基于单片机的煤气报警系统设计

本科毕业设计（论文）

课题名称基于单片机的煤气报警系统设计

系专业学号

学生姓名

指导教师

起讫日期

摘要：目前，出现了许多天然气报警器，大都是针对天然气的泄露所做出的报警，本文就是针对如何对楼宇中的天然气泄露进行监控，设计了一个监控天然气泄露的报警系统。

天然气报警系统采用了AT89C51单片机为系统的CPU，天然气浓度对应的模拟量通过A/D转换器转换为数字量，整个系统的硬件电路设计合理，性能安全可靠。本系统的软件编写采用的是汇编语言，整个程序的思路清晰，考虑全面。可以通过软件修改报警临界值，增大了使用的地域和领域；在报警时可以针对对天然气泄露发出声光报警，增强了人性化。

基于AT89C51单片机的天然气泄露报警系统，能准确地检测出天然气的泄露，并及时发出声光报警，安装方便，特别适合于无条件建立或加入集群监控系统的广大天然气用户使用。

关键词：AT89C51单片机，天然气泄露，报警，Protel99

Abstract:In the current society,a lot of gas alarms have appeared.These Products are mostly alarms targeted at gas-leaking.This paper learns how to Monitor gas-leaking in buildings,and design an alarm system to control gas-leaking.The gas alarm system adopts AT89C51 single-chip computer as the CPU of the system.The analog of the gas concetration is transformed to digital through the A/D converter.The software is written by the assembler language.The thought of the procedure is clear,and it is overall to consider. The alarm critical value can be revised in the procedure.Besides,the region and field for application are increasing.It can send out sound and light alarm once the gas leaks,which has strengthened humanization.

This paper deals with a gas-leaking alarm system based on the single-chip microcomputer of AT89C51.This system can detect and alarm gas-leaking timely and exactly through sending out sound and light.Besides,it is assembled easily.So it fits in with the need of those gas users who have no chances to link up with the collective monitoring system.

KEYWORD: SINGLE-CHIPMICROCOMPUTE OF AT89C51,

GAS-LEAKING,ALARM,PROTEL99

目录

第1章绪论 (1)

第1．1节天然气灾害报警器概述 (1)

第1.2节本设计研究的主要内容 (1)

第2章单片机基础知识介绍 (2)

第2.1节单片机概述 (2)

2.1.1 单片机的发展历史 (2)

2.1.2 单片机的应用 (2)

2.1.3 MCS-51 单片机存储器组织结构和地址空间 (4)

2.1.4 MCS-51 单片机并I/O接口 (6)

2.1.5定时器/计数器 (6)

2.1.6 MCS-51单片机的时钟电路和CPU的工作时序 (7)

第2.2节A/D转换器及与MCS-51单片机接口技术 (8)

2.2.1 A/D转换器概述 (8)

2.2.2 ADC0809与MCS-51 单片机的接口 (9)

第2.3节P ROTEL99介绍 (12)

2.3.1 protel99 概况 (12)

2.3.2 Protel99 电路原理图设计 (12)

2.3.3 PCB设计软件 (13)

第3章天燃气灾害报警器硬件电路的设计 (14)

第3.1节硬件电路设计方案原理图 (14)

第3.2节气敏检测电路 (15)

第3.3节A/D转换器电路 (16)

第3.4节单片机控制电路 (18)

3.4.1 复位电路 (18)

3.4.2 时钟电路 (20)

3.4.3 I/O电路 (21)

第3.5节声光报警电路 (21)

第3.6节本章小结 (21)

第4章天燃气灾害报警器软件程序设计 (22)

第5章总结 (25)

致谢 (26)

参考文献 (27)

第1章绪论

第1．1节天然气灾害报警器概述

随着我国天然气的变革及西气东输工程的进行，天然气已成为多数家庭的燃料，每年，由于使用不当和设备老化导致的天然气泄露进而造成的天然气中毒事故时有发生，更有甚者，因室内天然气浓度过高，引起天然气爆炸的事故也不少见。

天然气泄露所带来的危害已经让人们认识到问题的严重性。二十世纪的八九十年代，人们就已经从又脏又累的烧煤模式发展成为使用天然气模式，这标志着人类的进步，证明人类越来越重视自己的生活质量。但是随着生活水平的提高，危险也随之而来，如果天然气使用不当或者管道出现问题，都会造成天然气泄露。

目前天然气报警器的发展很不平衡，由PC机职守的大型集群监控系统虽然技术先进但价格昂贵，须设专门机房和专人管理，使用范围局限于条件较好，物业管理水准较高的住宅区或单位。而一般的天然气报警器却大都存在一些缺陷，有的功能单一，可靠性差。据此现状，我们研制了一种基于单片机技术的天然气泄露报警器。该系统能及时准确地检测出天然气的泄露，进行声光报警，使用十分方便，因此特别适合于无条件建立或加入集群监控系统的广大楼宇燃气用户使用。

随着小区智能化的发展，对其配套设施也提出了更高的要求，因而需要对天然气泄露进行实时的精确监控。从而有效防止因天然气使用引发的意外灾害的发生，大大提高了广大天然气用户的安全，对减灾防灾具有十分重要的意义。本课题就是在这种趋势下立项的，采用AT89C51单片机设计天然气灾害报警系统。

第1. 2节本设计研究的主要内容

本课题研究一种基于单片机技术的天然气泄露检测与报警系统。该系统主要功能如下：

(1) 及时准确地检测出天然气的泄露;

(2) 声光报警;

在此过程中，我主要做了以下工作：

复习单片机基础知识，重点时与本次设计相关的ADC0809、AT89C51和PIC16F877的通信，此外，还学习了绘制电路板的Protel2003软件，根据电路图焊接电路元器件。

第2章单片机基础知识介绍

第2.1节单片机概述

单片机在整个装置中，起着犹如人类头脑的作用，如果它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，单片机的应用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。

通俗地说，单片机就是把计算机的诸多功能集成在一块芯片上，可以进行简单的运算和控制。随着大规模集成电路技术的发展，将CPU、RAM、ROM、定时器/计数器以及输入/输出(I/O)接口电路等主要计算机部件，集成在一块电路芯片上。这样所组成的芯片级的微型计算机称为单片微型计算机(Singe-Chip Computer)，直译为单片微机或单片机。

由于单片机从功能和形态来说都是应控制领域应用的要求而诞生的，通过多代的发展，其中已经着力扩展了各种功能，所以，更准确地反映单片机本质的叫法应时微控制器(Microcontroller).根据单片机的结构和微电子设计的特点，虽然应用系统中往往仅以单片机为核心，但它已完全融入应用系统中，因此，也有将单片机称为嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller)的。

2.1.1 单片机的发展历史

单片机按照其用途可分为通用型和专用型两大类。单片机的发展历史可划分为四个阶段：

第一阶段(1974~1976年)：单片机初级阶段。因工艺限制，单片机采用双片的形式而且功能比较简单。典型产品如仙童公司生产的F8单片机。

第二阶段(1976~1978年)：低性能单片机阶段。典型产品如Intel公司制造的MCS-48系列单片机。

第三阶段(1978~现在)：高性能单片机阶段。代表性的产品有Intel公司的MCS-51、Motorola 公司的6801等。这类单片机性价比高，目前仍被广泛使用，是当今应用数量较多的单片机机种。

第四阶段(1982~现在)：8微单片机巩固发展及16位、32位单片机推出阶段。16位单片机的典型产品是Intel公司的MCS-96系列单片机，主振位12MHZ，实时处理能力强。

