0601531003_李俊鸿_煤气报警器设计mrk.docx
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1、毕业设计计(论文文)煤气警报报器设计计学 院: 信息息科学技技术学院院专 业: 姓 名: 指导老师师: 电子科学学与技术术李俊鸿 学 号: 职 称: 0601153110033谢海军讲师中国珠珠海二一 年 五五 月北京理工工大学珠珠海学院院毕业设设计诚信承诺诺书本人郑重重承诺:我所呈交交的毕业业设计煤气报报警器设计是在指指导教师师的指导导下,独独立开展展研究取取得的成成果,文文中引用用他人的的观点和和材料,均均在文后后按顺序序列出其其参考文文献,论论文使用用的数据据真实可可靠。承诺人签签名:日期:年年月日煤气报警警器设计摘 要要当今社会会上,出出现了许许多煤气气报警器器,而这这些产品品大都是是
2、针对煤煤气的泄泄漏所做做出的相相应的报报警,即即为家庭庭式煤气气报警器器。本课课题设计计煤气报报警采用用了ATT89SS52单单片机为为报警器器的核心心部件,对对煤气报报警器进进行控制制。通过NAAP-5505电电化学一一氧化碳碳气体传传感器对对煤气进进行检测测,将所所得的浓浓度值与与设定浓浓度值相相比较得得到偏差差。通过过对偏差差信号的的处理获获得控制制信号,发发生报警警信号,并并把报警警通道显显示并储储存在DDS1228877的RAAM中,八八个单元元的煤气气浓度对对应模拟拟量利用用A/DD转换为为数字量量,并加加入了键键盘输入入控制,从而实现对家用和工业煤气漏气的监控。整个系统的硬件电路
3、设计合理,性能安全可靠。关键词:单片机机 煤气气浓度 报警器器Desiign of thee cooal gass allarmm deevicceABSTTRACCTTherre aare manny ccoall gaas aalarrms ddeviicess inn ouur llivees. Theese devvicees wwilll allarmm affterr thhe ccoall gaas lleakkingg. WWe ccalll thhem houusehholdd orr inndussty apppliaancees. Thiss paaperr inntro
4、oducces thee deesiggn oof aa cooal gass allarmms ddeviice thaat uuse thee ATT89SS52 SCMM ass thhe mmostt immporrtannt cconttrolllerr. IIt iis aa coore-commponnentts tthatt coontrrol thee whholeeproograams andd ciircuuit of thee cooal gass allarmm deevicce. The apppliaancee moonittorss thhe ddenssity
5、y off cooal gass wiith thee seensoor oof NNAP-5055 annd ccompparees tthe currrennt ddenssityy wiith thee seettiing dennsitty.WWe gget thee coontrrol siggnall thhrouugh thee deealiing witth tthe devviattionn siignaalannd tthenn seent a aalarrm ssignnal thaat iis mmemoorieed iin aa RAAM oof DDS1228877
6、.Thhe aanallog siggnall off eiightt deensiitiees oof tthe coaal ggas aree trranssforrmedd innto thee digiitallsiggnall wiith thee A/D cconvvertter, inn adddittionn whhichh iss cootroolleed wwithh thhe kkeybboarrd. We ccan monnitoor tthe leaak oof ccoall gaas iin tthe houuse or inddustty. The harrdwa
