有害气体检测与报警系统设计
有害气体检测与报警系统设计[20200131184836]
摘要
本文是设计了对生活中一氧化碳浓度进行实时数据采集和处理，并且在浓度超标时报警的电路。这个报警电路是由四大部分组成：采集、放大、模数转换、单片机。该电路通过单片机实现其控制功能。该报警器的主要工作进程为：首先用温度传感器和气体传感器检测信号，该信号经后继电路放大后传送给A/D转换器，模拟信号转换为数字信号后，将数字信号传送至8051单片机，单片机经过与预置信号比较后来判断这是否需要启动蜂鸣器进报警器，预防恶性事故发生。该系统详细介绍了系统实现的硬件、软件设计，提到了数据库设计以及远程控制结构，并对系统进行来仿真。如将该报警器系统广泛应用于居民家庭和企事业单位，因此大大降低由一氧化碳所引起的火灾、中毒、爆炸等事故的发生率，保障了人们的生命和财产安全，具有重要的实用价值。
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关键字:】单片机、数据采集与记录、浓度测量、报警器
一 引言 1
（一）本课题的研究背景与意义 1
1.研究的背景 1
2. 研究的意义 1
（二）报警器的结构 2
1. 报警器的构成与应用 2
2. 气体报警器的相关布点 2
二 系统功能与硬件 3
（一）功能模块 3
（二）系统硬件结构 4
（三）硬件设计 5
1.主控机 5
2.模拟信号的数据采集 5
3.模拟信号的放大处理 5
4.信号调理电路 6
5.基于单片机及 A/ D转换模块设计 7
6.ADC 5G14433 与单片机的接口模块设计 8
7.数码显示电路 9
8.声音报警系统 11
三 系统软件设计 13
（一）系统主流程设计 13
（二）T0中断子程序 14
（三）十六进制转化十进制子程序设计 16
（四）显示子程序设计 17
（五）数据处理 18
四 电路仿真 18
总结 21
致谢 21
参考文献 22
附录 24
附录一：系统电路图 24
附录二：led程序代码 26
附录三：报警电路程序代码： 28
一 引言
（一）本课题的研究背景与意义
1.研究的背景
燃气天然气、液化石油气的普及，提高了生产效益、也提高了人们的生活水平，但在使用燃气的过程中，种种原因的燃气爆炸、中毒等意外事故经常会有发生，给人们的生活水平带来了严重的挑战，因此安全使用燃气一直是相关部门部门工作的重点。但是燃气泄漏报警器能有效监测环境中可燃毒性气体的的浓度，一旦其浓度超出报警标准的值，就能发出声光报警信号，并且能自动开启排风扇把燃气排出室外，甚至能通过相应的装置进行自动切断燃气供应从而防止燃气继续泄漏，起到安全防范的效果。但报警器选用得合理得当，直接关系到它的充分发挥。该设计所研究的有害气体报警器正是应这种要求而开发的。
2. 研究的意义
如今社会，安全第一，因此形形色色的安全报警检测产品也很多，而这些产品大都是针对煤气的泄漏作相应的报警，即为个人家庭模式。随着时间推移，社会的进步，煤气报警器也在由简单的个人家庭式发展成为一些小区监测控制。国内大多城市也已制定了一些相关规定，规定新建住宅必须安装燃气泄漏报警器。本系统设计可燃气体报警器正好是针对以上问题开发的一种安全装置，设计的报警器能依据可燃气体检测出来的浓度值进行声光报警，并且控制相应装置运行对某个区域的燃气泄漏进行检查与控制，将会成为一种趋势。在检测过程中，报警器灵敏与否对于系统的可靠性十分重要。基于此，本文设计来一个智能化可燃气体泄漏检测系统，在设计过程中充分考虑到系统的成本与稳定可靠性。
随着人民物质生活水平的提高，使用燃气越来越多，对于燃气泄漏相关问题的监测与解决越来越引起大家的重视，设计一个简单实用的报警器意义重大。