2.1.2 单片机的应用

单片机在各个领域、各个方面得到了广泛的应用，主要有：

(1) 智能化仪器仪表；

(2) 实时工业控制；

(3) 计算机智能终端；

(4) 通信设备；

(5) 导航系统；

单片机的基本组成结构方块图：

1、运算器主要完成：算术运算(加减乘除、加1、减1、BCD加法的十进制调整)、逻辑运算(与、或、异或、清0、求反)、移位操作(左、右移位)。

2、布尔处理机：是CPU中的重要组成部分，拥有相应的布尔指令子集。硬件有子集的处理单元(进位位CY)和自己的位寻址空间和I/O口，是一个独立的位处理机。大部分的操作均围绕CY来完成。能够完成位的传送、清0、置位、求反、与、或及判位转移操作。

3、控制器：控制器时CPU的控制中枢，包括定时控制逻辑、指令寄存器、译码器、地址指针DPTR、堆栈指针SP、程序计数器PC、RAM地址寄存器及16位的地址缓冲器等。

4、只读存储器

用于永久性地存储应用程序。在目前单片机中大量采用的是掩膜式只读存储器MROM和改写只读存储器EPROM，随着电子技术的发展，已开始采用电可读写只读存储器E2PROM。

5、随即存取存储器

用于在程序运行时存储工作变量和数据。

6、并行I/O口(32条)

每根口线可灵活地选做输入或输出，并且可以作为系统总线使用，以扩展片外存储器和输入/输出接口芯片。

7、串行I/O口(2条)

用于多处理机通信，或全双工UART(通用异步收发器通信)，也可以与一些特殊功能的芯片相连，进行输入/输出扩展。

8、定时/计数器

单片机定时/计数器为增量计数器，当计数满时溢出中断将标志位置位。定时/计数器的作用在于：

(1) 进行精确定时，实行实时控制。

(2) 用于事件计数。这样做减少了软件开销。

9、时钟电路

时钟电路位内部振荡器外接晶振电路。

10、中断系统

中断系统有5个中断源、2个优先级，可以实现多个软件功能的并行运行。

2.1.3 MCS-51 单片机存储器组织结构和地址空间

1、MCS-51 是存储器空间配置

(1)物理上，分为4个存储空间：片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器、片外数据存储器；

(2)逻辑上，分为3个空间：片内、片外统一程序存储器，片外随机存储器，片内随机存储器；

地址编址：程序存储器和数据存储器分别编址；程序存储器(片内、外)统一编址，使用MOVC 指令；数据存储器(片内)统一编址，使用MOV指令；数据存储器(片外)统一编址，使用MOVX指令，以字节编址。

(3)功能桑，把存储器分为5种类型：程序存储器，使用MOVC指令；内部数据存储器，使用MOV 指令；外部数据存储器，使用MOVX指令；特殊功能存储器，使用MOV指令；位地址空间，使用MOV、SETB、CLR等指令。

2、程序存储器

容量：可扩展到64KB。

寻址范围：0000H~FFFFH，共64KB。其中，片内占4KB地址(0000H~0FFFH)；片外占60KB地址(1000H~FFFFH)3。

作用：存放程序及程序运行时所需的常数。

特征：

(1) 若无片内程序存储器，64KB全部由外部程序存储器承担；若有片内程序存储器，其余60KB 有外部程序存储器承担。

(2) 有7个单元具有特殊含义，它们是：

①0000H：系统复位后，PC=0000H，由0000H单元存放一条绝对跳转指令，用户设计的程序由跳转后的地址存放；

②0003H：外部中断0的入口地址；

③000BH：定时器0的溢出中断入口地址；

④0013H：外部中断1的入口地址；

⑤001BH：定时器1的溢出中断入口地址；

⑥0023H：串行口中断入口地址；

⑦002BH：定时器2溢出中断入口地址。

(3)访问外部程序存储器的信息传送通道：地址码由P0、P2口传送，控制信号由PSEN (读选通)接EPROM的OE，数据信息由P0口接受。

3、内部数据存储器(内部RAM)

51系列单片机的内部数据存储器在空间上分为2个区；00H～7FH单元组成的低128字节的内部

数据RAM块以及80H～0FFH单元128字节的SFR块。空间分配见图2-2。

寻址范围：00H～7FH。

作用：作数据缓冲器使用。

特征：

(1) 00H～1FH共32个单元作工作寄存器用，分为4个区，每个区8个单元，由PSW中的RS1、RS0确定当前工作区，如表2-1。

(2) 20H～2FH为位寻址区，作为布尔处理机存储空间的一部分。

(3) 可在内部数据存储器中开辟一个堆栈区，堆栈深度小于128个字节。

4、专用寄存器——特殊功能寄存器SFR

寻址空间：80H～0FFH。

注意：在MCS-51中，只有22个专用寄存器，其中6个是双字节寄存器。PC为程序计数器，在物理上独立，用于安放下一条将要执行的指令的地址(程序存储器的地址)，是一个16位专用寄存器，寻址范围为0KB～64KB(65536)，不属于内部数据存储器的SFR块。其余21个寄存器都属于内部数据存储器的SFR块，共占用了26个字节，其中SBUF有2个寄存器。

5、位地址空间

(1) 内部数据存储器的20H～2FH共16个单元可按位寻址，128位。

(2) 数据存储器的80H～FFH的128字节中有21个专用寄存器，其中地址码能被8整除的12

个专用寄存器可按位寻址，但是IP.7、IE.7、IE.6三位未定义，共93位可按位寻址的空间位221位。

6、外部数据存储器

(1) 容量最大可扩展到64KB；

(2) 寻址范围：0000H～FFFFH；

(3) 寻址方式：间接寻址。

2.1.4 MCS-51 单片机并I/O接口

MCS-51有2个并行口，共32根I/O线，4个端口都是双向口。每位I/O口包含1个锁存器、1个输出带动器和1个输入缓冲器。各端口使用方法为：

（1）P0口：地址低8位与数据线分时使用口；

（2）P1口：按位可编址的I/O口；

（3）P2口：地址高8位输出口；

（4）P3口：双功能口。若不用第二功能，可作通用I/O口。

按三总线划分，则有：

（1）地址线：P0、P2口分别输出地址的低8位和高8位；

（2）数据线：P0口输入或输出8位数据；

（3）控制线：P3口的8位加上PSEN、ALE共同完成。

2.1.5定时器/计数器

AT89C51中有2个16位的定时器/计数器：T1和T0。以下对其做详细介绍。

（1）定时器/计数器T0、T1的内部结构

定时器/计数器由以下几部分组成：

1）计数器TH0、TL0和TH1、TL1；

2）特殊功能寄存器YMOD、TCON；

3）时钟分频器；

INT。

4）输入引脚 T0、T1、INTO、1

（2）T1、T0的方式寄存器TMOD

方式寄存器TMOD是一个逐位定义的8位寄存器，是只能字节寻址的寄存器，字节地址为89H。其格式如下图2-3所示。

→

TMOD用于控制T0和T1的操作模式，其中，低4位定义T0，高4位定义T1，各位的意义如下：1）GATE—门控位。

INT和TR0、TR1来启动定时器；

GATE=1时，有外部中断INTO、1

GATE=0时，仅由TR0和TR1置位来启动定时器T0和T1。

2) C/T-- 功能选择位

C/T=1时，选择计数功能：C/T=0时，选择定时功能。

3)M1、M0—方式选择位

由于有M1和M0两位，可以有4种工作方式，如下表2-2所示。

2.1.6 MCS-51单片机的时钟电路和CPU的工作时序

时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，而时序研究的是指令执行过程中各信号间的相互关系。单片机本身就如同一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。

