1、燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計 說 明 書 題目 家用煤氣泄漏報警系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)院系 理學(xué)院 年級專業(yè)： 09級電子信科學(xué)與技術(shù)2班 學(xué) 號： 090108040040 學(xué)生姓名： 任鵬茹 指導(dǎo)教師： 郝銳 朱鍵卓 教師職稱： 講師 燕山大學(xué)課程設(shè)計論文任務(wù)書院系： 理學(xué)院 基層教學(xué)單位： 09級電子信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué) 號090108040040學(xué)生姓名任鵬茹專業(yè)班級09級電子信息科學(xué)與技術(shù)2班設(shè)計題目家用煤氣泄漏報警器的設(shè)計設(shè)計技術(shù)參數(shù)設(shè)計參數(shù)：設(shè)計單片機電路、檢測電路、報警電路和應(yīng)急處理電路。用AT89C51編程。設(shè)計要求1.準確可靠地判斷泄漏的發(fā)生，并能夠在較短的時間內(nèi)判斷出泄漏點具體的位置。2.

2、準確可靠地判斷泄漏程度，能對較小量的泄漏做出判斷。3.檢測原理簡單，易于操作和維護工作量十二個工作日左右工作計劃2012/6/02-2012/6/03 設(shè)計選題2012/6/04-2012/6/08 電路設(shè)計2012/6/09-2012/6/11 整理論文2012/6/122012/6/13 論文檢查和修飾參考資料1 ?傳感器原理及工程應(yīng)用? 郁有文、常健、程繼紅 西安電子科技大學(xué)出版社2 ?傳感器與檢測技術(shù)? 陳杰、黃鴻 高等教育出版社3 ?傳感器敏感元件大全? 張福學(xué) 電子工業(yè)出版社 4 ?單片機根底? 李廣弟、朱月秀、王秀山 北京航空航天大學(xué)出版社5 ?單片機微機測控系統(tǒng)設(shè)計大全? 王福

3、瑞 北京航空航天大學(xué)出版社等指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字說明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。年 月 日 燕山大學(xué)課程設(shè)計評審意見表指導(dǎo)教師評語：成績： 指導(dǎo)教師： 年 月 日辯論小組評語：成績： 組長： 年 月 日課程設(shè)計總成績：辯論小組成員簽字：年 月 日 燕 山 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書家用煤氣泄漏報警系統(tǒng)的設(shè)計任鵬茹理學(xué)院09級電子信息科學(xué)與技術(shù)2班摘 要：當今社會上，出現(xiàn)了許多煤氣報警器，而這些產(chǎn)品大都是針對煤氣 泄漏所做出的相應(yīng)的報警，即為家庭式。但是隨著社會的開展，煤氣報警器也在開展。微控制技術(shù)、傳感器在工業(yè)控制、機電一體化、智能儀表、通信、

4、家用電器等方面得到了廣泛應(yīng)用，顯著提高了各種設(shè)備的技術(shù)水平和自動化程度。因此對這些原理和結(jié)構(gòu)我們就需要很好的了解并掌握。 煤氣報警系統(tǒng)采用了AT89C51為系統(tǒng)的CPU，通過單片機系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)對家用煤氣的控制功能，該系統(tǒng)不僅能及時準確地檢測出燃氣的泄漏，發(fā)出聲、光報警，還能實施應(yīng)急處理，同時具有閥門開閉裝置安裝簡便，傳感器損壞能自查報警與方便更換等特點。因此特別適合于無條件建立或參加集群監(jiān)控系統(tǒng)的廣闊燃氣用戶使用。整個系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計合理，性能平安可靠。關(guān)鍵詞：傳感器 燃氣 報警器Abstract: In the current society, a lot of coal gas alar

5、ms have appeared, and these products are mostly to letting out corresponding alarms made of coal gas , it is family. But with the development of society, coal gas alarm develop too.Microcomputer control technology, sensors in the industrial control, mechatronics, smart instrumentation, communication

6、s, household appliances, etc. has been widely applied, significantly improved the technological level of equipment and degree of automation. Thus the structure of these principles and we need to understand and grasp the good.文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索Gas alarm system using the AT89C51system CPU, through the SCM syst

7、em design and implementation of a household gas control functions, the system not only can accurately detect the fuel gas leakage, emits sound, light alarm, but also the implementation of emergency processing, at the same time having a valve opening and closing device has the advantages of convenien

8、t installation, sensor damage can self-examination alarm and convenient replacement features such as. Thus it is especially suitable for the unconditional or join cluster monitoring system the majority of gas users The hardware circuit of the whole system is reasonable in design, safe and reliable p

