煤气泄漏监测系统设计

南京工程学院课程设计报告课程名称检测技术与系统课程设计院（系、部、中心）电力工程学院专业电气工程及其自动化姓名班级K电气101起止日期13.6.3~13.6.14指导教师许大宇南京工程学院课程设计任务书课程名称检测技术与系统课程设计院（系、部、中心）电力工程学院专业电气工程及其自动化姓名刘栋班级K电气101起止日期13.6.3~13.6.14指导教师许大宇1．课程设计应达到的目的通过对本课程的设计，使学生掌握常见被测量的检测原理、方法和技术，了解国内外对这些工程量进行测控的系统组建原理，通过对检测系统的设计与分析，增强学生理解和运用所学知识来解决实际问题的能力,逐步掌握根据具体测控要求、性能指标设计出先进测控系统的方法和技术。2．课程设计题目及要求题目：煤气泄漏监测系统设计要求：（1）系统性能要求：检测范围：400~800PPM，超限报警；（2）根据题意，明确被控对象的功能及性能指标；（3）根据系统要求，选择合适的气敏传感器（尽量选择实验室中已有的传感器）；（4）设计传感器测量电路；（5）选择单片机的品种、型号，设计单片机的外围测量电路；（6）计算有关的电路参数，有条件的情况下，根据实验室现有设备进行实验数据的测取，明确测量电路输出与被测非电量的关系；（7）画出系统原理框图（此部分放在说明书的开始）；（8）画出系统电路图，最好用PROTEL画；（9）在说明书中详细说明本系统工作原理。3．课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕(1)给出设计说明书一份；(2)有条件的情况下尽量给出必要的实验数据；(3)在说明书中附上完整的系统电路原理图（手画或用PROTEL画）。4．主要参考文献1、李现明，吴皓编著.自动检测技术.北京：机械工业出版社，20092、徐仁贵.单片微型计算机应用技术.北京：机械工业出版社.20013、陈爱弟.Protel99实用培训教程.北京：人民邮电出版社.20005．课程设计进度安排起止日期工作内容13年6月3日布置设计任务，熟悉课题，查找资料；13年6月4日结合测控对象，选择合适的传感器，理解传感器性能；13年6月5日设计传感器测量电路，选择合适的单片机，设计其外围电路；13年6月6日设计电路参数，有条件情况下，在实验室进行实验，进一步理解测量电路输入输出关系；13年6月7日继续设计论证电路参数，完善系统设计方案；13年6月10日查找资料，理解系统各部分工作原理；13年6月11日理清系统说明要点，着手设计说明书的书写；13年6月12日书写设计说明书，充分理解系统每一部分作用；13年6月13日完善设计说明书，准备设计答辩。13年6月14日设计答辩。6．成绩考核办法平时表现30%，设计成果40%，答辩表现30%.教研室审查意见：教研室主任签字：年月日院（系、部、中心）意见：主管领导签字：年月日目录第1章煤气检测系统设计的基本内容..............................................................................11.1煤气检测系统的主要任务.........................................................................................11.2煤气检测系统的设计要求.........................................................................................1第2章煤气检测系统设计的硬件设计.............................................................................22.1基于单片机实现.........................................................................................................22.2系统硬件电路的总体设计.........................................................................................32.2.1气体传感器电路设计..........................................................................................32.2.2放大电路的设计..................................................................................................52.2.3A/D转换电路设计...............................................................................................62.2.4单片机的最小系统设计....................................................................................102.2.5声光报警电路设计............................................................................................112.2.6数码管显示电路设计........................................................................................12第3章煤气检测系统的软件设计...................................................................................133.1主程序设计流程图...................................................................................................133.2A/D转换控制程序设计流程图................................................................................143.3显示子程序的设计流程图.......................................................................................153.4报警子程序的设计流程图.......................................................................................15第4章系统的功能仿真....................................................................................................164.1仿真软件介绍...........................................................................................................164.2煤气检测系统的模块仿真.......................................................................................164.2.1A/D转换模块测试.............................................................................................164.2.2显示模块测试....................................................................................................174.2.3声光报警电路模块测试....................................................................................184.3系统误差分析...........................................................................................................19参考文献.............................................................................................................................20附录1煤气检测系统的仿真电路图.................................................................................21附录2煤气检测系统的电路原理图.................................................................................21附录3浓度与电压值的对应关系.....................................................................................22附录4煤气检测系统的源程序.........................................................................................231第1章煤气检测系统设计的基本内容煤气测量系统中，设计一套具有有毒气体检测功能、报警功能、能够判断室内空气中煤气的泄露情况和显示当前室内有毒气体的浓度，用单片机控制报警器是否需要报警。煤气检测系统由硬件和软件两大部分组成。硬件部分主要包括气体传感器电路、放大电路、A\D转换电路、单片机最小系统、单片机控制电路和报警电路和数码管显示电路。气体传感器用来检测室内空气中有毒气体的浓度，当室内空气中有毒气体含量超过允许标准浓度后，气体传感器所获得的感应信号，通过放大处理以后，再经过单片机的处理，控制报警电路发出报警处理。软件部分主要包括A\D的采样程序、数据处理、报警程序和显示程序。煤气检测系统设计在硬件设计方面，主要研究组成家用煤气泄漏报警控制系统的单片机芯片、气体传感器的使用方法，同时研究电路设计思路、电路组成，包括气体传感器、放大电路、单片机、声光报警电路和显示电路的设计，给出系统的整体结构框图、仿真电路图和整体电路原理图。1.1煤气检测系统的主要任务本论文是煤气检测系统设计的研制，主要完成：(1)对煤气检测整个系统进行了整体规划；(2)对煤气检测系统进行硬件设计和软件流程设计，分为主程序设计，A/D转换控制程序的设计，数据处理，浓度显示程序设计、声光报警子程序设计等；(3)软件的调试，功能仿真；(4)画出煤气检测系统的电路原理图。1.2煤气检测系统的设计要求由于煤气检测系统主要包括气体传感器电路、放大电路、A\D转换电路、单片机最小系统、声关报警电路和数码管显示电路等部分。本论文要求做以下设计：(1)气体传感器对煤气是否泄漏进行检测；(2)放大电路对检测出微弱的电压信号进行一定的放大处理；(3)A/D转换程序设计，A/D转换器能够时刻的对