（二）报警器的结构
1. 报警器的构成与应用
可燃气体检测报警器主要是由探测器与报警控制仪表两部分组成,报警控制仪表可放置于主要对各监测点进行控制，探测器安装于需要检测的地点，其核心部件为内置的气体传感器和负责系统控制的主控制器。
传感器检测空气中气体的浓度，可以用来监测室内或室外可燃气体的泄漏情况。当被测场所空气中存在可燃气体时, 探测器会感知信号并传输到报警仪表, 仪表能够显示出可燃气体达到爆炸下限的百分比浓度值。当可燃气体浓度升高，到达或者超过报警设定值时就会发出声光报警信号, 可以提醒值班人员采取安全措施,或者自动开启排风、喷水、扑沙等装置，可以有效地防止发生爆炸、火灾、中毒等恶性事故，保证我们的人生安全和财产安全。
2.报警器的排布
检测可燃气体的报警器的安装特点是固定安装。检测报警器一经安装就位, 相关的监测范围我们就可以确定。如果报警器用于检测大规模的工业生产区域时,如果只用几个检测器，很难确保测量结果的。因此，针对具体检测环境的不同，相关布点的密度大小、布点之间的垂直距离以及检测器与可能会发生泄漏的地方的距离因素等都要考虑。放多了，效果固然好，但成本也高了，放少了，安全得不到保障。所以说，气体报警器的安装，出了要考虑效益的可接受程度, 还涉及到具体的安放效果和安全生产。
二 系统功能与硬件
（一）功能模块
我设计的智能可燃气体检测报警系统由从机与主机两大块构成。主机其实是一台个人电脑 ,主要负责处理从机送上来的的信息。包括数据的存储、显示。可以对检测的结果查询、浏览、以及打印,从而方便工作人员对数据进行分析。从机是一个单片机，是系统的核心，本设计也主要针对单片机来进行设计。本系统可完成对 1个检测报警点的多通道气体浓度采集、 数据显示、数据处理、 声光报警、控制结构、与主控制机通信等功能,自身就构成了一个测控系统。系统结构原理图见图1。
系统功能模块见图一
图1 系统功能图
（二）系统硬件结构
根据模块结构电路 ,系统由单片机、A/ D 转换器及外围电路来组成分机,主机和从机则由CAN总线连接,从而组成了一个可燃气体泄漏检测报警系统。系统的硬件结构图见图2。
图2 系统硬件结构框图
在我的可燃性气体报警控制器的设计里面，单片机是设计的中心，起到控制的作用。它一方面接收外置传感器检测的可燃性气体浓度转换来的模拟电压信号，另一方面要对这一信号进行数据处理，控制报警信号的产生、控制电路进行一系列的操作，同时，单片机还需要判断有没有收到外部中断请求。在所有单片机所实现的这些功能中，特别是需要对信号来进行处理部分，必须要求单片机由一个很快的运行速度，才能对现场气体浓度做出快速的检测，来进行紧急的处理。
在这个过程里，由传感器检测到并传输到后继电路的微弱电信号 ,经一系列后继电路对信号的相关处理 ,便可以转换为1～5 V 范围内变化的直流信号 ,这一模拟信号再通过模数转换电路便可以转换为数字分量 ,由单片机对数据进行分析、处理和显示。单片机进行分析、计算，同时判别是否超过标准值 ,如果数值超出标准值 ,则报警电路开始工作 ,并自动启动一些排风等处理装置。
（三）硬件设计
1.上位机
上位机其实就是一台PC,它是整个系统的控制核心，可以起到下达命令的作,当然，还包括键盘、显示器、 鼠标等一些附属设备。本设计里主控机选用个人电脑，但如果系统用于工业控制，则用工业控制计算机更好。工业 控制计算机是一种采用总线结构 ，对生产过程及其设备 、相关 装备进行检测与控制的设备总称，简称“工控机 ”。包括计算机和过程输入、输出通道两部分。它具有重要的计算机属性，如：具有计算机CPU、硬盘 、内存 、外设及接口、并有实时的操作系统、还有控制网络和协议、计算能力，友好的人机界面等。工业控制软件 系统主要包括系统软件、工控 应用软件和应用软件开发 环境等三大部分。其中前者是后者的基础。工控应用软件具有专用性。主控机通过软件编程实现对各分机的数据采集与传输、通风报警等控制 ,同时计算出实测值 ,并显示出其检测位置和气体浓度。