9、erformance.文檔收集自網(wǎng)絡(luò)，僅用于個人學(xué)習(xí)Keywords: Sensor gas alarm一、實驗?zāi)康模?.了解報警器的組成和原理。2了解各種在制作中用到的中小規(guī)模集成電路的作用及實用方法。3進一步學(xué)習(xí)與掌握各種組合邏輯電路與軟件處理系統(tǒng)的原理與使用方法。4熟悉報警器的設(shè)計與制作.二、實驗任務(wù)：1采用了AT89C51為系統(tǒng)的CPU, 設(shè)計實現(xiàn)對家用煤氣的控制功能2用戶接到報警信號后可以控制電路,保證燃氣的泄漏平安。3傳感器能準確接受信號,及時起到報警的作用。 4. 設(shè)計處理電路與閥門開閉裝置。三、實驗原理31方案設(shè)計方案1， 采用QM氣敏傳感器、單片機控制系統(tǒng)、蜂鳴器報警、繼電器

10、控制排氣扇強制通風，用繼電器保持故障信號。方案2， 采用QM氣敏傳感器、模擬集成電路控制系統(tǒng)、蜂鳴器報警、繼電器控制排氣扇強制通風，用繼電器保持故障信號。方案3， 采用QM氣敏傳感器、單片機控制系統(tǒng)、蜂鳴器報警、由觸發(fā)器控制可控硅控制排氣扇強制通風，用觸發(fā)器保持故障信號。經(jīng)比擬采用方案1完成設(shè)計，實現(xiàn)所需的功能。32總體設(shè)計系統(tǒng)框圖系統(tǒng)主要由單片機電路、檢測電路、報警電路和應(yīng)急處理電路組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。當有燃氣泄漏時，檢測電路產(chǎn)生“氣電信號送單片機，單片機控制蜂鳴器發(fā)出預(yù)報警信號，經(jīng)延時、判斷，確認為事故泄漏后，發(fā)出紅光報警，同時啟動應(yīng)急處理程序，關(guān)閉閥門，切斷氣源，并開啟排風扇排除室內(nèi)

11、被污染的空氣；假設(shè)檢測到氣敏元件損壞，系統(tǒng)關(guān)閉閥門并點亮黃色報警燈，提示用戶更換氣敏傳感器。 33 單片機電路單片機電路是系統(tǒng)控制的核心。單片機選用Atmel公司的AT89C51，其引腳分配如圖2所示。根本外設(shè)有晶振電路18、19腳和上電復(fù)位電路9腳，氣敏元件損壞信號和燃氣泄漏信號分別從P3.2INT0、P3.3INT1輸入，作為AT89C51的兩個中斷觸發(fā)信號，下降沿觸發(fā)方式。P1.0、P1.1分別接開關(guān)SD1和SD2，用于手動控制排氣扇和燃氣閥門，報警與應(yīng)急處理驅(qū)動信號分別從P2.0P2.4輸出。34 檢測電路檢測電路包括燃氣泄漏檢測和氣敏元件損壞檢測兩局部，原理電路如圖3所示。氣敏傳感器

12、選用QM型，這是由金屬氧化物半導(dǎo)體材料制成的“氣電轉(zhuǎn)換器件。當有燃氣泄漏時，其外表會發(fā)生化學(xué)吸附，使本身電阻圖中AA間的電阻下降，且燃氣濃度越高，電阻下降越多，利用該特性并通過VT1等元件組成的開關(guān)電路即可獲得“氣電信號，完成燃氣泄漏的檢測，調(diào)節(jié)RP 1可設(shè)置不同燃氣的報警限，C2為延時電容，用于減小傳感器初始穩(wěn)態(tài)的影響。氣敏傳感器在使用中，其熱絲可能燒斷，但難以發(fā)現(xiàn)，致使用戶在毫不知情的情況下繼續(xù)使用已失效的燃氣報警器。為能及時發(fā)現(xiàn)傳感器的損壞，本系統(tǒng)特別設(shè)計了氣敏元件自檢電路由R3R7、VT2、VT3等組成，元件正常時，R3上有電壓信號，如熱絲燒斷，該信號為0，VT3集電極輸出低電平至單片

13、機，點亮黃燈報警，能使用戶及時發(fā)現(xiàn)。同時，氣敏傳感器不直接焊入電路，而是通過七腳電子管座與電路連接，假設(shè)損壞可方便地從管座中撥出換新，從而解決了更換難的問題。35聲光報警電路聲光報警分別由蜂鳴器和紅、黃發(fā)光二極管完成。燃氣濃度大于預(yù)報警限時蜂鳴器由單片機輸出低電平，經(jīng)三極管驅(qū)動報警，發(fā)光二極管那么由單片機直接驅(qū)動，當確認為事故泄漏時，紅色LED點亮，當氣敏元件損壞時，黃色LED工作。36應(yīng)急處理電路與閥門開閉裝置應(yīng)急處理包括驅(qū)動閥門開閉裝置關(guān)閉閥門切斷氣源和翻開排氣扇排風。閥門開閉裝置由小型交流電動機與減速器成一體、托盤、支架、撥塊等組成。電動機通過托盤及支架取與燃氣管道垂直位安裝于表前閥上，

