毕业论文-煤气泄漏检测与报警系统设计100070778

无锡科技职业学院·嵌入式系统专业毕业设计（论文）1煤气泄漏检测与报警系统设计摘要：对煤气泄漏实时精确监控是十分重要的。本文介绍一种基于单片机技术的智能型煤气监控系统,可对煤气浓度进行智能地实时检测和监控、报警,而且还能实现自动开启和关闭煤气管道阀门,经过多次运行,精确度、灵敏度和稳定性均达到设计要求,且造价低,操作方便,可广泛作为智能报警器及监控系统来使用。本系统以ATMEGA16单片机为核心，论述了基于测控技术的煤气泄漏监测报警装置的硬件和软件方案设计与实现。文中重点阐述了信号采集调理电路与语音电路的设计。实验表明，设计制作的系统满足设计要求，具有实用价值。关键词：单片机处理器;一氧化碳传感器；煤气浓度；声光报警；煤气泄漏无锡科技职业学院·嵌入式系统专业毕业设计（论文）2DesignofGas-leakingMonitoringandAlarmingSystemAbstract：Accuratereal-timemonitoringofthegasleakisimportant.Thispaperdescribesasinglechiptechnologybasedonintelligentgasmonitoringsystem,thegasconcentrationcanbeintelligentinrealtimedetectionandmonitoring,alarm,andcanautomaticallyopenandclosethegaspipelinevalves,afterseveralruns,precision,sensitivityandstabilitymeetthedesignrequirements,andlowcost,easytooperate,canbewidelyasasmartalarmandmonitoringsystemtouse.ThissystemusestheATMEGA16ascontrolcore.Thispaperintroducesthebothschemedesignandimplementofhardwareandsoftwareonthegas-leakingmonitoringandalarmingsystembasedonmeasureandcontroltechnology.Theexperimentshowsthatthesystemofdesignandmakesatisfiestherequirement,andholdsbetterpracticability.Keywords:Singlechipprocessor;COSensor,Gasconcentration,voiceandlightalarm,Gas-leaking无锡科技职业学院·嵌入式系统专业毕业设计（论文）3目录第1章绪论............................................................................................................31.1课题背景、目的及意义...............................................................................41.1.1课题的背景........................................................................................41.1.2课题的目的及意义............................................................................41.2系统设计内容...............................................................................................5第2章系统硬件设计实现........................................................................................62.1一氧化碳浓度检测电路设计.......................................................................62.1.1CO传感器原理介绍与选型...............................................................62.1.2NAP-505型一氧化碳传感器介绍.....................................................72.2键盘及显示电路接口设计...........................................................................82.2.1键盘/显示器电路设计......................................................................92.3稳压电源电路设计.......................................................................................122.4声光报警电路设计.......................................................................................132.4.1声音报警电路..................................................................................13第3章系统软件设计..............................................................................................163.1系统软件总体设计.....................................................................................163.2开机自检模块程序设计.............................................................................163.3键盘处理、显示模块程序设计.................................................................173.4数据A/D转换模块程序设计.....................................................................203.5数据处理和报警、控制模块程序设计.....................................................21结论..........................................................................................................................23致谢..........................................................................................................................24参考文献......................................................................................................................25无锡科技职业学院·嵌入式系统专业毕业设计（论文）4第1章绪论本章主要介绍本次毕业设计的研究的背景、目的与作用，以及在本次设计的主要内容和技术指标。1.1课题背景、目的及意义1.1.1课题的背景随着我国燃起的变革及西气东输工程的进行，煤气或天然气已成为多数家庭的燃料。每年，因煤气泄露造成的中毒事故中，因热水器不当或产品本身的质量问题，造成的煤气中毒事故，全国均有不少事例。有甚者，因室内煤气浓度过高，引起的煤气爆炸的事故也不少见。家用煤气有时会因各种原因发生泄漏，煤气的主要成分是甲烷，甲烷是一种可燃性气体遇到明火会发生燃烧甚至爆炸，所以在煤气泄漏时打电话，使用家用电器的话，煤气遇到电火花可能会发生爆炸事故。人呆在煤气泄漏的空间内，甲烷的不完全燃烧可能会生成一氧化碳，人体吸入有毒的一氧化碳后，一氧化碳将会迅速与血液中的红细胞结合导致人体中毒昏迷，如果长时间吸入泄漏的煤气甚至会发生中毒死亡随着经济的发展，人们对生活质量的提高和生活环境的改善越来越重视，液化气、煤气进入家庭的使用为人们带来了方便，也改善了城市的环境，但同时也给人们带来了潜在的危险，其中一氧化碳是最主要的危险源。当今我国很多煤矿企业由于对于矿井下的煤气监测和处理不够及时，酿成了许多的惨剧，造成的工人生命和国家财产的损失。因此，及时准确地对房间室内和矿井进行CO浓度实时监测和报警成为保障群众生命安全和国家财产安全的一项必不可少的工作。1.1.2课题的目的及意义AT89系列单片机是控制系统常用的单片机，应用在很多领域，利用它完成的报警系统比较多，使用AT89系列构成的计算机系统能够实现准确的采样煤气浓度，能够达到题目的设计要求，而且AT89系列单片机相对于其它型号的单片机（AVR、ARM），更加易于学习和掌握，性能也相对比较好。同时掌握好了此系列的单片机的应用，对于深入学习其他类型的单片机是一个很好的基础。无锡科技职业学院·嵌入式系统专业毕业设计（论文）5本课题需要完成一个完整系统的设计，涉及到电子技术、传感器技术、计算机应用与控制技术等多学科性知识，是一个硬软件相结合的设计性题目。本课题融知识性与趣味性于一体，提供了一个有力的了解小家电设计技术平台，能提高我的检索资料的能力、电子系统设计的能力、实际动手的能力、分析排除故障的能力以及创新设计的能力等。并且，可以通过此次设计，很好的掌握系统设计的工作流程、开发步骤；熟悉单片机开发的多种编程语言。1.2系统设计内容设计的题目是“煤气泄漏检测与报警系统设计”。选择ATMEL公司的ATMEGA16单片机为系统控制核心，采用电化学型CO传感器作为采集煤气浓度的采集器，经过系列处理实现对煤气浓度进行智能地实时监测、报警，能实现自动开启和关闭煤气管道阀门及排风装置。系统设计具体任务如下：(1)实现对煤气泄漏的实时监测；(2)具有超限声、光报警功能；(3)根据报警状况自动关闭煤气管道电磁阀并开启排风机；(4)设计并制作煤气测量键盘、显示等接口电路；(5)性能指标：一氧化碳测量精度为3%；实现所有的硬件、软件设计、系统整体调试、形成可以正常运行的产品为本次设计的最终目标。将从系统的硬件、软件的设计实现；系统的调试等方面进行介绍。无锡科技职业学院·嵌入式系统专业毕业设计（论文）6第2章系统硬件设计实现硬件是系统的载体与执行机构，硬件设计是本次设计的重点，主要涉及传感器信号放大、采集、处理，键盘与显示处理，声光报警，执行电路设计、系统供电等多个部分。本章分为8节介绍系统的硬件设计实现。2.1一氧化碳浓度检测电路设计2.1.1CO传感器原理介绍与选型1、电化学型气体传感器的基本原理按照检测原理的不同，电化学气体传感器主要分为金属氧化物半导体式传感器、催化燃烧式传感器、定电位电解式气体传感器、迦伐尼电池式