可燃性气体报警控制系统设计(附件)
燃气的种类和应用范围的增加，提高了生活质量，但同时也给我们的生活带来了威胁。可燃性气体在化学方面的存储，处理和运输过程中，潜在的风险都是很大的。举个例子，当加压的气体偶然的释放出来，或管道泄漏，或可燃液体从损坏的密封阀门泄漏，结果都是很危险的。因此安全使用燃气一直是重中之重。
本课题是基于C51单片机而展开的设计，它是由硬件设计和软件设计两部分构成，硬件部分有8个模块组成：上电复位，电源电路，排风设备，报警电路，C51单片机，传感器，A/D转换和LED显示器。MQ-2气敏传感器能够检测到气体，是一种收集可燃气信号信息的器件，而ADC0809起到了由模拟电压量转换为数字信号的作用，最终这种数字信号被单片机采集到。在单片机AT89C51的作用下，气体浓度数值在LED上显示，一旦超过报警阀值，立刻给出声光报警，迅速启动排气功能。
关键词 可燃性气体，气体传感器，单片机，LED显示器，声光报警
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究的目的和意义 2
1.3 国内外研究现状及发展动态 2
1.4 系统设计基本内容 3
2 系统方案和硬件设计 3
2.1 系统实现方案 3
2.2 单片机的选择 4
2.3 传感器的选择 11
2.4 A/D转换器的选择 14
3 软件实现 15
3.1 编程KEIL环境介绍 16
3.2 程序流程 17
3.3 主要程序 18
3.4 软件调试 23
4 系统电路调试 26
4.1 元器件焊接 26
4.2 模块的连通 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
性调试 26
4.3 系统各硬件的检测和控制性调试 26
4.4 系统软硬件综合性能测试 27
结论 28
致谢 29
参考文献 30
附录A 电路图 31
附录B 实物图 32
附录C 软件程序 33
1 引言
在这个飞速发展的时代，可燃气报警器的使用变得越来越广泛，特别是在家用煤气，石油化工，矿井等方面更加重要。以单片机为核心部件的报警器，采用声光显示代表可燃气的泄露，采用排风排气系统降低可燃气在一定空间内的浓度，一系列的自动警报，提醒人们及时采取有效措施，避免和控制事故的发生。通过分析目前燃气报警器的现状，我们设计了本次报警系统，给人们的生命财产带来一定的安全保障[1]。
1.1 课题研究背景
清新的空气是一个地方无形的财产，我们每个人的身心健康都依赖于优质的空气质量。生活中有害气体很多，一方面有来自装修房屋所带来的甲醛、苯和其他放射性物质的，如果在装修房屋时加以防范，缩小排放，就不会有很大的风险；而另一来源是由于可燃气泄漏带来的CO、氢，国民经济的快速发展促使了可燃气行业的发展，天然气、液化气、煤制气等其他清洁能源在城镇居民生活中已然不可或缺。伴随着“西气东输”工程的大规模实施，国家政策的扶持，中国的可燃气行业将会有前所未有的大发展，这意味着可然气将会与我们的生活息息相关。它们的应用变得越来越广泛固然是值得欣喜，但由于燃气泄漏所引起的中毒、爆炸、火灾等安全事件也不容忽视。为了减少并杜绝这种安全隐患，使得天然气更好的造福人类，对于报警器的选择也将变得更加重要。
液化石油气又称液化气，它是一种回收利用的石油尾气，是汽油、煤油、柴油等油提炼过程中剩下的，然后经过加压液化，最终装载一定体积的容器内。它是由乙烷、乙烯、丁烷和丙烷等成份组成，这种液体的危险系数极高，一旦流出，遇空气就会迅速汽化，蒸发的可燃气体体积至少是原来的200倍，碰到明火必然会发生燃烧或爆炸的事故[2]。所以，使用时一定要特别注意。
煤气中含有大量的CO、烷烃、芳烃，煤气泄漏会导致人体中毒，其原因是CO有剧毒，它可以与人体的血红蛋白迅速结合，抑止体内血红蛋白的输氧功能，致使人体缺少氧气而昏迷，有的还可能会死亡。当有一氧化碳在我们周围时，我们不容易察觉它，因为它是无色，无味，无刺激的天然气，而这种气体是几乎不溶于水，不易被活性炭吸附。所以当煤气泄漏时，我们的人生安全将会受到威胁，煤气中的CO进入我们的体内后，会使人头晕、恶心及虚脱。如果大量的CO吸入体内，就会造成急性中毒，甚至直接昏迷，如果不及时发现并且治疗，就会造成生命危险。
天然气中大部分的成分是甲烷，它在天然气中的含量达到95%。当我们周围的空气弥漫大量的甲烷时，氧气变薄，呼吸变得困难，因为它的无色无味特性，使得人类很难感觉到，特别是在人们睡觉的时候，天然气的泄漏是更危险的，很易产生窒息而亡的后果。所以我们在天然气中加入一些刺激性气体可以发现它的泄漏，但是解决天然气泄漏的最好方法还是选择合适的报警器[3,4]。
表1.1 城镇的居民生活用气量指标?? 单位：MJ/(人年)
城镇地区
有集中供暖的用户
无集中供暖的用户
城镇地区
有集中供暖的用户
无集中供暖的用户
东北地区
2303～2721
1884～2303
成都
?
