基于单片机的可燃气体报警器.docx
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1、基于单片机的可燃气体报警器作者:日期:摘要近年来,由于科技的发展新兴材料不断出现,建筑内火灾荷载不 断增多,以及温室效应全球变暖等因素,火灾形势日益严峻。我国是发 展中国家,消防管理的不尽完善以及消防技术的落后,使得我国的火灾形势更加严峻。本文研究了一种用于家庭或者是工厂具有检测及超 限报警功能的可燃气体浓度检测仪设计。设计方案基于16F 877A单片机和M2 6烟雾浓度传感器,系统先将传感器输出的信号通过A/D转换电路处理后,再经单片机进行数据处理,最后由LCD显示可燃 气体浓度值,若超过上限值则报警并自动打开排气扇,将有害气体排 出室外。经过大量实验,基于单片的可燃气体浓度检测仪比传统的机
2、械检测仪 或酒精计灵敏,扩展简单,准确方便,可靠性好,检测精度高,控制功 能强大,对超出阀值进行声光报警,直观准确,并且打开防御措施所以 基于单片机的可燃气体浓度监测仪的研究对社会公共安全的提高具 有很大促进作用。关键词:烟雾浓度传感器,单片机, 数模转换,硬件设计,报警,预防。*1.11.21.3.1* * * * * * * * * * * * * *可燃气体浓度检测仪的背景* * * * * * *可燃气体浓度检测仪现状及发展趋势本课题实现目标* * * *设计方案和元器件选择* * * * * * * * *设计方案* * * * * *2. 2*2. 3* *2.4*2.52.6单片
3、机的选择* * * * *传感器* * * * * * * * * * *编码器 * * * * *数模转换器LCD显示模块* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *系统硬件设计* * * * * * * * *3. 1硬件设计原理* * * * * * * * * * * * *3.2硬件设计外围电路* * * * * * *3.2.1晶振电路、复位电路设计* * * *3 .2.2报警电路设计* * * * * * * *113. 2.3电源电路设计 * * * * *11系统软件设计* * * * * * * * * * *15
4、主程序流程图* * * * * * * * * * * * * *5本设计总结与展望* * * * * * *参考文献* * * * * * * * * 20* * * * * * * * * * * * * * *211. 1可燃性气特浓度检测仪的背景对气体中可燃气体含量进行检测的设备有五种基本类型,即:燃料电池型(电化学)、半导体型、气体色谱分析型、红外线型、比色型。 但由于价格和使用方便的原因,常用的只有燃料电池型和半导体型两 种。燃料电池作为一种发电装置,它的原理是将存在于燃料与氧化剂 中的化学能直接转化为电能。当前各国家都在广泛研究环保型能源,因为它直接可以把可燃气体转变成电能 ,并
5、且不产生污染,烟雾传感 器只是燃料电池的一方面应用。 与半导体型的相比,燃料电池型呼气 酒精检测仪有很多优势,即稳定性好,精度高,抗干扰性好。但是燃料 电池烟雾传感器的结构要求非常精密,制造难度相当大,并且材料成 本高,价格昂贵。1. 2可燃性气体浓度检测仪现状及发展趋势如今的酒精浓度检测仪都是用于各个专业领域 ,而利用传感器和 单片机核心技术的家庭可燃气体浓度检测仪在市面上是一个空缺, 我 们弥补了这一块的空缺,同时社会公共安全系数也大大的提高。但是现在大部分各个专业领域的可燃气体检测仪的售价比较 昂贵,并且大多只是对结果进行预警、低报、高报三限报警点设置。 并不适用于家庭,在L C D 显
6、示可燃气体浓度数值上应实现普及。 同时可检测到多种危险气体。2. 3本课题实现目标本课题进行硬件部分和软件部分设计,硬件部分是利用烟雾敏传感器检测 空气中的可燃气体浓度并转为电压信号, 经A/D转换器 程序转换成数字信号传给单片机系统,并经单片机及其外围电路信号 处理,显示可燃气体浓度值以及超阈值声光报警,打开保护系统。硬件设计部分主要包括:MCU、A/D、LCD外围扩展数据 R AM等芯片的选择。2 设计方案和元器件选择3. 1设计方案因为设计时考虑酒精浓度是由传感器把非电量转换为电量,传感器输出的是0-5伏电压值且电压值稳定,外部干扰小等,所以可以把 传感器输出电压值经过 A/ D转换得到
7、数据交给单片机进行处理。因 此要求系统配备完善的模拟量和数字量输入输出通道和完善的中断 系统和处理功能。单片机采集烟雾传感器的响应信号,并且进行转换。 进行气体检测的基本步骤是信号采集处理、声光报警电路以及显示、 保护电路测试。模数转换就是用于快速、高精度的对输入信号采样编 码,然后转化成数字量储存在数据储存器中,然后单片机通过特定的 算法进行气体浓度的识别,同时和所设值进行对比,超出则报警同时 显示浓度数值,没超出只显示浓度数并且将结果输出到LCD显示屏幕上。3.2 单片机的选择我们选择单片机1 6 F877A为控制核心,主要基于考虑1 6 F 8 77A 具有低价高速,高可靠强抗静电,强抗
8、干扰的特点。1 6 F8 7 7A有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I /O)端口,并且有2个外中断口,2个全双工串行通信口,32个读写口线,片内振荡器及时钟电路,3个1 6位可编程定时计数器。16F877A能 够按照常规方法进行编程,也能够在线编程。同时16F8 77A可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲 方式停止CP U的工作,但允许RAM定时/计数器,串行通信口及中断 系统继续工作。掉电方式保存R AM中的内容,但振荡器停止工作并禁 止其他所有部件工作直到下一个硬件复位,其将通用的微处理器和Fla s h存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存
9、储器可有效 地降低开发本。PIC 单片机有 PD IP、PCF P /TQFP及PL C C等 三种封装形式,以适应不同产品的需求。16 F877 A单片机单片机引脚功能,引脚如图2-2所示:40-Pin PDIPMCLR/VppRAO/ANO RA1/AN1 RA2/A N2/VR EF-/CVrefRA3/AN3/VREF+ - RA4rrOCKl/ClOUTRA5/AN4/SS/C2OUT * RE0/RD/AN5 -1 RE1/WR/AN6 RE2/CS/AN7 -,VDDVSSOSC1/CLKI OSC2/CLKO 一NCOEOWOECKI RC1fT1OSl/CCP2RC2/CCP
10、1 RC3/SCK/SCL - RDO/PSPO RD1/PSP1 一匚匚匚匚匚匚匚LJCLJ匚匚匚匚匚匚匚匚匚匚O1234567S9O 4 -s- 5- -6- 7f 00 ,JI 1* 1- 1. 4ft 1 ,4 4 4 4ft- -2O9C07 65432109876543214333333333222222222nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn-i一 RB7/PGD4 RB6/PGC RB5-*RB4-RB3FGMRB2* RB1- RBO/INTVDOVss* RD7FSP7 RD6/PSP6*_ RD5/PSP5 , RD4/PSP4_ RC7/FWDT一 RC6/TX/
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- 基于 单片机 可燃 气体 报警器
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