（1）时钟电路

80C51单片机内带有时钟电路，因此，只需要在片外通过XTAL1和XTAL2引脚接入定时控制元件（晶振和电容），即可构成一个稳定的自激振荡器。80C51单片机的时钟电路如图2-4所示。

时钟电路由下列几部分组成：振荡器及定时控制元件时钟发生器、地址锁存允许信号ALE。

1）振荡器及定时控制元件

振荡器的工作频率一般在1.2～12MHZ之间，现在由于制造工艺的改进，频率范围正向两端延伸，高端可达40MHZ，低端可达0MHZ。一般用晶振作定时控制元件，用晶振和电容构成谐振电路。电容的大小影响振荡器振荡的稳定性和起振的快速性，通常选在10～30pF左右，设计电路板时，晶振、电容等均应尽可能靠近芯片，以减少分布电容，保证振荡器振荡的稳定性。

在由单片机组成的系统中，为了各单片机之间时钟信号的同步，应当引入唯一的公用外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲。当由外部输入时钟信号时，外部信号输入XTAL1端，XTAL2端悬空不用，对外部信号的占空比没有要求，高低电平持续时间应不小于20ns。

2）内部时钟发生器

内部时钟发生器是一个2分频的触发器，其输入由振荡器引入的，输出为2个节拍的时钟信号。输出的前半周期，节拍P1信号有效；后半周期，节拍P2信号有效。每个输出周期为一个计算机CPU 的状态周期，即时钟发生器的输出为状态时钟。每个状态周期内包括1个P1节拍和1个P2节拍，形成CPU内的基本定时时钟。

3）ALE信号

一般，状态时钟经过3分频之后，产生ALE引脚上的信号输出。

（2）时序定时单位

图2-4 80C51 单片机的时钟电路

时序是用定时单位来说明的。80C51的时序定时单位共有4个，从小到大依次是：节拍、状态、机器周期和指令周期。以下分别介绍这些概念：

1）节拍与状态：一个状态包含2个节拍，其前半周期对应的节拍叫P1，后半周期的对应的节拍叫P2。

2）机器周期：80C51采用定时控制方式，因此它有固定的机器周期。规定一个机器周期的宽度为6个状态，并依次表示位S1～S6.由于一个状态又包括2个节拍，因此一个机器周期总共有12个节拍，分别记作S1P1，S1P2，…，S6P2。由于一个机器周期共有12个震荡脉冲周期，因此机器周期就是震荡脉冲的12分频。

当振荡脉冲频率为12MHZ 时，一个机器周期位1us ；当振荡脉冲频率位6MHZ 时，一个机器周期为2us 。

3）指令周期：执行一条指令所需要的时间称为指令周期。它是最大的时序定时单位。80C51的指令周期根据指令的不同，可包含有1、2、4个机器周期。

（3）80C51指令时序

80C51共有111条指令，全部指令按其长度可分为单字节指令、双字节指令和三字节指令。执行这些指令所需要的机器周期数目是不同的，概括起来共有以下几种情况：单字节单机器周期指令、单字节双机器周期指令、双字节单机器周期指令、双字节双机器周期指令，三字节指令都是双机器周期的，而单字节乘除指令则均为四机器周期的。

图2-4所示的是几种典型单机器周期和双机器周期指令的时序。其中： 1）单机器周期指令如图2-5（a ）、(b)所示。 2）双机器周期指令如图2-5（c ）、(d)所示。

需要说明的是，时序图中只表现了取指令操作的有关时序，而没有表现指令执行的内容。

第2.2节 A/D 转换器及与MCS-51单片机接口技术

2.2.1 A/D 转换器概述

在单片机应用系统，特别是智能仪表中，常需要把模拟信号转换成数字信号输入到单片机内进

XTAL1

机 器

周 期

行处理；处理完的数字信号又需要转换成模拟信号以控制操作对象。

（1）A/D 转换器原理

模/数转换器（A/D ）是一种用来将连续的模拟信号转换成适合于数字处理的二进制数的器件，其原理框图如图2-6所示。

由图中可以看出，A/D 转换器的输入有两种：模拟输入信号Vin 和参考电压信号Vref ；其输出是一组二进制数。可以认为，A/D 转换器是一个将模拟信号值编制成对应二进制码的编码器。与此对应，D/A 转换器则是一个解码器。

图2-6模/数转换器原理框图

（2）A/D 转换器分类

A/D 转换器的种类很多，不同分类方式有不同的种类。

1）按输出转换的数字量的位数来分，有8位A/D 转换器、10位A/D 转换器、12位A/D 转换器及16位A/D 转换器等；

2）按转换的模拟量的路数来分，有单路A/D 转换器和多路A/D 转换器；

3）按转换器的工作方式来分，有双积分式、逐位比较式及并行直接比较式等几种。 （3）A/D 转换器主要技术指标 1）分辨率（Resolution ）；

2)量化误差（Quantizing Error ）； 3)转换速度（Conversion Rale ）。

此外A/D 转换器还有其他技术参数如功耗、线形误差、温度系数等。

A/D 转换器的选择主要考虑以下技术指标：A/D 转换器的位数、转换速度（转换时间）、转换器的工作电压及功耗、工作环境温度等。详尽技术指标可参阅A/D 转换器产品手册。本节主要介绍常用的ADC0809及其接口电路。

2.2.2 ADC0809与MCS-51 单片机的接口

（1）ADC0809内部逻辑结构及原理

ADC0809是带有8位A/D 转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS 组件，它是逐次逼近式A/D 转换器，可以和单片机直接接口，采用28脚DIP 封装，其结构原理框图如图2-7所示。

（2）引脚结构

ADC0809引脚图如图2-8所示。芯片包含一个8路模拟开关、模拟开关的地址锁存和译码电路、

Dn 0

电源 模拟输入 （V in ）

参考电压 + （V ref ） -

+ -

比较器、256R 电阻网络、电子开关逐位比较寄存器SAR 、三态输出锁存缓冲器以及控制与定时电路等。数字部分如下：

ADDA 、ADDB 、ADDC ：模拟通道的地址选择线，输入。 ALE ：地址锁存允许信号，输入。

2

8

-,2

7

-,…，2

1

-数字输出线，输出。2

8

-为最低位（LSB ），21

-为最高位（MSB ）

图2-7 ADC0809内部结构原理图

START ：启动信号，输入，高电平有效。

EOC ：转换结束信号，输出，高电平有效。 CLK ：时钟，输入。

1）IN0～IN7：8条模拟量输入通道。

ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0～5V ，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。

2）地址输入和控制线：4条。

ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE 线为高电平时，地址锁存与译码器将A,B,C 三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A ，B 和C 为地址输入线，用于选通IN0～IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如下表2-3所示。

3)数字量输出及控制线：11条。

ST 为转换启动信号。当ST 上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D 转换；在转换期间，ST 应保持低电平。EOC 为转换结束信号。当EOC 为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D 转换。OE 为输出允许信号，用于控制3条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=1，输出转换得到的数据；OE=0，输出数据线呈高阻状态。D7～D0为数字量输出线。

4）CLK 为时钟输入信号线。

因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ ，Vref （+），Vref （-）为参考电压输入。