14、并使機、閥兩軸相對，電動機軸端上固定的撥塊套在閥門軸上，如電動機轉(zhuǎn)動那么閥門軸也隨撥塊轉(zhuǎn)動，故可模仿人手控制閥門開閉。閥門從開位到閉位或從閉位到開位，閥門軸和電動機軸必須旋轉(zhuǎn)1/4圈即90度，采用軟件編程或通過電路均可實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸的這一定位。為提高適應(yīng)性，本裝置選用后者，其方法是：利用單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫穩(wěn)態(tài)輸出去控制電動機的通電時間，電路如圖4所示。當單片機P2.4發(fā)出一負脈沖，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121的3、4腳就會受到一負脈沖觸發(fā)，6腳便輸出一正單脈沖，其脈寬t0.7R13C7，而電動機轉(zhuǎn)動1/4圈所需的時間為T1/4n15/n秒。n為電動機減速后的轉(zhuǎn)速單位：圈/分，調(diào)節(jié)R13使t=T，那么可確

15、保閥門開或閉準確到位。文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索閥門開閉裝置是為本系統(tǒng)開發(fā)的專用件，除具有結(jié)構(gòu)簡單，造價低(遠低于燃氣管道專用電磁閥)，開閉動作平穩(wěn)，易控，準確等特點外，由于在撥塊和支架等部件上采用了一些特殊的設(shè)計，使其具有很強的適應(yīng)性：不管閥軸長短，管道粗細均能適應(yīng)；不管灶前閥、表前閥、耳型旋鈕閥、手柄式閥都能安裝；不管閥門或管道橫擺、豎放概能固定，尤為重要的是開閉閥門的控制就在原管道和閥門上進行，無需改動或重新安裝管道和閥門，而且固定、使用、維修、更換都很方便，這就克服了使用專用電磁閥時的缺點，因而容易被廣闊新老燃氣用戶所接受。排風扇也是由三極管與繼電器構(gòu)成的電路驅(qū)動，其原理與圖4類似，不同的是，

16、后者三極管由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出信號驅(qū)動，前者那么直接由單片機輸出信號驅(qū)動。3.7程序設(shè)計AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C51是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高

17、效微控制器，AT89C51是它的一種精簡版本。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案程序主要由主程序、外部中斷0和外部中斷1效勞程序組成。主程序?qū)ο到y(tǒng)狀態(tài)初始化時將兩個外部中斷都設(shè)置為下降沿觸發(fā)方式，開外部中斷后再進入對手動按鍵的檢測，SD1閉合時開排氣扇，斷開時關(guān)排氣扇；與之類似，SD2用來控制閥門的開閉。主程序設(shè)計成一死循環(huán)結(jié)構(gòu)，處于隨時可以響應(yīng)中斷的狀態(tài)，如圖5所示。當傳感器損壞時，外部中斷0有中斷請求信號，其效勞程序完成黃光報警和關(guān)閥門功能，如圖6所示。當傳感器檢測到燃氣泄漏時，外部中斷1有中斷請求信號，其效勞程序發(fā)出聲報警控制信號，調(diào)用延時程序后，再檢

18、測P3.3的電平，如變?yōu)楦唠娖?，說明剛有的信號是某些干擾或短時可控泄漏如燃氣灶點火時可能產(chǎn)生的瞬時泄漏引起的，那么關(guān)聲報警后返回；如仍為低電平，那么判為事故泄漏，須進行應(yīng)急處理，即刻發(fā)出紅光報警、關(guān)閉閥門切斷氣源和翻開排氣扇排污。此時假設(shè)房主不在，系統(tǒng)那么進入省電等待狀態(tài)，即：再次檢測P3.3，假設(shè)為高電平，說明泄漏燃氣已排盡，系統(tǒng)關(guān)閉聲報警和排氣扇，但表前閥仍關(guān)閉，報警紅燈仍點亮，等待房主回后及時檢查處理，程序流程如圖7所示。 四結(jié)束語本系統(tǒng)采用單片機技術(shù)，實現(xiàn)了控制功能的多樣化和智能化，簡化了電路，降低了本錢，提高了穩(wěn)定性；傳感器損壞報警及方便更換的特點，提高了系統(tǒng)的可靠性，延長了整機的使用壽命；閥門開閉裝置的人性化設(shè)計，使系統(tǒng)更具有通用性和靈活性；另外，如果利用保存的單片機串口，增設(shè)通訊模塊和相關(guān)程序，此系統(tǒng)還可作為集群監(jiān)控系統(tǒng)中的下位機和現(xiàn)場執(zhí)行機。在應(yīng)用中，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠、靈敏。與同類報警系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)性價比更高，使用更為方便，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。五心得體會 通過這次課程設(shè)計，我體會到了很多學(xué)習(xí)生活中道理。1培養(yǎng)興趣，樂觀自信 剛剛開始時我對傳感器技術(shù)課程設(shè)計信心不是很足?？墒钱斘蚁氲嚼蠋煹墓膭钜覀冏龀?/p>