题研究的目的 人们面对燃气泄漏而造成的种种事故威胁，就真的没有个彻底的解决办法 吗据有关专家介绍，使用燃气报警器是对付燃气无形杀手的重要手段之。燃气 专家指出，燃气泄漏或废气排放而大量产生的氧化碳是燃气中毒事响应的根源， 如采有用燃气泄漏报警器就能得到及时的警示人们。有关部门经长期测试同样得出 结论，燃气报警器防止氧化碳中毒事故发生的有效率达以上。 为了防止中毒事件再次发生，提出利用单片机系统进行有效的预防对策。所以 怎样防止煤气中毒与爆炸已成为人们的迫切需要。为此，我们需要设计煤气检测系 统来更好的解决这个问题。 国内外发展现状 居民家庭用的燃气报警器，般安装在厨房里。当遇到燃气泄漏时，煤气的浓 度达到定值后，报警器可发出声光报警，或同时伴有数字显示于此同时，还可 以联动外部设备，有的报警器可自动开启排风扇，把燃气排出室外有的报警器在 报警时，可以自动关闭燃气阀门，以防燃气继续泄漏。 在应用方面，目前，最广泛的是可燃性气体气敏元件传感器，已普及应用于气 体泄漏检测和监控，从工厂企业到居民家庭，应用十分广泛。仅以用于安全保护家 用燃气泄漏报警器为例，日本早在年月开始实行安装城市煤气液化石油气 报警器法规，年月日本通产省又实施了安全器具普及促进基本方针。美国目 前已有个州立法，规定家庭公寓等都要安装报警器。 报警器种类也相当繁多，有用于般家庭集体住宅饮食餐店医院学成都电子机械高等专科学校通信工程系毕业设计论文 校工厂的各种气体报警器和系统，有单体分离型报警器外部报警系统集中监 视系统遮断连动系统防止中毒报警防护系统等。结构型式有袖珍型便携式手 推式固定式报警等工业用固定式报警又有壁挂式台放式单台监控式多路 巡检式等。气体检测技术与计算机技术相结合，实现了智能化多功能化。美国工 业科学公司台携带式气体监控仪可实现种气体监测，采用了统的软 件，只需要换气体传感器，即可实现对特定气体监测。美国国际传感器技术 公司应用种传感器和微程序控制单元，可检测种以上毒性气体和 可燃性气体，通过其气体检索功能扫描，能很快确定是哪种气体。 可燃气体传感器的发展也成为气体检测系统的代表性标志。 国外气体传感器发展很快，方面是由于人们安全意识增强，对环境安全性和 生活舒适性要求提高另方面是由于传感器市场增长受到政府安全法规的推动。 因此，国外气体传感器技术得到了较快发展，据有关统计猜测，美国年 年气体传感器年均增长率为。 目前，气体传感器的发展趋势集中表现为是提高灵敏度和工作性能，降低 功耗和成本，缩小尺寸，简化电路，与应用整机相结合，这也是气体传感器直追 求的目标。气敏元件传感器作为新型敏感元件传感器在国家列为重点支持发展的情 况下，国内已有定的基础。其现状是 烧结型气敏元件仍是生产的主流，占总量以上接触燃绕式气敏元 件已具备了生产基础和能力电化学气体传感器有了试制产品 在工艺方面引入了表面掺杂表面覆膜以及制作表面催化反应层和修隔离 层等工艺，使烧结型元件由广谱性气敏发展成选择性气敏在结构方面研制了补偿 复合结构组合差动结构以及集成化阵列结构在气敏材料方面和材料 已用于批量生产气敏元件，新研究开发的气敏材料石英晶体和有机半导体 等也开始用于气敏材。基于位和位单片机的嵌入式设备如仪器仪表数据 采集和显示过程控制工业自动化等的实时应用测控系统正在走向网络智能 化。这就要求企业从现场控制层到管理层能实现全方位的无缝信息集成，实现远程 维护智能诊断以及远程管理功能，提供个开放的基础构架，并具有高可靠性 分散控制集中监视和管理的功能。 针对目前微型处理器的处理芯片的不同，本设计是基于单片机实现煤 气检测系统的设计。 基于单片机实现的煤气检测系统的具体方案如图所示。