（3）ADC0809应用的几点说明

1）ADC0809内部带有输出锁存器，可以与AT89C51单片机直接相连；

8位输出

8模拟

输入

8位地址

启动 时钟

2）初始化时，使ST和OE信号全为低电平；

3）送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上；

4）在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号；

5）是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。

当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换的数据就输出给单片机了。

图2-8 ADC0809 引脚分配图

（4）ADC0809主要性能指标

1）分辨率为8位；

2）非调整误差为±1LSB；

3）具有锁存功能的8路模拟开关，对8路模拟电压分别进行转换；

4）输出与TTL兼容；

5）可用单一电源供电，此时模拟电压输入范围为0～5V，无需调零和满刻度调整；6）三态锁存输出；

7）低功耗为15mW。

（5）ADC0809与80C51的接口

接口原理图可参见下图2-9所示。其中，AT89C51与8031的引脚基本类似。

图2-9 ADC0809与80C51接口电路

（6）ADC0809与80C51接口工作方式

1）EOC ：开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平；

2）查询方式：查询与EOC 相连的单片机P3.3引脚状态来判断转换是否结束； 3）中断方式：EOC 经反相器接8051的外部中断引脚； 4）ALE=START= 5）OE=

6）端口地址确定应使P2.7=A15=0、A0、A1、A2给出被选择的模拟通道地址。

第2.3节 Protel99介绍

2.3.1 protel99 概况

随着电子技术的飞速发展，新型电子器件和集成电路的应用日趋广泛，电子电路也变得越来越复杂，这给电路的设计工作带来了更大的难度。因此通过计算机进行电子电路的辅助设计成为设计制作电路板的一个基本手段。Protel99是Protel 公司于1999年推出的运行在Windows95/98以上环境下的EDA （Electronic Ddsign Automation ，电路设计自动化）软件，是一个客户/服务器应用程序。

2.3.2 Protel99 电路原理图设计

电路原理图的设计主要是由原理图设计组件完成，Protel99中该组件的名称是Schematic 。 以下简单介绍电路原理图的设计步骤。

总体来说，设计一个电路原理图，首先要设置图纸的大小和外形，对电路图进行总体规划，然后在图纸上放置元件，进行布局布线，接着对这个版面进行编辑和调整，最后保存或打印。具体的

8 路 模 拟 输 入

设计流程为：

（1）打开原理图设计器和创建原理图文档；

（2）版面设计；

（3）元件放置；

（4）布局布线；

（5）整体调整；

（6）文档保存；

（7）其他操作，如设置打印参数并输出设计好的图形文件，保存备份文件等。

以上7步是设计电路原理图的基本步骤，一个电路的设计一般都是按照这个顺序进行的，但是在一个电路原理的设计过程中，设计者并非一定要拘泥于此，可以根据自己的具体情况灵活应用。

2.3.3 PCB设计软件

PCB板的设计工作主要分为原理图设计和PCB板设计两部分。以上已经介绍了原理图的设计，本小节将介绍PCB板设计系统Advanced PCB,介绍PCB板的设计方法。

PCB板的布线流程如下：

（1）绘制原理图及生成网络表。由原理图生成相应的网络表，网络表正是PCB板自动布线的基础和灵魂；

（2）规划电路板。比如采用单面板还是双面板还是多层电路板，需要多大尺寸，元件采用什么样的封装形式等；

（3）启动Protel99-PCB 编辑器；

（4）设置参数。如元器件的布置参数、板层参数和布线参数等；

（5）装入网络表及元件的安装。这一步是整个工作中一个非常重要的环节。网络表是原理图编辑软件Advanced Schematic与PCB之间的接口和桥梁。每个装入元件还必须有相应的封装形式，只有将网络表和元件的封装装入后，才能开始PCB板的自动布线工作;

（6）布置元件；

（7）自动布线；

（8）PCB板文件的保存及打印输出。

第3章天燃气灾害报警器硬件电路的设计

第3.1节硬件电路设计方案原理图

本课题研究一种基于单片机技术的天燃气泄露检测与报警系统。要求该系统应具有以下主要功能：

（1）及时准确地检测出天燃气的泄露；

（2）声光报警。

根据以上设计思想，设计出的系统主要由单片机电路、检测电路和报警电路组成。该系统框图如图3-1所示。总体来说，该系统工作原理如下所述：

当气敏元件检测到有燃气泄漏时，检测电路产生“气——电”信号,送入单片机，单片机将其与预设的报警值比较，若超限则控制蜂鸣器使其发出报警信号，然后发出红光报警。

其中：

（1）单片机采用AT89C51；

（2）信号采集后通过ADC0809进行A/D转换再送入单片机中；

（3）单片机复位方式采用按键电平复位方式；

（4）时钟电路采用由石英晶体和电容组成的并联谐振回路，晶振频率选择为6MHZ，电容选择30pF。

详细设计方案图见图3-2.以下几节针对组成该系统的各部分电路分别予以详细说明。

图3-1 煤气灾害报警系统框图

图3-3 气体检测电路原理图

半导体气敏元件的工作原理比较复杂，涉及到化学吸附和化学反应等，有不同的解释模式，这里仅介绍基本的工作原理。

气敏元件工作时必须加热，其目的是加速气体的吸附、脱出的过程，提高器件的灵敏度和反应

速度等，控制不同的加热温度可以则强对被测气体的选择性，一般加热到200～400℃.当气敏元件被加热到稳定状态后，被测气体接触气敏元件表面而被吸附，吸附分子首先在表面自由地扩散失去其运动能量，一部分蒸发，残留分子产生分解而固定在吸附处。

当氧化性气体(O 2、NO X ）等被吸附到N 型半导体上，或还原性气体（H 2、CO 等）被吸附到P 型半导体上时，将使载流子减少，电阻增大；反之则减小。图3-4所示为气体接触N 型半导体时所产生的器件阻值变化情况。

当气敏传感器通电后，气敏元件的电阻值会急剧下降，过一段时间后又逐步上升到一稳定值。这段时间大约2～10分钟，称为初始稳定状态。达到初始稳态的时间及输出稳定的电阻值，除了与元件本身有关外，还与元件所处的环境条件有关，达到初始稳态后才能用于气体检测。

图3-4 N 型半导体吸附气体时器件阻值变化图

QM-N5型传感器属于旁热型SnO 2气敏元件，测量极与加入丝分开，避免了测量回路与加热回路间的相互影响。

图3-3中，2、5间为加热回路，1、3、4、6间所接元件组成测量回路，检测取样后从A 端输出送到ADC0809进行A/D 转换。

时间关系，本次设计实物电路中以电位器获取电压信号来代替模拟的天燃气泄露信号，采集到的电压模拟信号送入下一段的ADC0809进行模数转换，具体内容见下一节详述。

第3.3节 A/D 转换器电路

采集到的模拟好好无法被控制器AT89C51识别，因此需要通过一个转换电路先将其转化成数字信号再送入控制器。显而易见，ADC0809一方面接收采集来的模拟信号，另一方面负责翻译成单片机所能识别的语言再输送出去，因此，A/D 转换电路也就分成两部分进行叙述：

（1）接收模拟信号端

即ADC0809

的信号输入端，由于本课题只需要采集一路数据，因此属于单通道数据采集，相对

100

50

5

天然气泄漏报警装置

华北水利水电大学传感器课程设计 天然气泄漏报警装置 学院： 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 时间:

目录 第一章绪论 (4) 一、课题背景及意义 (4) 二、课题目标及实现功能 (5) 第二章传感器原理及设计方案................. . (5) 一、传感器原理 (5) 二、MQ-2气敏器件 (6) 三、设计方案 (7) 四、方案选择 (8) 第三章电路设计 (8) 一、电源 (8) 二、气敏电路 (8) 三、报警电路 (9) 四、总电路 (9) 第四章proteus软件介绍 (10) 第五章总结 (11) 一、实验结果 (11) 二、总结 (12) 参考文献

