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1、毕业设计（论文）题目：基于单片机的智能型可燃性气体泄漏报警器的设计姓名：包莹专业：自动化学院：继续教育学院学习形式：自考专升本助学单位：辽宁石化职业技术学院指导教师：李飞2013年5月毕业设计（论文）说明书题目基于单片机的智能型可燃性气体泄漏报警器的设计院别：继续教育学院专业：自动化班级：自动化112设计人：包莹指导教师：李飞毕业设计（论文）任务书一、题目：基于单片机的智能型可燃性气体泄漏报警器的设计二、基础数据三、内容要求：1.说明部分：2.计算部分：3.绘图部分：四、发给日期：年月日五、要求完成日期：年月日指导教师：系主任：年月日摘要随着可燃性气体种类和应用范围的增长，其使用的地方和贮气仓
2、库内的泄漏、火灾爆炸事件日益增多。从安全、环保和经济的角度上考虑，研究测量可燃性气体自动报警和自动打开排气装置的一种控制装置是非常重要的。此设计对可燃性气体泄漏报警、以及控制器进行了非常深的研究，采用了“探测器加单片机控制电路”设计思维，具有反应快，误差小等优点。选用TGS-813半导体陶瓷式气体传感器对现场可燃性气体浓度进行测量，采用性价比和功能较高的AT89S51单片机作为中央处理单元，对浓度信号进行收集、数据做处理、显示、报警及打开排气装置等步骤。此设计的可燃性气体报警、控制器可以测量到空气中以烷类气体为主的多样可燃性气体的浓度，实时显示浓度值，当达到预先设置的上限报警值时，发出声音报警
3、和控制信号，以提示操作人员采取安全措施或自动控制相关安全设备。该报警、控制器可以实时、准确测量可燃性气体浓度，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价值。关键词：报警器；可燃性气体；气体传感器；单片机AbstractWith combustible gas type and application area increases, the use of local and gas storage warehouse leaks, fire and explosion incidents are increasing. From the safety, environmental a
4、nd economic point of view to consider, of a measure of flammable gas alarm device, and automatically opens a discharge control device is very important.This design for combustible gas leak alarm, and a controller in-depth study, using a probe plus MCU control circuit design thinking, with a small er
5、ror, fast response and so on. Selection TGS-813 semiconductor ceramic gas sensor for measuring the concentration of flammable gas field, the use of higher cost and functionality AT89S51 microcline as the central processing unit of the concentration signal collection, data do processing, display, ala
6、rm and open the exhaust other steps.The design of the combustible gas alarm, the controller can be measured into the air to gas-based and diverse alkane concentration of flammable gas, real-time display of concentration values, when it reaches a pre-set limit alarm value, the alarm sounds and contro
7、l signals to prompt the operator to take safety measures or automatic control related safety equipment. The alarm, the controller in real time, accurate measurement of combustible gas concentration, and the reliability and accuracy of the alarm can be long, with a very broad application prospects an