摘要
本文是设计了对生活中一氧化碳浓度进行实时数据采集和处理，并且在浓度超标时报警的电路。这个报警电路是由四大部分组成：采集、放大、模数转换、单片机。该电路通过单片机实现其控制功能。该报警器的主要工作进程为：首先用温度传感器和气体传感器检测信号，该信号经后继电路放大后传送给A/D转换器，模拟信号转换为数字信号后，将数字信号传送至8051单片机，单片机经过与预置信号比较后来判断这是否需要启动蜂鸣器进报警器，预防恶性事故发生。该系统详细介绍了系统实现的硬件、软件设计，提到了数据库设计以及远程控制结构，并对系统进行来仿真。如将该报警器系统广泛应用于居民家庭和企事业单位，因此大大降低由一氧化碳所引起的火灾、中毒、爆炸等事故的发生率，保障了人们的生命和财产安全，具有重要的实用价值。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】单片机、数据采集与记录、浓度测量、报警器
一 引言 1
（一）本课题的研究背景与意义 1
1.研究的背景 1
2. 研究的意义 1
（二）报警器的结构 2
1. 报警器的构成与应用 2
2. 气体报警器的相关布点 2
二 系统功能与硬件 3
（一）功能模块 3
（二）系统硬件结构 4
（三）硬件设计 5
1.主控机 5
2.模拟信号的数据采集 5
3.模拟信号的放大处理 5
4.信号调理电路 6
5.基于单片机及 A/ D转换模块设计 7
6.ADC 5G14433 与单片机的接口模块设计 8
7.数码显示电路 9
8.声音报警系统 11
三 系统软件设计 13
（一）系统主流程设计 13
（二）T0中断子程序 14
（三）十六进制转化十进制子程序设计 16
（四）显示子程序设计 17
（五）数据处理 18
四 电路仿真 18
总结 21
致谢 21
参考文献 22
附录 24
附录一：系统电路图 24
附录二：led程序代码 26
附录三：报警电路程序代码： 28
一 引言
（一）本课题的研究背景与意义
1.研究的背景
燃气天然气、液化石油气的普及，提高了生产效益、也提高了人们的生活水平，但在使用燃气的过程中，种种原因的燃气爆炸、中毒等意外事故经常会有发生，给人们的生活水平带来了严重的挑战，因此安全使用燃气一直是相关部门部门工作的重点。但是燃气泄漏报警器能有效监测环境中可燃毒性气体的的浓度，一旦其浓度超出报警标准的值，就能发出声光报警信号，并且能自动开启排风扇把燃气排出室外，甚至能通过相应的装置进行自动切断燃气供应从而防止燃气继续泄漏，起到安全防范的效果。但报警器选用得合理得当，直接关系到它的充分发挥。该设计所研究的有害气体报警器正是应这种要求而开发的。
2. 研究的意义
如今社会，安全第一，因此形形色色的安全报警检测产品也很多，而这些产品大都是针对煤气的泄漏作相应的报警，即为个人家庭模式。随着时间推移，社会的进步，煤气报警器也在由简单的个人家庭式发展成为一些小区监测控制。国内大多城市也已制定了一些相关规定，规定新建住宅必须安装燃气泄漏报警器。本系统设计可燃气体报警器正好是针对以上问题开发的一种安全装置，设计的报警器能依据可燃气体检测出来的浓度值进行声光报警，并且控制相应装置运行对某个区域的燃气泄漏进行检查与控制，将会成为一种趋势。在检测过程中，报警器灵敏与否对于系统的可靠性十分重要。基于此，本文设计来一个智能化可燃气体泄漏检测系统，在设计过程中充分考虑到系统的成本与稳定可靠性。
