yong智能家用可燃气泄露报警器的设计

中北大学信息商务学院课程设计说明书学生姓名：芦硕靖学号：10050644X01学院：信息商务学院专业：电子信息工程题目：专业综合实践之单片机部分：超声波测距器的设计指导教师：职称:副教授2014年1月10日张权中北大学信息商务学院课程设计任务书13/14学年第一学期学院：信息商务学院专业：电子信息工程学生姓名：芦硕靖学号：10050644X01学生姓名：孟庆慧学号：10050644X05学生姓名：赵芳学号：10050644X15课程设计题目：专业综合实践之单片机部分：智能家用可燃气泄露报警器的设计起迄日期：2013年12月30日～2014年1月10日课程设计地点：201，503指导教师：张权系主任：王浩全下达任务书日期:2013年12月30日课程设计任务书1．设计目的：智能家用可燃气泄露报警器的设计对于提高学生的单片机应用能力具有较强的意义。通过该设计，可以巩固所学的单片机理论知识，培养学生硬件和软件的设计能力，从而促进学生所掌握的理论知识向实践应用的转变。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：使用单片机设计一个家用可燃气泄露报警器，包括硬件设计和软件设计。同组成员可按硬件设计和软件设计来分工，协作完成。具体功能要求：（1）当家用可燃气泄露达到一定浓度时，进行声、光报警；（2）报警后可以手动取消报警。（3）其他扩展功能。3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：（1）查阅相关文献资料，了解可燃气泄露报警器的相关知识；（2）确定设计方案。绘制电路原理图；（3）编写软件程序并上机调试；（4）撰写课程设计说明书。课程设计任务书4．主要参考文献：[1]张玉莲.传感器与自动检测技术.北京：机械工业出版社，2007.9：4-8[2]刘伟.传感器原理及实用技术北京：电子工业出版社，2006.3：13-20[3]刘爱华.传感器原理与应用技术北京：人民邮电出版社，2010.2：208-218[4]夏银桥.传感器技术及应用武汉：华中科技大学出版社，2011.2：215-223[5]王桂荣.传感器原理及应用北京：中国电力出版社，2010.5:218-226[6]晁阳.单片机MSC-51原理及应用开发教程.北京：清华大学出版社，2007：376-377[7]高伟.AT89单片机原理及应用.北京：国防工业出版社，2008.2：1-9[8]张亚凡.单片机原理及应用程.北京：清华大学出版社，2005.4：7-24[9]刘向宇.单片机C语言程序设计实例精粹.北京：电子工业出版社，2010.2：12-215．设计成果形式及要求：提供课程设计说明书一份；设计原理图及软件源程序；6．工作计划及进度：2013年12月30日~2014年1月1日：查阅资料；2014年:1月2日~1月7日：方案设计、实验验证；1月8日~1月9日：完成课程设计说明书；1月10日：答辩。系主任审查意见：签字：年月日目录一、引言...................................................................................................................6二、设计方案简介........................................................................................................72.1家用可燃气泄露报警的概述...........................................................................72.2家用可燃气泄露报警研究的目的...................................................................72.3可燃气检测传感器的选择.................................................................................72.3.1气体传感器的主要参数和特性...................................................................72.3.2气体传感器的选定.......................................................................................8三、家用可燃气泄露报警装置的硬件部分设计.......................................................93.1系统硬件电路总体设计...................................................................................93.2家用可燃气报警器的功能...............................................错误!未定义书签。3.2.1声光报警功能.......................................................................................103.2.2外围接口电路的设计...........................................................................133.2.3A/D转换主要技术指标.......................................................................143.2.4单片机与ADC0808接口电路..............................错误!未定义书签。3.2.5串口转并口芯片74HC164..................................................................153.2.6数码管显示...........................................................................................163.2.7声音灯光报警电路...............................................................................163.3总电路设计.....................................................................................................17四、燃气泄漏报警系统的软件部分设计.................................................................184.1主程序设计....................................................................................................184.2软件设计的子程序基本思想........................................................................234.2.1A/D转换................................................................................................234.2.2浓度转换...............................................................................................244.2.3数码显示..............................................................................................25五、结论.................................................................................................................26六、参考文献.............................................................................................................261引言随着我国可燃气的变革及西气东输工程的进行，目前家家户户做饭离不开煤气、天燃气，一旦泄露后果不堪设想，每年，因煤气泄漏引发的中毒事件，或因室内可燃气泄漏浓度过高引起的爆炸，类似的事件也不少见。该设计装置可避免悲剧的发生，同时它又非常实用，具有良好的市场前景。可燃气(人工煤气、可燃气)的普及，为市民提供了方便，也提高市民的生活质量，但是任何事物都有它的两面性，在使用可燃气的过程中，因可燃气泄漏等原因造成的可燃气爆炸、中毒等意外事故时有发生，给人们的生命和财产安全带来了严重的威胁，因此安全使用可燃气，是不可忽视的一个重中之重的工作。家用可燃气泄漏报警装置能有效监测环境中可可燃气体(如CH4)的浓度，一旦其浓度超出报警限定值，就能发出声光报警信号，并且能随着浓度的增加报警音量逐渐加大，能及时起到安全防范的作用。本设计所研究的可燃性气体报警系统包括：气体信号采集电路、调整电路、模数转化电路、单片机系统电路、报警电路组成，首先利用传感器对可可燃气体浓度信号进行监测并且转变成电压信号，选择合适的放大电路，将电压放大到A/D所要求的电压，经过模数转换，将检测的电压值送入单片机，在单片机内完成与设定的电压信号进行比较，当气体浓度超标时，驱动声音和灯光报警。2.设计方案简介2.1家用可燃气泄露报警的概述可燃气泄漏报警器是非常重要的可燃气安全设备，它是安全使可燃气的不可或缺一道保护。本设计中传感器的选择和单片机是设计的核心，可燃气体报警器的探测可燃气体的传感器主要有氧化物半导体型、催化燃烧型、热线型气体传感器，还有少量的其他类型，如化学电池类传感器。这些传感器都是通过对周围环境中的可燃气体的吸附，在传感器表面产生化学反应或电化学反应，造成传感器的电物理特性的改变、经过单片机处理后实现报警功能。可燃气泄漏报警器由气体传感器探测周围环境中的低浓度可燃气体，通过信号采样电路，将探测信号用模数转化电路转换成单片机可识别的数字量，当可燃气体浓度超过单片机控制设定的值时，控制器通过执行器或执行电路发出声光报警信号。2.2家用燃气泄露报警研究的目的可燃气的泄露，给市民的生活带来了不便，严重影响了生命安全，如果采用燃气报警就能得到及时的警钟，有关部门专家经过长期测试，燃气报警器能防止泄露造成的事故发生的有效率达95%以上。面对这种隐形杀手的威胁，因此，无论是从中国企业的发展战略，还是为了维护家家户户一个平安的生活切身利益，都急需探究一款高效稳定的安防产品。2.3气体传感器的选择气体传感器是能将被测气体的浓度、类别和成分按一定规律转换成一定关系的电量输出的装置。通过电信号的大小可以获得待测气体的相关信息，从而可以进行检测、监控和报警。它是气—电变换器，它将可燃性气体在空气中的含量（即浓度）转化为电压或者电流信号，通过A/D转换电路，将模拟量转换成数字量后送到单片机，进而由单片机完成数据处理、及报警控制等工作。气体传感器作为气体浓度信号采集部分，是整个设计的核心之一，所以气体传感器选型是首要工作。2.3.1气体传