毕业论文--家用可燃气体报警器的设计.docx

本科生毕业论文（设计） 题目：家用可燃气体报警器的设计 学 院 学科门类 专 业 学 号 姓 名 指导教师 2015 年 1 月 12 日V摘 要家用危险气体报警器依据A/D转换原理，将气体浓度这一被测量转换成数字量，并在LCD显示屏上显示出测量结果本设计使用ADC0809对输入的信号进行A/D转换，89C51单片机对转换的结果进行运算和处理，最后驱动液晶显示器显示最终的数据结果，将数值与设定值比较，控制声光报警以及电磁继电器的吸合系统可自行设定上限报警值Keil提供了包括 C 语言编译器、连接器、宏汇编、库管理和一个功能强大的仿真器等在内的完整解决方案，并通过uViSion集成开发平台将这些部分组合在一起Proteus是一款运行在PC机上的，可以进行仿真、分析各种模拟器件和集成电路，是具有单片机和高级电路分析等多重功能的仿真软件。

Proteus软件功能强大，具有形象直观、硬件投入少、系统资源丰富等优点在实际过程中，我们使用Proteus来设计系统的硬件电路，用Keil来编写系统所需要的软件语言，完成编译后，将生成的HEX文件导入Proteu硬件电路中进行仿真本页为中文摘要样版关键词： ADC0809 89C51AbstractHousehold hazardous gas alarm use A/D conversion principle, to convert the measured quantity into digital quantity, and show the result on the LCD screen. We use the ADC0809 to transform the analog signal to digital signal in this design, using 89C51 single-chip to operate and process the result of the conversion, at last driving the LCD screen to show the digital signal, and compare the data to the pre-set data, control the light and voice alerting and the running of electromagnetic relay. We can set the alert line of the system. The Keil software provide a complete solution program which include C compiler, connectors, macro assembler, database management and a powerful debugger, through an integrated development platform – the uVision will get these parts together. Proteus is an emulational software which can emulate and analyze different analog items and integrated circuit, with the function of single chip and advanced circuit analysis. The Proteus has powerful function, with the advantage of visual in image, less of hardware inputting and abundant system resource. During the real process, we use the Proteus to design the system’s circuit, and using the Keil to compile system’s program, after compiling, we put the generated HEX file to Proteus to start emulation.Key Words： 89C51 ADC0809本页为英文摘要样版目 录1 绪 论 71.1 课题研究的目的意义 71.2 国内外研究现状 81.2.1 一氧化碳检测的现状 81.2.2 我国一氧化碳检测的发展 81.2.3 各国一氧化碳检测的发展 82 总体设计方案 102.1系统的功能要求 102.2 气体警报器控制系统的技术要求 102.3 系统的组成及方案设计 103 系统的硬件设计 123.1 气体浓度采集模块 123.1.1 MQ-7气敏传感器 123.1.2 ADC0809 143.2 按键模块 153.3最小系统 163.4 LCD显示模块 173.5 声光报警模块 183.5.1 灯光提示电路 183.5.2 声音报警电路 193.6 负载控制电路 204 系统的软件设计 204.1 主程序模块 204.2 显示模块 224.3 报警模块 224.4 按键模块 245 联调与调试 255.1 仿真调试 255.2 实物调试 266 总 结 28参考文献 29附 录 30附录一（原理图） 30附录二(PCB图) 31附录三（焊接图） 32附录四（程序） 33VI1 绪 论1.1 课题研究的目的意义我们都知道煤气的主要成分是一氧化碳，而一氧化碳是一种有毒可燃性气体，常温下无色无味。

相对密度略低于空气，和人体可以直接接触，适合监测仪的探测本设计的核心，就是检测家庭环境中的一氧化碳由于一氧化碳的无色无味特性，人们在中毒时几乎感觉不到，而正是这样的一种特性，使得一氧化碳变得更加危险一般情况下，一氧化碳被人吸入体内后，会迅速的和血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白而且它们结合后不易分离这就会让人体内的器官因载氧血红蛋白不足而导致缺氧严重的，还能夺走体内的氧气，脑及全身组织缺氧中毒而窒息因此一旦空气中的一氧化碳浓度超过了人体的警戒值，就会给人们带来极大的生命威胁一氧化碳很早就被确定为火灾预测预报的监测气体传统的火灾报警器大多是以温度、烟雾以及火焰为检测的关键特征，而这些特征却几乎都是发生在火灾出现之后，这就谈不上对火灾的预警预报另外，由于这些特征并不能作为火灾出现的关键性因素，也就使得错报、误报的几率大大增加，这极大地降低了火灾报警器的实用性随着近年来传感器技术的发展，使用气体传感器的火灾报警器也开始崭露头角气体传感器的大小适中，灵敏度较高，重要的是，由于是检测火灾发生前的诱因，相比较传统的物理特性检测而言，具有真正意义的预警预报作用，特别是在当今社会下，多数人的工作和休息由室外转向室内，室内的安全问题也越来越受到重视，空气的质量问题首当其冲。