设计任务 一．题目：天然气泄漏报警装置 工作要求：利用气敏传感器设计一个天然气泄漏报警器，要求有检测、报警输出。 二．设计任务 1.利用气敏传感器测量某环境天然气浓度； 2.当浓度超过设定值时蜂鸣器报警，发光二极管发光； 3.能够根据需要设定上下限报警温度； 4.利用Protel绘制电路图； 5.焊接电路板； 6.撰写说明书。 三．设计成果 1．设计计算说明书一份； 2．电路板一块。

第一章绪论 一.课题背景及意义 随着国家经济的提高，现代化、智能化的多功能建筑越来越多，对建筑的防火安全设计要求也越来越高。近年来，全国燃气行业发展迅猛，液化气、天然气、煤制气等城市燃气作为清洁能源已在工商业和城镇居民用户中得到广泛应用，特别是随着“两气东输”工程的快速进展，燃气行业发展潜力巨大。以“西气东输工程”为开端的大规模天然气利用工程的实施，意味我国城市燃气将大踏步的进入“天然气时代”。我国天然气市场将迎来一个千戟难逄的机会，城市燃气需求的主要增长点将体现在天然气上。2000年党中央国务院提出“两部大开发”的重大战略部署，特别是2002 年“两气东输”第一期工程正式开工。这无疑为发展两部地区的燃气产业带来历史性的机遇。西气东输工程，在西部优势资源和东部广阔市场之间建立起了一座“金桥”，西气东输工程投入使用后，每年供应长江三角洲地区100亿立方米天然气。城市燃气的普及与应用无疑对改善城市的环境质量和提高具名的生活质量发挥了巨大的作用。但是随着燃气的广泛使用，由于燃气泄漏所引发的爆炸、中毒和火灾事故也时有发生，这在某种程度上增加了城市的不安全和不稳定因素。为了使燃气更好地造福于民，造福于社会，减少并杜绝各种因燃气泄漏而引发的爆炸及火灾事故，各燃气使用单位及居民用户选择一种适合的燃气报警器实为必要之举。 “报警早，损失少”，进一步说明了及吋报警的重要性，在家庭里也是如此。一旦发生火灾，提早报警，可以及时将火扑灭，以免小火酿成大火灾。目前常用的有感烟、感温和可燃气体火灾报警器。像家庭中使用煤气、液化石油气和天然气等燃料时，安装一个可燃气体报警器，但出现漏气或者着火时，报警器能够立即鸣笛报警，告之文人及时采取措施。 室内煤气、天然气的泄漏严重危害人的生命健康以及性命财产安全，基于此现实，本设计旨在为家庭用户设计一种能够检测煤气、天然气泄漏的装置，从而减少因煤气和天然气的泄漏造成的事故的发生概率，进而保证人民的生命财产安全，减少不必要的损失。本设计用传感器检测天然气的基本状态，并将气体浓度信号转换为电信号,当室内煤气、天然气达到一定浓度时，该装置发出声光报警信号，提醒用户燃气泄漏，采取相应的应对措施。

家用燃气报警器毕业设计论文

（ 二 0 一 二 年 六 月 本科毕业设计说明书 学校代码： 10128 学 号：200810107021 题 目：家用燃气泄漏报警装置的设计 学生姓名： 学 院：机械学院 系 别：测控系 专 业：测控技术与仪器 班 级：测控08-1 指导教师： 高 级 实 验 师

摘要 燃气(人工煤气、天然气)的普及，为市民提供了方便，也提高市民的生活质量，但是任何事物都有它的两面性，在使用燃气的过程中，因燃气泄漏等原因造成的燃气爆炸、中毒等意外事故时有发生，给人们的生命和财产安全带来了严重的威胁，因此安全使用燃气，是不可忽视的一个重中之重的工作。家用燃气泄漏报警装置能有效监测环境中可燃气体(如CH4)的浓度，一旦其浓度超出报警限定值，就能发出声光报警信号，并且能随着浓度的增加报警音量逐渐加大，能及时起到安全防范的作用。 本设计所研究的可燃性气体报警系统包括：气体信号采集电路、调理电路、模数转化电路、单片机系统电路、报警电路组成，首先利用传感器对可燃气体浓度信号进行监测并且转变成电压信号，选择合适的放大电路，将电压放大到A/D 所要求的电压，经过模数转换，将检测的电压值送入单片机，在单片机内完成与设定的电压信号进行比较，当气体浓度超标时，驱动声音和灯光报警。 关键词：传感器；报警器；单片机

Abstract With the popularity of Gas ,for example( artificial coal gas, natural gas ), It is provide a convenient to citizens and improve the quality of lives, But every coin has its two sides,at the use of gas in the process, gas explosion caused by gas leak, So that poisoning and other accidents have occurred, It is harm for people and property and brings the seriously threat to the safe use of gas at the same time, The Domestic gas leakage alarm device can effectively monitor the environment of combustible gases (such as CH4) leakage, Once its concentration beyond the alarm limit value, can send out sound and light alarm signals, and with the increasing concentration of alarm volume increased gradually, The alarm plays a significant role. the sensor especially gas sensors usage and use research are needed. The design and research of the family gas alarm system includes: gas signal acquisition circuit, analog-to-digital conversion electric control circuit, The signals are monitored and converted into voltage signal, select the appropriate amplification circuit, the voltage amplification to the requirement of the A/D voltage, after analog-digital conversion, the detected voltage value into the microcontroller, in the MCU completed within the voltage signal is compared with the set, when the gas concentration exceed the standard, drive the sound and light alarm. Keywords: sensor；alarm；SCM

煤气泄漏报警系统设计

郑州轻工业学院 传感器及应用系统课程设计说明书煤气检测警报系统设计 姓名： 专业班级： 学号： 指导老师： 时间：

煤气泄露检测报警系统设计 摘要：当今社会上，出现了许多煤气报警器，而这些产品大都是用很复杂的pc机针对煤气的泄漏所做出的相应的报警。本课题设计煤气报警采用了最基本的部件，对煤气报警器进行控制。通过 UL281传感器对一氧化碳气体对煤气进行检测，然后根据所得的信号，利用555单稳态触发电路进行处理，进而控制报警器和风扇的运行。整个系统的硬件电路设计合理，简单，性能安全可靠。 关键词：煤气浓度 555定时器报警器 1

目录 煤气泄露检测报警系统设计 (1) 目录 (2) 第一章概述 (3) 第二章工作方案设计 (4) 第一节系统组成框图 (4) 第二节主要单元电路设计 (5) <一>co及故障检测电路 (5) <二>单稳态触发电路 (7) <三>报警电路 (8) <四>电源电路 (9) 第三节总电路图和元件参数 (10) <一> 电路总图 (10) <二>元器件的选择 (11) 第三章小结 (13) 第一节优点总结 (13) 第二节有待改进的地方总结 (13) 第四章设计的心得 (15) 参考文献 (16) 2