7、are dessignn off ciircuuitss iss reassonaableeandd thhe pperfformmancce oof tthe coaal ggas alaarms ddeviice is safee annd rreliiablle.Keywwordds:SCMM DDenssityy AAlarrm deevicce目 录录摘要IABSTTRACCTIII1 前前言11.1研研究背景景11.2研研究意义义21.3研研究内容容22 系系统总体体设计332.1方方案的选选择32.2系系统流程程框图333 硬硬件系统统设计与与传感器器选用443.1主主机部分分4
8、3.1.1ATT89SS52单单片机443.1.2DSS128887实实时时钟钟芯片及及其电路路63.1.3X550455看门狗狗定时器器及复位位电路883.1.4 电电源电路路93.2功功能模块块部分993.2.1TLLC25543的的数据采采集单元元103.2.2HDD72779的人人机接口口电路模模块1223.2.3数据据处理模模块1553.2.4声光光报警模模块1663.2.5ISSP下载载电路DDIY1173.3传传感器的的选用183.3.1NAAP-5505型型电化学学式传感感器1993.3.2MQQ-9半半导体气气体传感感器2003.4硬硬件设计计小结2224 软软件设计计234
9、.1主主程序设设计2334.1.1初始始化程序序和主程程序2334.1.2中断断服务程程序2774.2功功能实现现主要子子程序2284.2.1采集集程序2284.2.2数据据处理模模块3004.2.3报警警记录和和报警模模块3114.2.4人机机对话子子程序设设计3114.3小小结3445 系系统调试试与分析析355.1硬硬件焊接接与调试试355.2软软件调试试365.3系系统调试试385.4小小结399参考文献献40附录1 程序源源代码441附录2 焊接实实物图556附录3 元器件件清单558谢辞6001 前前言1.1研研究背景景随着我国国燃气的的变革及及西气东东输工程程的进行行,煤气或或天
10、燃气气已成为为多数家家庭的燃燃料。每每年,因煤气气泄露造造成的煤煤气中毒毒事故中中,因使用用热水器器不当或或产品本本身的质质量问题题,造成成的一氧氧化碳中中毒事故故,全国均均有不少少事例.有甚者者,因室室内煤气气浓度过过高,引起煤煤气爆炸炸的事故故也不少少见。所以怎怎样防止止煤气中中毒与爆爆炸已成成为人们们的迫切切需要。为此我我们开发发研制了了智能煤煤气报警警系统。计算机的的普及和和信息技技术的迅迅猛发展展,人们们己不满满足于传传统的居居住环境境,对家家庭及住住宅小区区提出了了更高的的要求,智智能化被被引入家家庭,并并迅速在在世界各各地发展展起来。人人们对居居住环境境要求的的日见增增高,体体现
11、在希希望住宅宅不仅更更便利、舒舒适而且且更安全全。家庭及住住宅小区区智能化化的定义义,在国国际上至至今尚无无一致的的般认为为,在现现代化的的城乡住住宅小区区内综合合采用微微型计算算机、自自动控制制、通信信与网络络及智能能卡等技技术,建建立一个个由住宅宅小区综综合物业业管理中中心与安安防系统统、信息息通信服服务与管管理系统统和家庭庭智能化化系统组组成的“三合一一”住宅小小区服务务与管理理集成系系统,最最终目的的是使每每一住户户得到满满足其要要求的最最佳方案案。国家家建设部部规定,目目前住宅宅小区应应实现六六项智能能化要求求,其中中包括实实行安全全防范系系统自动动化监控控管理;防盗报报警系统统应安
