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1、燃气报警系统总体设计燃气报警系统总体设计摘要随着燃气的大量使用,每一座居民大楼都被燃气所“笼罩”。 燃气的普及给公共生活带来了方便,减少了城市的污染,提高了生活质量和效率,但是同时, 燃气也是潜在的“危险品”,一旦发生大面积泄漏,处置不及时就可能引发大爆炸,给居民的生命财产安全带来巨大的威胁。面对燃气泄漏而造成的种种事故威胁，我们需要一个解决办法。使用燃气报警器是对付燃气无形杀手的重要手段之一。本设计以半导体气敏传感器和单片机技术为核心设计的气体报警器可实现声光报警功能，是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的气体报警器，具有一定的实用价值。其中选用了89C51为报警器的核心部件
2、，对燃气报警器进行控制。通过同步串行通信的接口芯片对燃气进行检测，将所得的浓度值与设定浓度值相比较得到偏差。通过对偏差信号的处理获得控制信号，发生报警信号，并把报警通道显示并储存在LED数码管显示器中，八个单元的燃气浓度对应模拟量利用A/D转换为数字量，并加入了键盘输入控制，从而实现对家用和工业燃气漏气的监控。整个系统的硬件电路设计合理，性能安全可靠。关键词：单片机；报警器；串行总线Design of the coal gas alarm deviceABSTRACTWith the wide use of natural gas, each a residential towers were
3、 gas enveloped. The popularity of natural gas to public life brought convenient, reduce the citys pollution and improve the life quality and efficiency, but at the same time, natural gas is also potential dangerous, once produce large leak, disposal not timely could trigger, the big bang to peoples
4、life and property safety brought great threat. Facing the gas leak all kinds of accidents caused by threats, we need a solution. Use of natural gas alarm is deal with gas invisible killer one of the important means. This papers to the semiconductor gas sensors and single chip microcomputer as the co
5、re design can realize the gas alarm sound-light alarm functions, is a kind of simple structure, stable performance, easy to use, inexpensive and intelligent gas alarm, has certain practical value. Among them choose the 89C51 SCM as the most important controller of alarm. It is a core-components that
6、 control the whole programs and circuit of the coal gas alarm device. The appliance monitors the density of coal gas with the interface chip of synchronous serial communication and compares the current density with the setting density. We get the control signal through the dealing with the deviation
7、 signal and then sent a alarm signal that is memoried in a LED digital tube display. The analog signal of eight densities of the coal gas are transformed into the digital signal with the A/D converter, in addition which is cotrolled with the keyboard. We can monitor the leak of coal gas in the house
8、 or industy. The hardware design of circuits is reasonable and the performance of the coal gas alarms device is safe and reliable. Keywords: SCM ;Alarm device ;Serial Bus目录第一章绪论11.1 研究背景11.2 研究目的11.3 研究内容2第二章燃气报警器总体方案设计42.1 燃气报警系统原理42.2 燃气报警器设计思路42.3 燃气报警系统设计52.4 单片机应用系统设计52.5 燃气报警器总体方案设计6第三章燃气报警器硬件