第一章概述 CO是人们日常生活生产中常见的有毒气体，无色无味，不易被人们发现，当人处在CO气体之中是十分危险的，甚至威胁到生命安全。我国的CO报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也越来越高，其系统复杂、成本较高。而在居民住宅区、机房、办公室等小型单位场所，需要设置一种单一、廉价实用的CO探测报警装置，基于此种现象，应用所学的电路知识设计出一种简单易于实现，低成本的CO报警电路，不仅对于所学知识是一次综合复习的机会，而且更是练习如何应用所学的书本知识解决实际生产生活问题的能力，这是相当必要的。 人们通常将能把被测量物理量或化学量转换为与之有确定对应关系的电量输出的装置称为传感器。传感器也叫做变换器、换能器或探测器。传感器输出的信号有不同的形式，如电压、电流、频率、脉冲等，以满足信息的传输处理、记录、显示和控制等要求。传感器是测量装置和控制系统的首要环节。如果没有传感器对原始数据参数进行精确可靠的测量，那么无论是信号或是信息处理，或者是最佳数据的显示和控制，都将成为一句空话。可以说，没有精确可靠的传感器，就没有精确可靠的自动检测和控制系统。 3

室内天然气泄漏报警装置

摘要 随着科技的发展，现在家庭做饭烧水已经逐渐告别煤逐渐使用清洁的天然气。天然气的普及给公共生活带来了方便,减少了城市的污染,提高了生活质量和效率,但是同时,天然气也是潜在的“危险品”,一旦发生大面积泄漏,处置不及时就可能引发大爆炸,给居民的生命财产安全带来巨大的威胁。面对燃气泄漏而造成的种种事故威胁，我们需要一个解决办法。使用天然气报警器是对付燃气无形杀手的重要手段之一。 本论文以半导体气敏传感器和单片机技术为核心设计的气体报警器可实现声光报警功能，是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的气体报警器，具有一定的实用价值。其中MQ-2气体传感器对天然气的灵敏度高，这种传感器可检测多种含甲烷的气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。经AT89C51单片机处理，并对处理后的数据进行分析，是否大于或等于某个预设值(也就是报警限)，如果大于则会自动启动报警电路发出报警声音，反之则为正常状态。 本文主要讨论用气敏传感器个单片机等技术实现室内天然气煤气泄漏报警，为我们的生活提供更大的安全保证也为我们的生活提供方便。 关键词：天然气报警，气敏传感器，单片机

目录 1 绪论 (3) 1.1 课题背景及目的 (3) 1.2国内外研究情况及其发展 (3) 1.3 设计内容级研究方法 (4) 2 系统方案及模块设计 (5) 2.1 设计思路 (5) 2.2 设计框图 (5) 2.3 系统模块设计 (5) 2.3.1 气体浓度检测模块 (5) 2.3.2主控制模块 (6) 3 硬件电路设计 (10) 3.1 气体检测模块的设计 (10) 3.2 单片机模块的设计 (11) 3.3声光报警模块的设计 (12) 4 程序设计 (14) 4.1 主函数程序设计： (14) 5结论 (16) 6附录 (17) 参考文献 (20)

石油天然气LPG气体泄露报警器

石油天然气LPG泄露报警器 石油天然气LPG泄露报警器特点： ★是款内置微型气体泵的安全便携装置 ★整机体积小,重量轻,防水,防爆,防震设计. ★高精度,高分辨率,响应迅速快. ★采用大容量可充电锂电池,可长时间连续工作. ★数字LCD背光显示，声光、振动报警功能. ★上、下限报警值可任意设定，自带零点和目标点校准功能，内置 温度补偿，维护方便. ★宽量程，最大数值可显示到50000ppm、100.00%Vol、100%LEL. ★数据恢复功能，免去误操作引起的后顾之忧. ★显示值放大倍数可以设置，重启恢复正常. ★外壳采用特殊材质及工艺，不易磨损，易清洁，长时间使用光亮如新. 石油天然气LPG泄露报警器产品特性： ★是款内置微型气体泵的高精度的手式安全便携装备; ★进口电化学传感器具有良好的抗干扰性能，使用寿命长达3年; ★采用先进微处理器技术，响应速度快,测量精度高，稳定性和重复性好; ★检测现场具有现场声光报警功能，气体浓度超标即时报警，是危险现场作业的安全保障; ★现场带背光大屏幕LCD显示，直观显示气体浓度/类型/单位/工作状态等; ★全量程范围温度数字自动跟踪补偿，保证测量准确性; ★半导体纳米工艺超低功耗32位微处量器; ★全软件自动校准,传感器多达6级目标点校准功能,保证测量的准确性和线性,并且具有数据恢复功能;★全中文/英文操作菜单,简单实用,带温度补偿功能; ★防高浓度气体冲击的自动保护功能; 石油天然气LPG泄露报警器技术参数： 检测气体：空气中的石油天然气LPG气体

检测范围：0-100ppm、500ppm、1000ppm、5000ppm、0-100%LEL 分辨率：0.1ppm、0.1%LEL 显示方式：液晶显示 温湿度：选配件，温度检测范围：-40～120℃，湿度检测范围：0-100%RH 检测方式：扩散式、流通式、泵吸式可选安装方式：壁挂式、管道式检测精度：≤±3%线性误差：≤±1% 响应时间：≤20秒（T90）零点漂移：≤±1%（F.S/年）恢复时间：≤20秒重复性：≤±1% 信号输出：①4-20mA信号：标准的16位精度4-20mA输出芯片，传输距离1Km ②RS485信号：采用标准MODBUS RTU协议，传输距离2Km ③电压信号：0-5V、0-10V输出，可自行设置 ④脉冲信号：又称频率信号，频率范围可调（选配） ⑤开关量信号：标配2组继电器，可选第三组继电器，继电器无源触点，容量220VAC3A/24VDC3A 传输方式：①电缆传输：3芯、4芯电缆线，远距离传输（1-2公里） ②GPRS传输：可内置GPRS模块，实时远程传输数据，不受距离限制（选配） 接收设备：用户电脑、控制报警器、PLC、DCS、等 报警方式：现场声光报警、外置报警器、远程控制器报警、电脑数据采集软件报警等 报警设置：标准配置两级报警，可选三级报警；可设置报警方式：常规高低报警、区间控制报警 电器接口：3/4″NPT内螺纹、1/2″NPT内螺纹，同时支持2种电器连接方式 防爆标志：ExdII CT6（隔爆型）壳体材料：压铸铝+喷砂氧化/氟碳漆，防爆防腐蚀 防护等级：IP66工作温度：-30～60℃ 工作电源：24VDC（12～30VDC）工作湿度：≤95%RH，无冷凝 尺寸重量：183×143×107mm(L×W×H）1.5Kg(仪 器净重) 工作压力：0～100Kpa 标准配件：说明书、合格证质保期：一年 石油天然气LPG泄露报警器简单介绍： 石油天然气LPG泄露报警器报警器高精度、高分辨率，响应快速，超大容量锂电充电电池，采样距离远，LCD 背光显示，声光报警功能，上、下限报警值可任意设定，可进行零点和任意目标点校准，操作简单，具 有误操作数据恢复功能.

