煤氣檢測裝置

1、簡易煤氣泄漏報警裝置設計學生學號： 學生姓名： 專業(yè)班級： 指導教師： 起止日期： 重慶理工大學專業(yè)綜合設計專業(yè)綜合設計任務書一、設計題目：簡易煤氣泄漏報警裝置設計二、設計目的1. 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. 進一步學習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. 熟悉報警器的設計與制作。三、設計任務及要求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. 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，易于操作和維護四、設計時間及進度安排設計時間共三周（

2、2014.11.102014.11.27）,具體安排如下表：周安排設 計 內(nèi) 容設計時間第一周收集資料，并對所需的器件進行購買；整理原理。2014.11.102014.11.16第二周根據(jù)原理設計電路做出實物。2014.11.172014.11.23第三周論文，PPT撰寫。2014.11.242014.11.27五、指導教師評語及學生成績指導教師評語:年 月 日成績指導教師(簽字):- I -目 錄專業(yè)綜合設計任務書I第1章 專業(yè)綜合設計的目的1第2章 實驗目的、任務和要求2第3章 實驗原理33.1 方案設計33.2 原理框圖33.3 單片機電路43.3.1 AT89S5143.3.2 MQ-

3、5氣敏傳感器63.3.3 數(shù)碼管73.4 聲報警電路73.5 程序設計7 3.6 C語言程序設計9第4章 結論12參考文獻13附錄元件清單14- 13 -第1章 專業(yè)綜合設計的目的專業(yè)綜合設計是學生理論聯(lián)系實際的重要實踐教學環(huán)節(jié)，是對學生進行的一次綜合性專業(yè)設計訓練。通過專業(yè)綜合設計使學生獲得以下幾方面能力，為畢業(yè)設計（論文）奠定基礎。1、進一步鞏固和加深學生所學一門或幾門相關專業(yè)課（或專業(yè)基礎課）理論知識，培養(yǎng)學生設計、計算、繪圖、計算機應用、文獻查閱、報告撰寫等基本技能；2、培養(yǎng)學生實踐動手能力及獨立分析和解決工程實際問題的能力；3、培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神、創(chuàng)新意識、嚴肅認真的治學態(tài)度和嚴

4、謹求實的工作作風。4、 鞏固和加深已學過的基礎和專業(yè)知識，提高綜合運用這些知識獨立進行分析和解決實際問題的能力。 5、掌握道路工程專業(yè)設計的基本程序和方法，了解我國有關的建設方針和政策，正確使用本專業(yè)的各種設計規(guī)范和規(guī)程。 6、 學會針對要解決的問題，廣泛地搜集國內(nèi)外有關資料，了解國內(nèi)外的水平和狀況。 7、培養(yǎng)深入細致調(diào)查研究，理論聯(lián)系實際，從經(jīng)濟、技術的觀點全面分析和解決問題的方法及闡述自己觀點的能力。第2章 實驗目的、任務和要求2.1 實驗目的1. 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. 進一步學習與掌握各種組合邏輯電路與軟件處理系統(tǒng)

5、的原理與使用方法。 4. 熟悉報警器的設計與制作。2.2 實驗任務1 采用了AT89S51為系統(tǒng)的CPU, 設計實現(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,保證燃氣的泄漏安全。 3傳感器能準確接受信號,及時起到報警的作用。 4. 設計處理電路與閥門開閉裝置。2.3 實驗要求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.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，易于操作和維護第3章 實驗原理3.1 方案設計采用QM氣敏傳感器、單片機控制系統(tǒng)、蜂鳴器報警,實現(xiàn)對煤氣泄漏的報警。3.2 原理框圖聲報警電路顯示電路單片機電路

6、氣敏元件自檢電路計時電路氣敏傳感器當有燃氣泄漏時，氣敏傳感器接收到“氣”信號，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)出預報警信號。3.3單片機電路3.3.1 AT89S51單片機電路是系統(tǒng)控制的核心。單片機選用AT89S51，AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結構，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，AT89S5

7、1在眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)中得到廣泛應用。求引腳圖如圖所示： 其引腳作用： VCC：電源電壓輸入端。 GND：電源地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由

8、于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為低八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉

9、電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口除了作為普通I/O口，還有第二功能： P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（T0定時器的外部計數(shù)輸入） P3.5 T1（T1定時器的外部計數(shù)輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器的寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器的讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 I/O口作

10、為輸入口時有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口時實際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線，經(jīng)過某種運算或變換后再寫回到端口鎖存器。只有讀端口時才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線。89C51的P0、P1、P2、P3口作為輸入時都是準雙向口。除了P1口外P0、P2、P3口都還有其他的功能。RST：復位輸入端，高電平有效。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：地址鎖存允許/編程脈沖信號端。當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率

11、周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號，低電平有效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 EA/VPP：外部程序存儲器訪問允許。當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（

12、0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。3.3.2 MQ-5氣敏傳感器 氣敏傳感器是一種檢測特定氣體的傳感器。它主要包括半導體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學氣敏傳感器等，其中用的最多的是半導體氣敏傳感器。工作原理：聲表面波器件之波速和頻率會隨外界環(huán)境的變化而發(fā)生漂移。氣敏傳感器就是利用這種性能在壓電晶體表面涂覆一層選擇性

13、吸附某氣體的氣敏薄膜，當該氣敏薄膜與待測氣體相互作用（化學作用或生物作用，或者是物理吸附），使得氣敏薄膜的膜層質量和導電率發(fā)生變化時，引起壓電晶體的聲表面波頻率發(fā)生漂移；氣體濃度不同，膜層質量和導電率變化程度亦不同，即引起聲表面波頻率的變化也不同。通過測量聲表面波頻率的變化就可以獲得準確的反應氣體濃度的變化值。本設計通過MQ-5氣敏傳感器檢測甲烷氣體以達到實驗目的。3.3.3 數(shù)碼管 LED數(shù)碼管由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。數(shù)碼管實際上是由七個發(fā)光管組成8字形構成的，加上小數(shù)點就是8個。這些段分別由字母a,b,c,d,

14、e,f,g,dp來表示。其結構原理：LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等.，LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖2是共陰和共陽極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍，黃等幾種。LED數(shù)碼管廣泛用于儀表，時鐘，車站，家電等場合。選用時要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。3.4 聲報警電路如圖所示，為此設計的聲報警電路3.5

15、 程序設計 AT89S51采用ISP下載器燒程序。 2控制線，共4根。（1）輸入： RST復位輸入信號，高電平有效。在振蕩器工作時，在RST上作用兩個機器周期以上的高電平，將器件復位。EA/Vpp片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。在編程時，其上施加12V的編程電壓。（2）輸入，輸出： ALE/PROG地址鎖存允許信號，輸出。用做片外存儲器訪問時，低字節(jié)地址鎖存。ALE以1/6的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用做對外輸出的時鐘或用于定時。在EPROM編程期間，作輸入。輸入編程脈沖。ALE可以驅動8個LSTTL負載。（3）輸出： PSEN片外程序存儲器選通信號，低電平有效。在從片外程序存儲器取指期

16、間，在每個機器周期中，當PSEN有效時，程序存儲器的內(nèi)容被送上P0口（數(shù)據(jù)總線）。PSEN可以驅動8個LSTTL負載。3、 I/O口：4個口，32根 單片機51系列共有四個8位雙向并行I/O通道口，分別是P0、P1、P2、P3，各具有特殊的電路結構，每位均有自己的鎖存器、輸出驅動器和輸入緩沖器。這種結構，在數(shù)據(jù)輸出時可鎖存，即輸出新的數(shù)據(jù)之前，通道口上原數(shù)據(jù)一直保持不變，但對輸入信息是不鎖存的，因此從外部輸入的信息必須保持到取數(shù)指令執(zhí)行完為止。在這四個8位雙向并行I/O通道口中，我們應該選擇哪一個通道口作為輸入信號和輸出信號的端口呢？下面我們先來了解一下四個通道口的結構。（1）P0口介紹 P0

