21【毕业设计】可燃气体检测及报警系统设计报告文档

传感器工作测试接通电源后，感受传感器是否发热，微微有热度表明工作正常，用可燃气体逐渐靠近气体传感器，输出电压在变化，说明传感器工作增长。

采集与最小系统电路的调试为确保电路焊接无误后，接通电源，用数字万用表直流电压档测量以下管脚的电压。

脚脚脚脚第页西华大学电气信息学院智能化测控应用系统设计报告脚设定报警阀值的时候，显示器仅仅显示测得的可燃气体浓度当检测气体浓度超出设定报警阀值时同时还给出声光报警。

参数指标检测气体液化气天然气煤气等可燃气体探测范围报警浓度响应时间工作电压功耗使用温度储存温度相对湿度模块工作原理气体传感器工作原理气体传感器是种将种气体体积分数转化成对应中表示位数字量输出引脚，表示位模拟量输入引脚，为转换启动信号输入端。

为地址锁存允许信号输入端。

以上两种信号用于启动转换表示转换结束信号输出引脚，开图采集与最小系统单片机或告芯片分别有的口控制。

当片选信号为高时，表示该芯片工作有效，可输送入数据。

当片选信号为低时，该芯片将获得的采集与最小系统第页西华大学电气信息学院智能化测控应用系统设计报图数码管驱动电路该电路为检测的可燃气体浓度显示部分。

采用四位共阴数码管，同时用两个点亮驱动。

驱动段锁存器位锁存器通讯的典型电路，芯片为电平和电平的转换芯片，外围电路只需按芯片资料说明上接上个电容即可。

显示及驱动第页西华大学电气信息学院智能化测控应用系统设计报告接口图通信电路该电路为机与实现串口电源输入连接器电源输入图电源电路第页西华大学电气信息学院智能化测控应用系统设计报告通信部分否安全可靠地工作。

线性稳压电源亦称串联调整式稳压电源，其稳压性能好，输出纹波电压很小，但它必须使用笨重的工频变压器与电网进行隔离，并且调整管的功率损耗较大，致使电源的体积和重量大，效率低。

即有硬件的设计又有软件的设计，较二方案更为复杂。

第页西华大学电气信息学院智能化测控应用系统设计报告单元模块设计电源模块电源是各种电子设备必不可缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能制电路，对采集的数字信号进行处理和判断，运用定的算法计算出待检测气体成分及浓度并送到显示器显示出来。

并通过软件控制设定定的报警阀值，当浓度达到此阀值时有选择的进行声光报警。

但是此电路在设计时报警，可对气体浓度进行定量分析，浓度越大点亮的发光二极管越多。

从定性到定量，方案二较方案从设计上有所提高，但由于只是通过发光来报警，不能很好的引起使用者的重视。

方案三采用以为核心的控控制电路，数据显示，对不同的气体浓度进行声光报警。

方案论证与比较方案结构小巧，采用电位器可以对报警灵敏度进行调节，但是属于纯模拟电路报警，在调节过程中相对比较困难。

方案二采用多级非门驱动电器通断工作，二极管闪烁报警。

方案二电路输入级将浓度信号转换成电压信号，并采用多级非门驱动发光二级管报警，气体浓度越大，发光二级管点亮得越多。

方案三电路气敏元件采集浓度信号，处理数据，电器通断工作，二极管闪烁报警。

方案二电路输入级将浓度信号转换成电压信号，并采用多级非门驱动发光二级管报警，气体浓度越大，发光二级管点亮得越多。

方案三电路气敏元件采集浓度信号，处理数据，控制电路，数据显示，对不同的气体浓度进行声光报警。

方案论证与比较方案结构小巧，采用电位器可以对报警灵敏度进行调节，但是属于纯模拟电路报警，在调节过程中相对比较困难。

方案二采用多级非门驱动报警，可对气体浓度进行定量分析，浓度越大点亮的发光二极管越多。

从定性到定量，方案二较方案从设计上有所提高，但由于只是通过发光来报警，不能很好的引起使用者的重视。

方案三采用以为核心的控制电路，对采集的数字信号进行处理和判断，运用定的算法计算出待检测气体成分及浓度并送到显示器显示出来。

并通过软件控制设定定的报警阀值，当浓度达到此阀值时有选择的进行声光报警。

但是此电路在设计时即有硬件的设计又有软件的设计，较二方案更为复杂。

第页西华大学电气信息学院智能化测控应用系统设计报告单元模块设计电源模块电源是各种电子设备必不可缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。

线性稳压电源亦称串联调整式稳压电源，其稳压性能好，输出纹波电压很小，但它必须使用笨重的工频变压器与电网进行隔离，并且调整管的功率损耗较大，致使电源的体积和重量大，效率低。

电源输入连接器电源输入图电源电路第页西华大学电气信息学院智能化测控应用系统设计报告通信部分接口图通信电路该电路为机与实现串口通讯的典型电路，芯片为电平和电平的转换芯片，外围电路只需按芯片资料说明上接上个电容即可。