(完整版)基于单片机的煤气报警器设计1开题报告

单片机控制的气体传感器程序设计 开题报告 班级（学号）：电技xxx1（2009012664）姓名：xx 指导教师：xxx 一、综述 1、研究的意义 随着国家经济的提高，现代化、智能化的多功能建筑越来越多，对建筑的防火安全设计要求也愈来愈高。以“西气东输”工程为开端的大规模天然气利用工程的实施，意味我国城市燃气将大踏步地进入“天然气时代”。我国天然气市场将迎来一个千载难逢的机会，城市燃气需求的主要增长点将体现在天然气上。为了使燃气更好地造福于民，造福于社会，减少并杜绝各种因燃气泄漏而引发的爆炸及火灾事故，各燃气使用单位及居民用户选择一种适合的室内煤气泄露报警器实为必要之举。 全国燃气行业发展迅猛，液化气、天然气、煤制气等城市燃气作为清洁能源已在工商业和城镇居民用户中得到广泛应用，特别是随着“西气东输”工程的快速进展，燃气行业发展潜力巨大。但是随着燃气的广泛应用，由于燃气泄漏所引发的爆炸、中毒和火灾事故也时有发生，这在某种程度上增加了城市的不安全和不稳定因素。为了使燃气更好地造福于民，造福于社会，减少并杜绝各种因燃气泄漏而引发的爆炸及火灾事故，各燃气使用单位及居民用户选择一种适合的室内煤气泄露报警器实为必要之举。本次设计所面对的是广大居民，其优点在于： （1）成本低廉并能对烟雾和煤气准确报警。 （2）该产品无需专业人员操作，只要放在合适位置，通电即可，连续使用、方便简捷。（3）能起到预防煤气中毒的效果，使人们高枕无忧。该产品必须能够有效预防广大农村居民的冬季燃煤取暖一氧化碳中毒事件的发生，同时也能够给城镇居民安全使用煤气提供有力的保障。 燃气报警器的核心是气体传感器。当气体传感器遇到燃气时，传感器电阻随燃气浓度而变化，随之产生电信号，供燃气报警器后级线路处理。经过电子线路处理变成浓度成比例变化的电压信号，由线性电路加以补偿，使信号线性化，经微机处理、逻辑分析，输出各种控制信号，即当燃气浓度达到报警设定值时，燃气报警器发出声光报警信号并可显示燃气浓度或启动外部联运设备。本文正是通过分析目前燃气报警器的现状，设计制作室内故障监测报警系统，保障人们的生命财产安全。

室内煤气和天然气泄漏报警装置

摘要 全国燃气行业发展迅猛，液化气、天然气、煤气等城市燃气作为清洁能源已在工商业和城镇居民用户中得到广泛应用，特别是随着“西气东输”工程的快速进展，燃气行业发展潜力巨大。 但是随着燃气的广泛应用，由于燃气泄漏所引发的爆炸、中毒和火灾事故也时有发生，这在某种程度上增加了城市的不安全和不稳定因素。为了使燃气更好地造福于民，造福于社会，减少并杜绝各种因燃气泄漏而引发的爆炸及火灾事故，各燃气使用单位及居民用户选择一种适合的室内煤气泄露报警器实为必要之举。燃气报警器的核心是气体传感器及单片机。当气体传感器遇到燃气时，传感器电阻随燃气浓度而变化，随之产生电信号，供燃气报警器后级线路处理。经过电子线路处理变成浓度成比例变化的电压信号，由线性电路加以补偿，使信号线性化，经微机处理、逻辑分析，输出各种控制信号，即当燃气浓度达到报警设定值时，燃气报警器发出声光报警信号并可显示燃气浓度或启动外部联运设备。 本文正是通过分析目前燃气报警器的现状，设计制作室内故障监测报警系统，保障人们的生命财产安。 关键词：煤气报警；煤气泄漏；传感器；监测

THE DESIGN OF ALARM FOR GAS LEAKING ABSTRACT The rapid development of the national gas industry, liquefied gas, natural gas, coal gas and other city gas as a clean energy business and urban residents in users has been widely used, and gas industry has great potential. But with the extensive use of gas, due to gas leak caused an explosion, poisoning and fire accidents have also occ- urred to some extent, increased the city's insecurity and instability. In order for gas to better benefit the people, the benefit of the community, to reduce and eliminate all due to gas leak caused the explosion and fire, the gas unit and residential customers use to select a suitable indoor gas leak alarm is actually necessary move. Gas sensor is the core of combustible gas. When the gas face gas sensor, the sensor resistance change with gas concentration, the resulting electrical signal for processing of combustible gas line after the class. After dealing with electronic circuit into a voltage proportional to the concentration change signal to be compensated by the linear circuit, the signal linearization, by computer processing, logical analysis, the output of various control signals, that is, when the gas concentration alarm set value , combustible gas audible alarm signal can display gas concentration or start an external transport equipment. It is through this analysis of the current status of combustible gas, indoor design fault monitoring alarm system to protect people's lives and property.

煤气泄漏报警装置设计

煤气泄漏报警装置设计

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

燕山大学 课程设计说明书题目家用煤气泄漏报警系统设计 学院(系)理学院 年级专业： 09级电子信科学与技术２班 学号: ０ 学生姓名：任鹏茹 指导教师: 郝锐朱键卓 教师职称: 讲师

燕山大学课程设计（论文）任务书 院(系）: 理学院基层教学单位： 0９级电子信息科学与技术 学号4００40 学生姓名任鹏茹专业（班级) ０9级电子信息科学与技术２班 设计题目家用煤气泄漏报警器的设计设 计技术参数设计参数： 设计单片机电路、检测电路、报警电路和应急处理电路。用ＡＴ89Ｃ５1编程。 设计要求1．准确可靠地判断泄漏的发生,并能够在较短的时间内判断出泄漏点具体的位置。２.准确可靠地判断泄漏程度,能对较小量的泄漏做出判断。 ３.检测原理简单,易于操作和维护 工 作 量 十二个工作日左右 工作计划２012／6/０2-－-－２０12/6/03 设计选题 20１2/6/０４－-－-2０12/６／08 电路设计 201２/6/０9----2012/６/11 整理论文 ２0１2／6/１2——201２/６／13 论文检查和修饰 参考资料[１] 《传感器原理及工程应用》郁有文、常健、程继红西安电子科技大学出版社［２] 《传感器与检测技术》陈杰、黄鸿高等教育出版社 [3] 《传感器敏感元件大全》张福学电子工业出版社 ［4]《单片机基础》李广弟、朱月秀、王秀山北京航空航天大学出版社［５]《单片机微机测控系统设计大全》王福瑞北京航空航天大学出版社等 指导教师签字基层教学单位主任签字 说明:此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 年月日

家用煤气泄漏报警控制器硬件设计毕业设计论文

毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。 除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月

关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据 库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期：

智慧燃气报警系统解决方案

领先的传输产品&服务提供商 燃气警报智慧系统方案书

深圳市丰润达科技有限公司成立于2011年，简称丰润达（HORED），是全球领先的以数据传输为核心的物联网解决方案提供商，也是行业独一无二基于云管端的物联网一体化解决方案供应商。 公司以不断加大研发投入及自主技术创新为基础，面向智慧网络、智慧家庭和智慧公寓、智慧酒店、智慧工业物联提供完整的产品和系统解决方案，持续为城市、企业、个人用户创造高质量、高性价比的价值。 公司总部位于中国深圳，在中国大陆30余个省会城市均设有销售和服务中心，同时在全球多个关键区域设立销售和服务中心，截止目前，产品已应用于全球120多个国家，总计近亿件。 丰润达的研发体系、制造体系、营销体系在业界均处于领先地位，公司坚持开放合作，持续为客户创造价值，释放个人潜能，丰富家庭生活，激发组织创新。