12、装装红外或或微波与与煤气泄泄漏报警警器等各各种类型型报警探探测器。基基于此项项规定,煤煤气泄漏漏自动报报警实现现智能化化势在必必行 姚丰、刘念聪:一种单片机智能煤气系统的设计 J,天津职业大学学报 2004年6月 第13卷 第13期。在社会信信息化进进程日益益发展的的今天,信信息技术术应用己己渗透到到人类生生存、活活动的各各个领域域,在建建筑领域域,人们们的现代代生活、工工作对居居住要求求舒适健健康、安安全可靠靠、高效效便利。这这时候气气体燃料料的应用用也越来来越广泛泛。目前前家用煤煤气,液液化器、天天然气作作为气体体燃料,已已用与家家庭旅馆馆,深入入人民的的生活之之中。气气体燃料料的应用用和
13、普及及,伴之之而来的的是气体体泄漏造造成的中中毒、爆爆炸、火火灾等事事故也时时有发生生。其中中由于一一氧化碳碳泄漏中中毒死亡亡尤为严严重。众众多周知知由于CCO与血血液中的的血红素素的结合合能力是是氧的2240倍倍,因此此,当它它进入人人体血液液循环系系统后,就会大大量取代代氧而与与血红素素结合,抑制血血液中氧氧气的释释放,从从而导致致发生头头痛、耳耳鸣、呕呕吐、血血压降低低等不同同程度的的症状发发生。如如果COO中毒严严重,轻轻者于康康复过程程中可能能会头昏昏眼花、丧丧失记忆忆或引起起视觉及及神经上上的障碍碍,严重重者会导导致脑部部受损甚甚至发生生死亡。这这就对煤煤气自动动报警的的器的设设计
14、更加加迫切 周捷:有毒可燃气体报警器原理及设计 J,科技信息 2008年总第5期。为了预防防一氧化化碳的泄泄漏,人人们采用用了各种种措施。家家用智能能煤气报报警器是是为了预预防气体体中毒的的一种家家用的自自动报警警器,也也是一种种高灵敏敏度的气气体探测测器,一一般都是是应用高高灵敏度度的气敏敏元件作作气电转转换元件件,并配配以电路路和声光光报警部部分组成成。当泄泄漏的气气体达到到危险极极限值时时报警器器就会发发生鸣响响和声光光报警。1.2研研究意义义测控技术术与仪器器仪表技技术已经经是现在在社会不不可缺少少的重要要组件。从今天进入信息科技时代来看,仪器仪表是实现信息的获取、转换、存贮和揭示物质
15、运动的必备工具,是当今普遍称之为时代标志的信息科技的三大支柱(信息获取及处理、信息传输与通信、电子技术及计算机)的必要手段,也是新技术革命的一项重要内容。在现现代化建建设中,人人们对仪仪器仪表表所能起起到的监监控作用用,在技技术上有有着高层层次的要要求,因因而仪器器仪表工工业是促促进国民民经济各各部门技技术进步步,进行行技术改改造,提提高劳动动生产率率和社会会经济效效益,开开发与节节约能源源和材料料的先导导工业。仪仪器仪表表的装备备水平在在很大程程度上反反映出一一个国家家的生产产力的发发展和科科学技术术的现代代化水平平。随着着科技的的发展,计计算机技技术的应应用,测测试技术术与仪表表专业的的趋
16、势越越来越向向智能化化转变智能能仪表。智智能仪表表一出现现就显示示了它强强大的生生命力,现现已成为为仪器仪仪表发展展的一个个重要方方向。这这不仅在在一般的的测量仪仪表中,而而且在分分析仪表表、实验验室仪表表与生物物医学仪仪表中反反映出来来。仪器仪表表设备水水平在很很大程度度上反映映出一个个国家的的生产力力发展水水平,当当前仪器器仪表正正从自动动化向智智能化方方向发展展,无疑疑这对于于提高生生产效率率,优化化产品质质量,加加速我国国现代化化建设有有着极其其重要的的作用。从从此可以以看出,测测控技术术及仪表表专业具具有非常常美好的的未来 闫坤:基于CAN总线小区煤气泄漏报警系统的研究与设计 J,电
17、子测试 2007年第5期。在小区内内保安室室或是矿矿区主控控室(以以下简称称总台)安安装好一一个控制制主机和和报警模模块,在在小区的的每一个个住户安安装或是是矿区的的每一个个矿点安安装一个个到多个个探测头头和报警警模块。这这样就可可以同时时在发生生意外的的时候及及时的在在总台和和发生意意外的所所在点产产生声光光报警,及及时的疏疏散意外外所在点点的人群群并告之之总台的的控制端端。总台台可以通通过显示示模块得得知哪个个点发生生意外,并并及时的的进行处处理和疏疏导人群群。1.3研研究内容容本设计主主要研究究并设计计一个基基于单片片机的煤煤气报警警系统,并并实现对对AD数数据的采采集和声声光的报报警控