9、系统设计93.1 89C51单片机介绍93.2 基于89C51的电子钟的设计93.3 X5045看门狗定时器113.4 人机对话设计11第四章软件系统设计134.1 程序框图134.2 主程序编程144.3 串行总线技术16第五章系统仿真调试195.1 Keil集成开发软件介绍195.2 Keil C51开发环境205.3 调试过程20参考文献23谢辞24第一章绪论1.1 研究背景燃气报警器是微机控制的安全报警设备，它广泛用于石油、化工、冶金、矿井、油气库、燃气生产工厂等部门，也可以用于饭店、餐饮行业、居民住宅厨房等处。它用来对现场空气中泄漏的可燃气体（如石油挥发气体、天然气、煤制气、液化气等
10、）进行浓度的检测和显示。当空气中所含的可燃气体的百分比浓度值达到某一设定值时，即超过预定的报警点时，该报警器自动发出声光报警信号，提示值班人员采取必要的安全措施。它也可以通过继电器等输出控制信号，以便能够自动开启安全装置（如排风设备、关断阀门等）。该设备可以通过通信口和上位计算机连接，构成功能强大的计算机控制系统。在社会信息化进程日益发展的今天，信息技术应用己渗透到人类生存、活动的各个领域，在建筑领域，人们的现代生活、工作对居住要求舒适健康、安全可靠、高效便利。这时候气体燃料的应用也越来越广泛。目前家用煤气，液化器、天然气作为气体燃料，已用与家庭旅馆，深入人民的生活之中。气体燃料的应用和普及，
11、伴之而来的是气体泄漏造成的中毒、爆炸、火灾等事故也时有发生。其中由于一氧化碳泄漏中毒死亡尤为严重。众多周知由于CO与血液中的血红素的结合能力是氧的240倍,因此,当它进入人体血液循环系统后,就会大量取代氧而与血红素结合,抑制血液中氧气的释放,从而导致发生头痛、耳鸣、呕吐、血压降低等不同程度的症状发生。如果CO中毒严重,轻者于康复过程中可能会头昏眼花、丧失记忆或引起视觉及神经上的障碍,严重者会导致脑部受损甚至发生死亡。这就对燃气自动报警的器的设计更加迫切 。为了预防燃气的泄漏，人们采用了各种措施。家用智能燃气报警器是为了预防气体中毒的一种家用的自动报警器，也是一种高灵敏度的气体探测器，一般都是应
12、用高灵敏度的气敏元件作气电转换元件，并配以电路和声光报警部分组成。当泄漏的气体达到危险极限值时报警器就会发生鸣响和声光报警。1.2 研究目的近年来，随着人们生活水平的提高，可燃气体作为清洁能源已在居民生活中得到广泛的应用，人们面对燃气泄漏而造成的事故威胁，没有一个彻底的解决办法，据有关专家介绍，使用燃气报警器是对付燃气的重要手段之一。燃气泄漏或废气排放而大量产生的一氧化碳是燃气中毒事件的根源，如采用燃气泄漏报警器就能得到及时的警示。有关部门经长期测试同样得出结论，燃气报警器防止一氧化碳中毒事故发生的有效率达95%以上。单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，有利于为现代人工作、科研、生活、提供
13、更好的更方便的设施。1.3 研究内容本设计中的燃气报警器系统，以单片机89C51为核心，选用了同步串行通信的接口芯片，可以采集最多16路模拟量输入信号，并设置了8个开关量输出通道，对外部设备进行数据采集和超限报警处理。利用低功耗的实时时钟电路DS1307提供实时的日期、时间信息。独立式的按键设计和LED数码管显示器作为人机对话通道。通过RS-485标准的异步串行通信接口和上位机通信，用于多机系统和远距离通信。利用硬件看门狗电路（监视器）X5045，提高系统可靠性。该应用系统功能齐全，性能优越，电路简单实用，可靠性强，不失为一个经典的应用实例。燃气报警器系统的总体设计的方案如下：CPU：89C5
14、1单片机主频：11.0592MHz数据采集：16通道模拟量输入 多路选择器：4067（16选1模拟开关电路） A/D转换器：MAX187（12位串行接口A/D转换器）开关量输出：8路开关量输出，可作继电器开关，或超限报警控制。看门狗定时器：X5045（带EEPROM、上电复位、降压管理的看门狗定时器电路）。实时时钟RTC：DS1302（带64字节RAM、串行实时时钟电路）。串行通信接口：MAX485，提供RS-485异步串行通信标准接口，和上位机通信。并行I/O接口：8255A并行I/O接口电路显示器： 6位LED显示器和8个发光二极管指示灯，由8255A驱动，动态扫描显示。键盘：4个按键，独
15、立连接的非编码键盘电源：DC+5V、DC+12V软件：程序固化在89C51单片机中，采用汇编语言编程。基于89C51单片机的数据采集系统结构框图如图1.1所示。图1.1 89C51单片机燃气报警器系统功能框图Fig.1.1 89 C51 gas alarm system function diagram第二章燃气报警器总体方案设计2.1 燃气报警系统原理该数据采集系统是以单片机89C51为核心，可以采集最多16路模拟量输入信号。模拟量信号可以是温度、压力、流量、浓度等物理量经过传感器、变送器变换后输入而来。模拟信号通过同步串行A/D转换器MAX187的转换，量化成为12位精度的数字量，由单片机进行处理。处理的过程可以是数据采集，可以是数据运算和进行控制调节，也可以进行超限报警处理等。为了进行系统控制，系统设置了8个开关量输出通道，控制继电器来对外部设备进行控制或者进行报警处理。系统利用高性能、低功耗的实时