2512～2931
华东、中南地区
—
2093～2303
上海
—
2303～2512
北京
2721～3140
2512～2931
?
?
?
1.2 课题研究的目的和意义
科技在发展，智能化的家居生活开始受到极大关注，并迅速在世界各地发展起来。人们对居住环境要求的日见增高，体现在希望住宅不仅更便利、舒适而且更安全。
单片机急剧发展，它的用途愈来愈普遍，也让人们的工作生活、科学研究变得更好、更方便、更快捷。由于可燃气泄漏所带来的各种安全事故的威胁，莫非我们就真的束手无策吗？据专家介绍，以单片机为核心的可燃气报警器是一个泄漏所带来危害的重要手段。为此我们研制出可燃气报警系统来对气体泄漏进行测量和控制，我们利用单片机、传感器、接口技术等知识，设计出稳定性好、灵敏度高、价格低的报警系统。学生在设计此次课题后，也系统化，专业化了专业知识，培养了专研能力，提高了实践能力。
1.3 国内外研究现状及发展动态
世界经济的高速发展，信息化进程的步伐加快，中国的电子信息行业发展空间很大，高科技人才使得这一发展的步伐也加快。它有三方面的主要特征：一是硬件与软件相结合制造，物质与知识相结合生产，生产与服务相结合发展；二是产品构造，产业布局，企业结构，运行机制，管理方式等方面产生了巨大的影响；三是我国信息产业对国民经济和信息化建设提供技术和物质上的支持，已经成为国民经济的战略产业和先导产业。
由于人们安全意识的提高，对生活环境的安全也增加了防范意识，并且在政府安全政策的推动下，可燃气报警器在国外开始迅速发展起来。有些国家对可燃气实施立法规定，使用前必须安装智能报警器设备，比如日本，1980年就实现这一规定，在6年之后的日本，政府又颁布了安全器具普及的基本政策法规来保障居民的生活安全。又如美国，政府立法规定家庭公寓、医院、学校食堂等建筑都要安装智能化的报警器，而且功能齐全、样式繁多的报警器可以适用于各种建筑设施，有手推式、固定式、挂壁式、台式等。
1 引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究的目的和意义 2
1.3 国内外研究现状及发展动态 2
1.4 系统设计基本内容 3
2 系统方案和硬件设计 3
2.1 系统实现方案 3
2.2 单片机的选择 4
2.3 传感器的选择 11
2.4 A/D转换器的选择 14
3 软件实现 15
3.1 编程KEIL环境介绍 16
3.2 程序流程 17
3.3 主要程序 18
3.4 软件调试 23
4 系统电路调试 26
4.1 元器件焊接 26
4.2 模块的连通 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
性调试 26
4.3 系统各硬件的检测和控制性调试 26
4.4 系统软硬件综合性能测试 27
结论 28
致谢 29
参考文献 30
附录A 电路图 31
附录B 实物图 32
附录C 软件程序 33
1 引言
在这个飞速发展的时代，可燃气报警器的使用变得越来越广泛，特别是在家用煤气，石油化工，矿井等方面更加重要。以单片机为核心部件的报警器，采用声光显示代表可燃气的泄露，采用排风排气系统降低可燃气在一定空间内的浓度，一系列的自动警报，提醒人们及时采取有效措施，避免和控制事故的发生。通过分析目前燃气报警器的现状，我们设计了本次报警系统，给人们的生命财产带来一定的安全保障[1]。
1.1 课题研究背景
清新的空气是一个地方无形的财产，我们每个人的身心健康都依赖于优质的空气质量。生活中有害气体很多，一方面有来自装修房屋所带来的甲醛、苯和其他放射性物质的，如果在装修房屋时加以防范，缩小排放，就不会有很大的风险；而另一来源是由于可燃气泄漏带来的CO、氢，国民经济的快速发展促使了可燃气行业的发展，天然气、液化气、煤制气等其他清洁能源在城镇居民生活中已然不可或缺。伴随着“西气东输”工程的大规模实施，国家政策的扶持，中国的可燃气行业将会有前所未有的大发展，这意味着可然气将会与我们的生活息息相关。它们的应用变得越来越广泛固然是值得欣喜，但由于燃气泄漏所引起的中毒、爆炸、火灾等安全事件也不容忽视。为了减少并杜绝这种安全隐患，使得天然气更好的造福人类，对于报警器的选择也将变得更加重要。