随着人民物质生活水平的提高，使用燃气越来越多，对于燃气泄漏相关问题的监测与解决越来越引起大家的重视，设计一个简单实用的报警器意义重大。
（二）报警器的结构
1. 报警器的构成与应用
可燃气体检测报警器主要是由探测器与报警控制仪表两部分组成,报警控制仪表可放置于主要对各监测点进行控制，探测器安装于需要检测的地点，其核心部件为内置的气体传感器和负责系统控制的主控制器。
传感器检测空气中气体的浓度，可以用来监测室内或室外可燃气体的泄漏情况。当被测场所空气中存在可燃气体时, 探测器会感知信号并传输到报警仪表, 仪表能够显示出可燃气体达到爆炸下限的百分比浓度值。当可燃气体浓度升高，到达或者超过报警设定值时就会发出声光报警信号, 可以提醒值班人员采取安全措施,或者自动开启排风、喷水、扑沙等装置，可以有效地防止发生爆炸、火灾、中毒等恶性事故，保证我们的人生安全和财产安全。
2.报警器的排布
检测可燃气体的报警器的安装特点是固定安装。检测报警器一经安装就位, 相关的监测范围我们就可以确定。如果报警器用于检测大规模的工业生产区域时,如果只用几个检测器，很难确保测量结果的。因此，针对具体检测环境的不同，相关布点的密度大小、布点之间的垂直距离以及检测器与可能会发生泄漏的地方的距离因素等都要考虑。放多了，效果固然好，但成本也高了，放少了，安全得不到保障。所以说，气体报警器的安装，出了要考虑效益的可接受程度, 还涉及到具体的安放效果和安全生产。
二 系统功能与硬件
（一）功能模块
我设计的智能可燃气体检测报警系统由从机与主机两大块构成。主机其实是一台个人电脑 ,主要负责处理从机送上来的的信息。包括数据的存储、显示。可以对检测的结果查询、浏览、以及打印,从而方便工作人员对数据进行分析。从机是一个单片机，是系统的核心，本设计也主要针对单片机来进行设计。本系统可完成对 1个检测报警点的多通道气体浓度采集、 数据显示、数据处理、 声光报警、控制结构、与主控制机通信等功能,自身就构成了一个测控系统。系统结构原理图见图1。
系统功能模块见图一
图1 系统功能图
（二）系统硬件结构
根据模块结构电路 ,系统由单片机、A/ D 转换器及外围电路来组成分机,主机和从机则由CAN总线连接,从而组成了一个可燃气体泄漏检测报警系统。系统的硬件结构图见图2。
图2 系统硬件结构框图
在我的可燃性气体报警控制器的设计里面，单片机是设计的中心，起到控制的作用。它一方面接收外置传感器检测的可燃性气体浓度转换来的模拟电压信号，另一方面要对这一信号进行数据处理，控制报警信号的产生、控制电路进行一系列的操作，同时，单片机还需要判断有没有收到外部中断请求。在所有单片机所实现的这些功能中，特别是需要对信号来进行处理部分，必须要求单片机由一个很快的运行速度，才能对现场气体浓度做出快速的检测，来进行紧急的处理。
在这个过程里，由传感器检测到并传输到后继电路的微弱电信号 ,经一系列后继电路对信号的相关处理 ,便可以转换为1～5 V 范围内变化的直流信号 ,这一模拟信号再通过模数转换电路便可以转换为数字分量 ,由单片机对数据进行分析、处理和显示。单片机进行分析、计算，同时判别是否超过标准值 ,如果数值超出标准值 ,则报警电路开始工作 ,并自动启动一些排风等处理装置。
（三）硬件设计
1.上位机
上位机其实就是一台PC,它是整个系统的控制核心，可以起到下达命令的作,当然，还包括键盘、显示器、 鼠标等一些附属设备。本设计里主控机选用个人电脑，但如果系统用于工业控制，则用工业
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