该方案主 要包括了可燃气体传感器转换器单片机控制电路声光报警电路以 及数码管显示电路。 气体传感器输出为模拟量，很微弱需要进行放大电路的处理，单片机处理的是 数字信号，需要利用转换器，将模拟量转换成数字量送给单片机进行 数据的处理声光报警电路里使用蜂鸣器作为报警用，同时还用灯进行相应的 指示，以便于提醒注意单片机的最小系统是单片机工作的前提条件显 示电路采用了位集成的数码管进行显示，由单片机进行控制实现显示。 图基于的单片机的煤气检测系统组成框图 在煤气检测系统组成框图中所示，系统以单片机为控制的核心， 配合外围电路共同完成信号采集浓度的显示声光报警电路的功能设计等。其中 传感器采用的是，该传感器外形小，气体响应快，性能稳定，低功耗，常适用 于泄漏监测器。放大电路采用的是运放进行放大微弱的信号。转换器采 用的是，它是采样频率为位的以逐次逼近原理进行模数转换的器件， 具有功耗低，性能稳定的特点。数码管使用位集成的共阴数码管。 单片机 位数码管显示 报警和指示灯 放大器气体 传感器 单片机 最小系统成都电子机械高等专科学校通信工程系毕业设计论文 系统硬件电路的总体设计 系统硬件电路的总体设计主要包括了气体传感器电路设计放大电路设计 转换器电路设计单片机的最小系统声光报警电路设计数码管显示电路的设计 和电源电路的设计等。 气体传感器电路设计 气体传感器可以分为六大类 半导体气体传感器。 固体电解质气体传感器。 接触感染式气体传感器。 电化学式气体传感器。 光学式气体传感器。 高分子气体传感器。 气体传感器应满足的基本条件 个气体传感器可以是单功能的，也可以是多功能的可以是单的实体，也 可以是由多个不同功能传感器组成的阵列。但是，任何个完整的气体传感器都必 须具备以下条件 能选择性地检测种单气体，而对共存的其它气体不响应或低响应。 对被测气体具有较高的灵敏度，能有效地检测允许范围内的气体浓度。 对检测信号响应速度快，重复性好。 长期工作稳定性好。 使用寿命长。 制造成本低，使用与维护方便。 气体传感器的分类和基本条件为选择那种气体传感器提供了参考的依据。气体 传感器是气体与气味检测的关键元件。我们选择的气体传感器是 气体传感器技术参数 特点 对液化气，天然气，城市煤气有较好的灵敏度 对乙醇，烟雾几乎不响应 快速的响应恢复特性 长期的使用寿命和可靠的稳定性 简单的测试电路 应用 适用于家庭或工业上对液化气，天然气，煤气的监测装置。优良的抗乙醇，烟 雾干扰能力。 成都电子机械高等专科学校通信工程系毕业设计论文 规格说明 图规格说明书 气敏元件的结构和外形，如图所示结构或,由微型陶瓷 管敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔 体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。封装好的气敏元件有只针状管成都电子机械高等专科学校通信工程系毕业设计论文 脚，其中个用于信号取出，个用于提供加热电流，测量电路如图所示。 图灵敏度特性曲线 图中纵坐标为传感器的电阻比，横坐标为气体浓度。 表示传感器在不同浓度气体中的电阻值 表示传感器在氢气中的电阻值 如图所示，给出了型气敏元件的灵敏度特性曲线，从中可以找出气体 浓度的斜率近似的可以看成是线性变化。 图温湿度特性 图给出了型气敏元件的温湿度特性 型气敏元件对不同种类，不同浓度的气体有不同的电阻值。因此，在使用此类 毕业设计论文 专业通信技术 班次 姓名 指导老师 成都电子机械高等专科学校 二零年五月十日成都电子机械高等专科学校通信工程系毕业设计论文 煤气检测系统的设计 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 做的相应的报警器，即为家庭式，随着社会的快速发展，煤气报警器也在发展。