8、d value.Keywords：divulging alarm; combustible gas ;single chip microcomputer; gas sensor目录摘要IAbstractII目录III1绪论11.1单片机的背景11.2课题国内外研究的现状11.3半导体陶瓷式气体传感器原理22硬件简介32.1AT89S51单片机概述32.1.1AT89S51单片机引脚说明32.1.2AT89S51单片机的时钟及复位52.2各芯片功能及工作原理62.2.18位数码管62.2.274HC04芯片72.2.3CX20106芯片83可燃性气体泄漏报警器的系统设计93.1可燃性气体泄漏报警
9、系统总方案93.2超声波发射模块93.3超声波接收模块103.4其它主要模块113.4.1温度测量模块113.4.2LED显示模块123.4.3电源模块133.4.4声音报警模块133.5总体电路设计144程序流程的设计154.1主程序流程设计154.2中断程序设计155调试175.1硬件调试175.2软件调试176结论19参考文献20谢辞21附录1电路图22附录2程序231绪论1.1单片机的背景单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调
10、制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。1.2课题国内外研究的现状鉴于火灾事故的不可预测性和不可绝对避免性为了减少火灾事故利用计算机及信息技术来提高防火技巧已成为国内外研究的热点。二十世纪八十年代以后展开的关于智能防火报警系统的研究被认为是解决各种火灾问题的一个很好的途径。智能防火报警系统是将先进的信息技术、通讯数据传输系统、电子控制系统以及计算机处理系统有效地应用于整个运输管理体系使人、电脑、环境协调统一从而建立一个全方位发挥作
11、用的实时、准确、高效的综合管理系统。其中智能防火系统涉及到计算机测量与控制、计算机视觉、传感器数据融合等诸多领域。视觉系统在智能防火报警系统中起到环境探测和辨识作用。与其他传感器相比，机器视觉具有检测信息量大的特点，单纯以当前的现实条件出发解决容易导致系统实时性差，根据计算着火点与目标的相对位移并用自适应滤波对测量数据进行处理以减少环境的不稳定性造成的测量误差。在智能可燃性气体泄漏警报领域常用的还有雷达、激光等传感器。利用信息感知、动态辨识、控制技术的方法提高安全性是先进防火报警器与安全系统(AVCSS)的主要研究内容。世界各大公司都在开展这方面的研究与开发工作：日本各大企业公司致力于新型安全
12、防火报警器技术研究开发并取得了重要的进展；丰田汽车公司使用毫米波雷达和CCD摄像机对本车的距离进行动态监测当火和环境距离小于设定值时系统将发出报警信号提醒工作人员；本田公司使用具有扇形激光束扫描的雷达传感器日本公司在毫米波雷达防撞方面也做了大量的研究其雷达中心频率主要选择6061GHZ或7677GHZ探测距离为120m；尼桑公司为41LV-Z配备了自适应巡航控制系统。德国和法国等欧洲国家也对毫米波雷达技术进行了研究：如奔驰汽车公司和英国劳伦斯电子公司联合研制的可燃性气体泄漏报警系统，仅探测本车道内车辆的信息从而可避免旁车道上目标物的影响；戴姆勒-克莱斯勒公司的防撞结构主要是两个测距仪和一个影像
13、系统她能够测出安全距离发现前方有障碍物计算机能够自动。但国内目前生产的可燃性气体泄漏报警器普遍达不到要求表现在最远测距距离近测距误差大远远不满足各个公司需进一步研究。1.3半导体陶瓷式气体传感器原理半导体陶瓷式气体传感器分机械方式和电气方式两类它实际上是一种换能器在发射端它把电能或热能转换成热能接收端则反之。本设计中半导体陶瓷式气体传感器采用电气方式中的压电式温度换能器。它是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶体和一个共振板。当它的两级外加脉冲信号其频率等于压电晶体的固有振荡频率时压电晶体将会发生共振并带动共振板振动产生超声波。反之如果两电极间未外加电压当共振板接收到超声波时将压迫压电晶
14、体片做振动将机械能转换为电信号就成为半导体陶瓷式气体接收器。在电路中发射端输出一系列脉冲方波脉冲宽度越大输出的个数越多能量越大所能检测到的温度越高。半导体陶瓷式气体换能器与接收换能器在其结构上稍有不同使用时应看清器件上的标志。半导体陶瓷式气体传感器测气体的方法有很多种：如温度检测法、相位检测法、温度幅值检测法。本设计采用往返时间检测法温度。其原理是超声波传感器发射一定频率的超声波借助空气媒质传播到达测量目标或障碍物后反射回来经反射后由超声波接收器接收脉冲其所经历的时间即往返时间。往返时间与气体的种类有关。根据测试传输时间可以得出温度。假设S为被测物体的温度，测得的时间为t，超声波传播的速度为v表示。则有关系式：