液化石油气又称液化气，它是一种回收利用的石油尾气，是汽油、煤油、柴油等油提炼过程中剩下的，然后经过加压液化，最终装载一定体积的容器内。它是由乙烷、乙烯、丁烷和丙烷等成份组成，这种液体的危险系数极高，一旦流出，遇空气就会迅速汽化，蒸发的可燃气体体积至少是原来的200倍，碰到明火必然会发生燃烧或爆炸的事故[2]。所以，使用时一定要特别注意。
煤气中含有大量的CO、烷烃、芳烃，煤气泄漏会导致人体中毒，其原因是CO有剧毒，它可以与人体的血红蛋白迅速结合，抑止体内血红蛋白的输氧功能，致使人体缺少氧气而昏迷，有的还可能会死亡。当有一氧化碳在我们周围时，我们不容易察觉它，因为它是无色，无味，无刺激的天然气，而这种气体是几乎不溶于水，不易被活性炭吸附。所以当煤气泄漏时，我们的人生安全将会受到威胁，煤气中的CO进入我们的体内后，会使人头晕、恶心及虚脱。如果大量的CO吸入体内，就会造成急性中毒，甚至直接昏迷，如果不及时发现并且治疗，就会造成生命危险。
天然气中大部分的成分是甲烷，它在天然气中的含量达到95%。当我们周围的空气弥漫大量的甲烷时，氧气变薄，呼吸变得困难，因为它的无色无味特性，使得人类很难感觉到，特别是在人们睡觉的时候，天然气的泄漏是更危险的，很易产生窒息而亡的后果。所以我们在天然气中加入一些刺激性气体可以发现它的泄漏，但是解决天然气泄漏的最好方法还是选择合适的报警器[3,4]。
表1.1 城镇的居民生活用气量指标?? 单位：MJ/(人年)
城镇地区
有集中供暖的用户
无集中供暖的用户
城镇地区
有集中供暖的用户
无集中供暖的用户
东北地区
2303～2721
1884～2303
成都
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2512～2931
华东、中南地区
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2093～2303
上海
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2303～2512
北京
2721～3140
2512～2931
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1.2 课题研究的目的和意义
科技在发展，智能化的家居生活开始受到极大关注，并迅速在世界各地发展起来。人们对居住环境要求的日见增高，体现在希望住宅不仅更便利、舒适而且更安全。
单片机急剧发展，它的用途愈来愈普遍，也让人们的工作生活、科学研究变得更好、更方便、更快捷。由于可燃气泄漏所带来的各种安全事故的威胁，莫非我们就真的束手无策吗？据专家介绍，以单片机为核心的可燃气报警器是一个泄漏所带来危害的重要手段。为此我们研制出可燃气报警系统来对气体泄漏进行测量和控制，我们利用单片机、传感器、接口技术等知识，设计出稳定性好、灵敏度高、价格低的报警系统。学生在设计此次课题后，也系统化，专业化了专业知识，培养了专研能力，提高了实践能力。
1.3 国内外研究现状及发展动态
世界经济的高速发展，信息化进程的步伐加快，中国的电子信息行业发展空间很大，高科技人才使得这一发展的步伐也加快。它有三方面的主要特征：一是硬件与软件相结合制造，物质与知识相结合生产，生产与服务相结合发展；二是产品构造，产业布局，企业结构，运行机制，管理方式等方面产生了巨大的影响；三是我国信息产业对国民经济和信息化建设提供技术和物质上的支持，已经成为国民经济的战略产业和先导产业。
由于人们安全意识的提高，对生活环境的安全也增加了防范意识，并且在政府安全政策的推动下，可燃气报警器在国外开始迅速发展起来。有些国家对可燃气实施立法规定，使用前必须安装智能报警器设备，比如日本，1980年就实现这一规定，在6年之后的日本，政府又颁布了安全器具普及的基本政策法规来保障居民的生活安全。又如美国，政府立法规定家庭公寓、医院、学校食堂等建筑都要安装智能化的报警器，而且功能齐全、样式繁多的报警器可以适用于各种建筑设施，有手推式、固定式、挂壁式、台式等。
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