科学交叉应用，在多方面获得了发展。从检测原理上分，目前运用比较多的主要有六种7，下面逐一介绍。（1）利用电阻式气敏元件测量气体浓度。电阻式气敏元件经过一段时间的预热后，其阻值与周围气体浓度有着确定的关系，因此，只需测出运行状态下气敏元件的电阻值，便可推算出当前运行状态下待测气体的浓度。这是气体浓度测量中最常用的传统方法，在实际运用中，一般采用脉冲调制技术，即基于时间的
14、比较方法，它利用标准时基信号，将与被测气体浓度有关的气敏传感器电阻的信息记录下来，转换成相应的模拟信号或数字信号，然后进行处理以达到测量目的。这是本设计的传感器的测量气体浓度的原理。利用气敏元件测量气体浓度原理简单，操作也比较方便，但存在以下不足8：由于在检测仪中一般将气敏元件与标准元件组成测量电桥电路，因此电桥电路的非线性会影响测量精度； 电桥供电电压的大小对测量精度有很大影响； 检测时还需考虑现场温度、空气扰动等因素，需要串接上补偿电路。所以这种方法主要用在测量精度要求不高的场合。当前，利用新的传感器技术测量气体浓度倍受关注。所谓新的传感器技术是指在测量中采用了除电阻元件外的其他新型的传感
15、器，通过传感将待测浓度信号量转换为电路中的电信号，再通过A/D转换电路等对电信号进行分析处理，根据传感器的特性参数和相应的经验公式推算出气体浓度的当前值，这种检测技术在实际中应用广泛，并常被穿插在其他检测技术中9。近年来出现了一些新型固态气敏传感器，主要有：氧化物半导体传感器、有机高聚物半导体传感器、声表面波传感器和固态电解质传感器等。例如：利用固态电解质构成电化学电池来测量其电极电位的变化或由于电极反应所产生的电流值，就可以达到测量气体浓度的目的。（2）超声波技术测量气体浓度。超声波在某种气体中的传播速度V与当前气体温度T和气体性质有一定的关系10。超声技术就是利用了这种关系，通过测量超声波在气体中的传播速度V以及当前气体温度T，推算出该气体的大概浓度。如果需要测出气体浓度的具体值，可以通过实验推算出V，T与气体浓度的对应关系。由分析和实验可知气体浓度S与声速V，气体温度T间呈非线性二元函数关系，通过对不同浓度的某种特定气体（如氨气）做精确测量，并利用计算机对实测数据采用最小二乘法作统计处理和进行曲线拟合，便可以得到多项式回归方程 （1.1）式（1.1）中，系数A0、A1和A2由计算机解出，它们均为温度T的函数，如式（1.