微 机控制技术传感器在工业控制机电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,我们学习电子类的学生，就更需要很好的了解并掌握。 煤气检测系统采用单片机为系统的主控芯片，通过气体传感器对煤气 进行浓度的检测，煤气浓度经过放大处理和转换，再通过单片机的数据处理， 实现报警功能，最后将煤气的气体浓度送给显示模块电路进行显示煤气浓度的功 能。最终达到实现对家用煤气漏气的报警和显示煤气浓度的功能。 关键词煤气检测报警单片机控制 成都电子机械高等专科学校通信工程系毕业设计论文 目录 第章绪论 课题研究的背景 课题研究的目的 国内外发展现状 第章煤气检测系统设计的基本内容 煤气检测系统的主要任务 煤气检测系统的设计要求 第章煤气检测系统设计的硬件设计 基于单片机实现 系统硬件电路的总体设计 气体传感器电路设计 放大电路的设计 转换电路设计 单片机的最小系统设计 声光报警电路设计 数码管显示电路设计 第章煤气检测系统的软件设计 主程序设计流程图 转换控制程序设计流程图 显示子程序的设计流程图 报警子程序的设计流程图 第章系统的功能仿真 仿真软件介绍 煤气检测系统的模块仿真 转换模块测试 显示模块测试 声光报警电路模块测试 系统误差分析 结语成都电子机械高等专科学校通信工程系毕业设计论文 致谢 参考文献 附录煤气检测系统的仿真电路图 附录煤气检测系统的电路原理图 附录浓度与电压值的对应关系 附录煤气检测系统的源程序 成都电子机械高等专科学校通信工程系毕业设计论文 第章绪论 课题研究的背景 随着我国燃气的变革及西气东输工程的进行，煤气或天燃气已成为多数家庭的 燃料。每年，因煤气泄露造成的煤气中毒事故中，因使用热水器不当或产品本身的 质量问题，造成的煤气中毒事故，全国均有不少事例。有甚者，因室内煤气浓度过 高，引起煤气爆炸的事故也不少见。 家用煤气有时会因各种原因发生泄漏，煤气的主要成分是氧化碳，是种有 毒气体，遇到明火会发生燃烧甚至爆炸，所以如果在煤气泄漏时打电话，使用家用 电器的话，煤气遇到电火花可能会发生爆炸事故。人呆在煤气泄漏的空间内，人体 吸入有毒气体氧化碳后，氧化碳将会迅速与血液中的红细胞结合导致人体中毒 昏迷，如果长时间吸入泄露的煤气甚至会发生中毒死亡。氧化碳中毒属内科急 症，如不及时发现及治疗，将会危及生命。近年来，我国部分地区非职业性氧化 碳中毒事故时有发生。 课题研究的目的 人们面对燃气泄漏而造成的种种事故威胁，就真的没有个彻底的解决办法 吗据有关专家介绍，使用燃气报警器是对付燃气无形杀手的重要手段之。燃气 专家指出，燃气泄漏或废气排放而大量产生的氧化碳是燃气中毒事响应的根源， 如采有用燃气泄漏报警器就能得到及时的警示人们。有关部门经长期测试同样得出 结论，燃气报警器防止氧化碳中毒事故发生的有效率达以上。 为了防止中毒事件再次发生，提出利用单片机系统进行有效的预防对策。所以 怎样防止煤气中毒与爆炸已成为人们的迫切需要。为此，我们需要设计煤气检测系 统来更好的解决这个问题。 国内外发展现状 居民家庭用的燃气报警器，般安装在厨房里。当遇到燃气泄漏时，煤气的浓 度达到定值后，报警器可发出声光报警，或同时伴有数字显示于此同时，还可 以联动外部设备，有的报警器可自动开启排风扇，把燃气排出室外有的报警器在 报警时，可以自动关闭燃气阀门，以防燃气继续泄漏。 在应用方面，目前，最广泛的是可燃性气体气敏元件传感器，已普及应用于气 体泄漏检测和监控，从工厂企业到居民家庭，应用十分广泛。仅以用于安全保护家 用