17、口在訪問外部存儲器時，P0口既是一個真正的雙向數(shù)據(jù)總線口，又是從分時輸出8位地址口。它包括一個輸出鎖存器，兩個三態(tài)緩沖器，一個輸出驅動電路和一個輸出控制電路(2）P1口介紹 P1口是專門為用戶使用的I/O口，是準雙向口，P1口為8位準雙向口，每一位均可單獨定義為輸入或輸出口。在編程校驗期間，用做輸入低位字節(jié)地址。P1口可以驅動4個LSTTL負載。(3）P2口介紹 P2口也是雙向口。它是供系統(tǒng)擴展時輸出高8位地址。如果沒有系統(tǒng)擴展時，也可以作為用戶的I/O口使用。P2口作為外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器的地址總線的高8位輸出口AB8-AB15，P0口由ALE選通作為地址總線的低8位輸出口AB0-AB

18、7。外部的程序存儲器由PSEN信號選通，數(shù)據(jù)存儲器則由WR和RD讀寫信號選通，因為2=64k，所以89S51最大可外接64kB的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器(4）P3口介紹 P3口是個雙功能口，第一功能作通用I/O口，第二功能是作變異功能用，為適應引腳的第二功能的需要，增加了第二功能控制邏輯，在真正的應用電路中，第二功能顯得更為重要。由于第二功能信號有輸入輸出兩種情況，我們分別加以說明。 P3口的輸入輸出及P3口鎖存器、中斷、定時/計數(shù)器、串行口和特殊功能寄存器有關，P3口的第一功能和P1口一樣可作為輸入輸出端口，同樣具有字節(jié)操作和位操作兩種方式，在位操作模式下，每一位均可定義為輸入或輸出。 現(xiàn)在我

19、們已經(jīng)對四個8位雙向并行I/O口有了初步的了解。根據(jù)以上的介紹我們知道只有P1口是標準的I/O口，所以我們選用P0口作為數(shù)據(jù)端口，P0口可逐位分別定義各口線為輸入或輸出線。3.6 C語言程序設計：#include#define uchar unsigned char sbit tj=P34;sbit P3_7=P37;/秒指示燈sbit P3_6=P36;/秒指示燈sbit gs=P10;/改分鐘sbit gf=P11;/改小時sbit gp=P12;/開關屏sbit bj=P27;/sbit out=P15;uchar a=0,b=0,c=0,d=0,e=60,f=7;uchar disp=

20、0,0,0,0;/定義四個顯示單元/uchar disp1=0,0,0,0;/定義四個報警顯示單元uchar dispbit=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7;/四個數(shù)碼管掃描代碼uchar dispcode=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90;/共陽數(shù)碼管顯示代碼uchar dispcode1=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10;/共陽數(shù)碼管顯示代碼帶小數(shù)點void display(void)uchar i,j;disp3=d/10;disp2=d%10;di

21、sp1=b/10;disp0=b%10;for(i=0;i4;i+)if(i=2)P0=dispcode1dispi; else P0=dispcodedispi;P2=dispbiti;for(j=0;j255;j+);void display1(void)uchar i,j;disp2=e/10;disp1=e%10;for(i=1;i3;i+)P0=dispcodedispi;P2=dispbiti;for(j=0;j255;j+);void t0(void) interrupt 1 using 1c+; TH0=0x3c; TL0=0xb0; if(c=10)P3_7=P3_7;P3_

22、6=P3_6;a+; void main(void) TMOD=0x01;/用定時器定時50MS TH0=0x3c; TL0=0xb0; ET0=1; TR0=1; EA=1; while(e)if(a=2)e-;display1(); while(1) if(out=0)bj=0; if(out=1)bj=1; if(gp=0)while(gp=0);tj=tj; if(tj=1)display(); if(tj=0)P2=0xff; if(a=120)a=0;b+; if(b=60)b=0;d+; if(d=24)d=0; if(gf=0)while(gf=0);b+;if(b=60)b=0; if(gs=0)while(gs=0);d+;if(d=24)d=0; 第4章 結論 本系統(tǒng)采用單片機技術，實現(xiàn)了控制功能的多樣化和智能化，簡化了電路，降低了成本，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計，使系統(tǒng)更具有通用性和靈活性；另外，如果利用保留的單片機串口，增設通訊模塊和相關程序，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。在應用中，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠、靈敏。 通過這次課程設計，我體會到了很多學習生活中道理。 （1） 培養(yǎng)興趣，樂觀自信 剛剛開始時我對傳感器技術課程設計信心不是很足?？墒钱斘蚁氲嚼蠋煹?/p>