18、制制。控制制系统主主要是由由MCSS-522系列单片片机、电电源电路路、ADD数据采采集电路路、传感感器电路路、看门狗狗电路、复位电路、实时时钟电路、LED显示与键盘输入人机接口电路、声光报警电路等部分组成。单片机通过AD转换8路传感器来所得到的信号,进行比较处理,并且能够存储各个通道的报警上限和报警时的数据储存,并且在安全值内,轮回显示当前通道的测量值和设定值,在安全值外,产生声光报警,并且轮回显示报警通道的当前值、设定值。2系统总总体设计计2.1方方案的选选择方案一,通通过传感感器感受受到可燃燃性气体体,降低低自身的的阻值,来来增大电电流,并并且驱动动蜂鸣器器报警。电电路简单单、可靠靠但是
19、灵灵活性和和实用性性差。方案二,可以通过传感器感知信号多级放大电路,并用电位器调节得到固定的电压值,当得到可燃性气体信号时,电阻值立刻变小,放大器的放大倍数增加,电压也就随着增加,驱动三极管导通报警电路。该方案有一定的灵活性和可执性,但是电路比较复杂,智能性差。方案三,通通过511系列单单片机作作为主控控单元,并并且能够够通过传传感器把把模拟信信号通过过A/DD信号转转换为数数字信号号,并且且读取和和显示出出来。键键盘可以以通过不不同的应应用场合合和针对对不同气气体做出出不同的的浓度设设定,并并且储存存报警的的上限和和报警时时间,方方便查询询和日后后的工作作调查。综合考虑虑,由于于使用单单片机
20、设设计灵活活性更强强、用途途更宽广广,所以以本设计计采用方方案三。2.2系系统流程程框图如图2-1所示,该该设计是是由899s522单片机机主要控控制单元元晃阳:单片机MCS-51原理及应用开发教程 M,清华大学出版社2007.15.6:376-385。,由778055稳压芯芯片提供供电源,具具备有看看门狗芯芯片X550455和实时时时钟芯芯片DSS128887作作为主体体单元。显显示和键键盘是由由HD772799A控制制的,数数据采集集是由TTLC225433进行。89s52 单片机+5v电源看门狗X5045实时时钟DS12887显示与键盘HD7279AAD数据转换TLC2543信号处理传感
21、器报警电路 图2-1系统流流程框图3硬件系系统设计计与传感器器选用硬件系统统的电路路包括主机机单元的的电路和和功能实实现系统统模块电电路。主主机单元元主要由由89ss52单单片机与与X50045看看门狗定定时器、实实时时钟钟DS1128887和778055电源电电路组成成。功能能实现系系统模块块,由AA/D转转换电路路、信号号处理电电路、人人机接口口电路、传传感器和和报警电路路组成。3.1主主机单元元电路主机模块块是由主主控芯片片AT889s552、XX50445、DDS1228877芯片和和电源电电路构成成。它是是仪表的的核心部部分。电电源电路路提供+5v的的稳定电电源;XX50445防止止
22、系统死死机,保保证程序序正常运运行,内内部的EEEPRROM有有掉电数数据存储储功能,用用于保存存各采集集通道的的报警上上限;DDS1228877存储当当前时刻刻之前发发生的110个历历史报警警记录,包包括报警警的发生生通道、性性质和发发生时间间,可以以对时、分分、秒、年年、月、日日进行准准备计时时,具有有掉电数数据存储储功能,以以边日后后实现可可燃性气气体的报报警监督督功能。总总体连接接如图33-1。图3-11主机模模块总连连接图3.1.1AT899S522单片机机本设计中中的主芯芯片采用用美国AATMEEL公司司的。控制器部部分采用用了美国国ATMMEL公公司的AAT899S522单片机机
23、,ATT89SS52是是一个低低功耗,高高性能CCMOSS 8位位单片机机,片内内含8kk Byytess ISSP(IIn-ssysttem proograammaablee)的可可反复擦擦写10000次次的Fllashh只读程程序存储储器,器器件采用用ATMMEL公公司的高高密度、非非易失性性存储技技术制造造,兼容容标准MMCS-51指指令系统统及800C511引脚结结构,芯芯片内集集成了通通用8位位中央处处理器和和ISPP Fllashh存储单单元,功功能强大大的微型型计算机机的ATT89SS52可可为许多多嵌入式式控制应应用系统统提供高高性价比比的解决决方案李全钊、迟荣强:单片机原理及
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