而随着城市家用燃气的迅速普及，一氧化碳在为人们带来洁净的能源的同时，也为人们埋下了安全隐患，因此一氧化碳的检测就显得极为重要所以为了人们的人身安全，在室内装备一个危险气体报警器是非常有必要的1.2 国内外研究现状1.2.1 CO检测的现状目前，一氧化碳传感器主要采用的是基于三点定电位的电化学原电池传感器1975年左右，美国安特奎提克斯科技公司发明了基于三电极控制电位原理的一氧化碳敏感元件专利产品而根据敏感元件电解质性质的不同，可以分为胶体、固体和液体三种电解质一氧化碳敏感元件分析方法上的分类有：层析法、电化学法、热导电气法、半导电气法、红外吸收法以及紫外吸收法等1.2.2 我国CO检测的发展自上世纪初哈佛大学发明了第一支一氧化碳气体检测管之后，我国从1950年起也开始使用气体检测管来检测一氧化碳浓度随着气体检测管技术的日趋完善，气体检测管的适用范围还在不断扩大由于气体检测管检测的快速和准确，目前仍是气体检测的一个重要方法在建国早期，国内的有关单位如大连化学物理研究所主要是引进并仿制德国的产品可是由于受到国内敏感元件材料的不足以及对其的加工技术水平限制，国产气体检测管的测量范围小，使用寿命短、密封性差、合格率低，产品的性能与国际先进水平还有很大的差距。

目前，虽然国内已有多家企业生产这种报警器，但是像敏感元件这类关键器件仍由国外垄断，这就导致报警器的价格偏高，自主生产的报警还存在技术水平相对滞后的问题，一些要求长寿命的检测报警仪仍需向国外进口国外从20世纪30年代开始研究及开发气体传感器，且发展迅速日本于1963年5月完成开发第一台接触燃烧式家用燃气泄漏报警器美国1996年~2002年气体传感器年均增长率为27%~30%我国在70年代初期开始研发可燃性气体报警器，之后报警器的型号也由少变多，应用范围由小极大，产品的数量也在不断地增加，但多数产品都是在引进国外领先的技术和精准的产品生产工艺基础上来进行研究，继而逐渐形成自己的特色近年来，在产品稳定性和气体选择性上也有了很大的进步 罗学恒. 单片机实践与应用[M].北京:电子工业出版社,20101.2.3 各国CO检测的发展目前市场上广泛使用的一氧化碳传感器主要有电化学固体电解质型、电化学固体高分子电解质型和金属氧化物半导体型等三种类型上世纪70年代中期，电化学一氧化碳传感器问世，由于其具有灵敏度高、选择性比较自由、构造简单以及使用和维护起来方便等特点，受到国内外的青睐和重视目前国外电化学一氧化碳传感器绝大多数使用的是铂黑催化电极，液体酸性电解质，以及电化学法中恒电位电解法来进行一氧化碳的浓度检测。

近年来，美日德等国等对一氧化碳传感器的研究发展较快其中具有代表性的产品主要有：中美联合研制Mini一氧化碳型电化学CO传感器；日本CO-7型，CO-82型电化学传感器；美国LD-145型电化学CO传感器随着目前科学技术的不断发展以及人们对系统的易维修性、长时工作稳定性等方面的要求越来越高，一氧化碳检测仪也正朝着智能多功能、微小集成和通用互联网化的方向发展如今，随着MEMS技术和半导体工艺的发展，红外气体分析器也将变得更加的微型化、便携化2 总体设计方案本设计主要是实现煤气（一氧化碳）浓度监测以及超过上限时的报警及控制，下面分别对系统功能要求、系统技术要求及系统实现方案总体阐述2.1系统的功能要求本系统的研制主要包括以下几项功能：(1)实时监测环境中一氧化碳的浓度值；(2)声光报警功能：当环境一氧化碳的浓度超过设定的上限值时，蜂鸣器要进行声音报警，红色LED灯进行灯光警示，同时吸和继电器，排气扇工作，降低当前周围环境中一氧化碳的浓度2.2 气体警报器控制系统的技术要求了解这个系统的工作原理以及功能之后，就可以基本确定系统的技术要求系统采用的是低成本的单片机，可以满足批量生产和各类工程的需求。

对于完整的检测报警系统而言，为提高市场的竞争力，这个系统应该有着体积小、功耗低、数据传输性能可靠和成本低廉等技术优势具体指标和参数如下:(1)体积。