显示及驱动第页西华大学电气信息学院智能化测控应用系统设计报告段锁存器位锁存器图数码管驱动电路该电路为检测的可燃气体浓度显示部分。

采用四位共阴数码管，同时用两个点亮驱动。

驱动芯片分别有的口控制。

当片选信号为高时，表示该芯片工作有效，可输送入数据。

当片选信号为低时，该芯片将获得的采集与最小系统第页西华大学电气信息学院智能化测控应用系统设计报告或单片机图采集与最小系统中表示位数字量输出引脚，表示位模拟量输入引脚，为转换启动信号输入端。

为地址锁存允许信号输入端。

以上两种信号用于启动转换表示转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。

表示输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。

时钟信号输入端般为，这里有四分频电路产生四分频电路图四分频电路总体功能设计本设计的可燃气体警报器主要由六个部分组成传感器显示器声光报警器控制电路转换和电源模块，传感器部分采用的气体传感器能感知环境中种气体第页西华大学电气信息学院智能化测控应用系统设计报告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转换将其转化离散的数字信号。

控制电路以为核心，能够对采集的数字信号进行处理和判断，运用定的算法计算出待检测气体成分及浓度并送到显示器显示出来。

当检测气体浓度超出设定报警阀值时给出声光报警。

本系统可以对检测的数据和设定的阀值参数进行存储并自备电源。

系统调试测试仪器序号类型型号序号类型型号示波器万用表测试方法电源测试用转变压器，通过电容的滤波，用数字万用表直流电压档测得三端集成稳压器的脚输出端，为，数据表明正常。

传感器工作测试接通电源后，感受传感器是否发热，微微有热度表明工作正常，用可燃气体逐渐靠近气体传感器，输出电压在变化，说明传感器工作增长。

采集与最小系统电路的调试为确保电路焊接无误后，接通电源，用数字万用表直流电压档测量以下管脚的电压。

脚脚脚脚第页西华大学电气信息学院智能化测控应用系统设计报告脚设定报警阀值的时候，显示器仅仅显示测得的可燃气体浓度当检测气体浓度超出设定报警阀值时同时还给出声光报警。

参数指标检测气体液化气天然气煤气等可燃气体探测范围报警浓度响应时间工作电压功耗使用温度储存温度相对湿度模块工作原理气体传感器工作原理气体传感器是种将种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。

即将气体的成份浓度等信息转换成可以被人员仪器仪表计算机等利用的信息的装置。

气体传感器的种类很多，大体可分为半导体气体传感器电化学气体传感器催化燃烧式气体传感器热导式气体传感器红外线气体传感器等。

该设计中采用的是半导体气体传感器，以金属氧化物半导体为基础材料。

当被测气体在该半导体表面吸附后，引起其电学特性例如电导率发生变化。

目前流行的定性模型是原子价控制模型表面电荷层模型晶粒间界势垒模型。

图是其结构和外形，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，加第页西华大学电气信息学院智能化测控应用系统设计报告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脚，其中个用于信号取出，个用于提供加热电流。

图的结构和外形工作原理是带有位转换器路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的组件。

由图，由个路模拟开关个地址锁存与译码器个转换器和个三态输出锁存器组成。

多路开关可选通个模拟通道，允许路模拟量分时输入，共用转换器进行转换。

三态输出锁器用于锁存转换完的数字量，当端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。

图的内部逻辑结构气体结果测量计算第页西华大学电气信息学院智能化测控应用系统设计报告图气敏元件的灵敏度特性其中轴表示外界可燃气体的浓度，轴表示变化内阻与固定电阻的值元件在洁净空气中的电阻值图的连接电路图浓度与电压的关系函数浓度结论通过综合测试，本设计的系统基本能达到设计的预期要求，能够顺利感应到由于调节电位器改变电阻的变化，当电压超过定值的时候，给出声光报警。

不过由于存在传感器的缺失还存在些缺陷。

数码管显示数据不够稳定，延时时间没有达到最佳，当报警时，数码管显示的数据会随之闪烁。

显示的数据线性性显示不强。

基于可燃气体报警器设计在硬件的选择上留有空间，在增加相关硬件同时，软件部分只需改动很少的部分就可实现其它功能，使系统功能更加完善。

转换器是通道的，可以扩展其他传感器，如温度和湿度进行监测的传感器。

并且系统可以扩展无线发射模块，将检测的信息及时地发到安全控制中心，在配合其它矿井内的安全监控设备更好的确保井下作业的安全。

传感器的缺少，使得说明书中的关于传感器部分的简介只能停留在理论上，不能实际去实践，应该有传感器实现的功能现在只能由电位器来进行简单的模拟，设计的实际效果也就欠佳了。

第页西华大学电气信息学院智能化测控应用系统设计报告总结与体会经过几个星期的不懈努力，本次设计终于达到了预期的效果，通过多电路系统的调试，基本实现了要求，由于传感器的缺少，我们只可以通过对电位器电阻的改变来改变电压从而达到声光报警的目的，虽然能够很好的模拟可燃气体检测的报警系统，但是我们只是在软件