智慧燃气报警系统解决方案通过无线通信技术（ZigBee），将居民家中的燃气使用情况（包括是否泄漏，可燃、有毒、有害气体实时浓度监测，报警器设备生命周期的管理等）主动的联网监控，可以实现业主，物业，燃气公司，市政公司等分层多级联合监控。用于实现可燃气阀门自动关闭，防止因为可燃气泄漏导致的生命财产损失。无需人工操作，在监测到空气中可燃气浓度增大，便会自动利用机械手将阀门关闭，以防止事件扩大。 智能控制概述 规划原则 在系统规划和部署智能产品时，主要考虑的是 1、Zigbee智能网关产品：尽量保证在房中心位置，减少因墙壁的阻挡衰减无线信号，让智能产品及智能控制产品能通过Zigbee接入方式，有效的接入网络，同时能保证客户快速体验。所以在规划和部署摆放位置时，需要遵循以下几个原则： 2、智能燃气报警器设备：采用Zigbee组网，可放置任意干燥位置，通常安装在燃气灶附近。通过传感器感知燃气泄漏状态。 3、自动机械手：与无线可燃气泄漏探测器相连，发现燃气泄漏即自动开启，警情排除自动复位； 智能系统设计 本设计包含的系统为：智能网关、智能燃气报警器、自动机械手、集中控制管理软件和远程APP控制等。并且，以上所有系统都不是独立的，而是和其他系统相互联系，融合为一个统一的整体，并相互响应，做到真正意义上的智能。

煤气泄露自动报警器电路设计

家用燃气泄露自动报警器电路设计 随着可燃性气体种类和应用范围的增加，其使用场所和主题仓库内气体的泄漏火灾爆炸事故日益增多，因此研制一种检验可燃性气体自动报警和自动处理装置的报警器是非常有必要的。 气体报警器就是气体泄漏检测报警仪器。当工业环境中和家庭中可燃或有毒气体泄漏时，气体报警器检测到气体浓度达到爆炸或中毒报警器设置的临界点时，报警器就会发出报警信号，以提醒在场人员采取安全措施。 可燃气体报警器电路可以检测多种可燃性气体，并对其进行报警，在本设计中选用了气敏传感器利用传感器检测可燃性气体的浓度，当浓度达到报警临界值时进行声光报警，具体信号检测部分主要由传感器和分压电阻构成，然后通过放大器构成的比较电路和反向比例运算电路输出控制信号。由于气敏传感器开始通电时会有一段时间组织很小，为了防止其发生误报警，检测电路需配合延时电路，才能保证其准确性控制信号，通过控制报警电路实现声光报警及控制计划，排风设备等联动装置，从而实现可燃气体报警器的电路设计。带报警器可以迟时准确检测可燃性气体，并且可以长时间可靠无误的报警，具有很广泛的应用前景和推广价值。。虽然国内使用的报警器也有很多，但是大多产品使用时间过长，产品老化严重，技术指标达不到标准，报警器的性能也不稳定，有些是保养不当，如水池流水，腐蚀仪器和蓄电池损坏时，报警器不能工作，尤其是因为使用不当而造成故障，因此不能准确，安全的报警。 气体传感器是一种将某种气体体积分数转化为对应边信号的转换器探测桃通过气体传感器对气体样品进行检测，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。在较宽的范围浓度范围内对可燃及有良好的灵敏度。检测到的气体主要有一氧化碳，甲烷，氟利昂等。它将气体种类及其与浓度有关的信息转化为电信号，根据这些电信号。来实现对气体的检测，还可以通过接口电路与计算机组成自动检测，控制和报警系统。于是这就要考察气

毕业设计煤气报警器毕业论文

电工与电子技术 毕业设计 -------------------煤气安全报警电路 目录 一、问题的引入----------------------------------------3 二、设计目的------------------------------------------ 3 三、设计要求------------------------------------------ 3 四、所需仪器设备与器件-------------------------------4 五、设计内容、方法与步骤-----------------------------4 六、收获与体会------------------------------------------10 七、参考文献--------------------------------------------11

一、问题的引入： 在实际应用中，常常需要一种能够自动发出报警的装置，比如煤气的安全报警的控制系统。本节设计与制作的电路就具有这种功能。 二、设计目的： 通过这一课程设计，读者可以在如下方面得到锻炼。 （ 1 ）基本了解设计数字系统的一般方法。 （ 2 ）进一步熟悉常用数字器件的使用方法。 （ 3 ）基本掌握通过逻辑分析查找数字电路故障的方法。 三、设计要求： 设计并制作出一种用于控制煤气排放量的自动报警电路，它具有如下功能： （ 1 ）可以控制煤气的排放量。 （ 2 ）可以自动产生空气负离子和臭氧。 （ 3 ）每过一段时间，使排放的过多的ＣＯ气体与臭氧Ｏ３化合成对人体无毒害的ＣＯ２。 （ 4 ）空气成分变化的间隔时间可以自动调节。 四、所需仪器设备与器件 稳压电源，protel99绘图软件，负离子发生器，扬声器。555集成定时器 五、设计内容、方法与步骤： ．设计内容

煤气泄漏检测报警装置设计

课程设计报告 单片机课程设计 专业电气工程及其自动化班级 姓名 学号 指导教师 2015年12 月

课程名称：指导教师（签名）：班级：姓名：学号：

指导教师评语及成绩 指导教师签字： 年月日

第一章绪论 (5) 1.1、课题研究的背景 (5) 1.2煤气泄露检测报警装置意义 (6) 第二章煤气泄漏检测报警系统的方案设计 (7) 2.1设计要求 (7) 2.2方案的选择 (7) 2.3 一氧化碳报警器系统的三大部分 (9) 第三章硬件电路设计 (11) 3.1 传感器部分电路设计 (11) 3.2报警电路的设计 (17) 3.3 模数转换部分电路设计 (17) 第四章软件设计 (21) 4.1 单片机编程 (21) 4.2 汇编语言概况 (21) 4.3 源程序 (24)

第一章绪论 1.1、课题研究的背景 人的生存离不开空气，人的一生大约有80%的时间是在室内度过的，室内环境质量的好坏影响着人们的身心健康。室内的有害气体来源有来自装修不当造成的甲醛、氨气、氡气、苯、放射性物质的释放，而这些气体在装修时加以注意，完全可以减少其排放量，从而不至于影响人的健康状况。室内存在的有害气体的另一主要来源为可燃性气体的泄漏，主要可分为天然气泄漏、液化气泄漏和煤气泄漏。 煤气泄漏的主要成分是一氧化碳与氢气，一氧化碳中毒原因是一氧化碳进入人体后会和血液中的血红蛋白结合，从而出现缺氧。常见于家庭居室内通风差得情况下，煤炉产生的煤气或液化气管道泄漏气中的一氧化碳吸入会导致一氧化碳中毒。 液化气泄漏危害也不易小视，液化石油气是石油产品之一。是由炼厂气或天然气(包括油田伴生气)加压、降温、液化得到的一种无色、挥发性气体。由炼厂气所得的液化石油气，主要成分为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，同时含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物杂质。由天然气所得的液化气的成分基本不含烯烃。液化石油气主要用作石油化工原料，用于烃类裂解制乙烯或蒸气转化制合成气，可作为工业、民用、内燃机燃料。其主要质量控制指标为蒸发残余物和硫含量等，有时也控制烯烃含量。液化石油气是一种易燃物质，空气中含量达到一定浓度范围时，遇明火即爆炸。

基于单片机的燃气报警器的设计

目录 摘要 (1) 关键词 (1) 1前言 (1) 1.1论文研究目的和意义 (2) 1.2燃气报警器的国内外现状 (2) 1.3本设计的主要任务 (2) 1.4方案论证 (3) 2系统设计 (4) 2.1硬件设计思路 (4) 2.2系统框图 (4) 3各个模块及功能 (6) 3.1CO传感器 (6) 3.1.1传感器的概述 (6) 3.1.2CO传感器的工作原理 (7) 3.2温度补偿电路 (8) 3.2.1电桥式温度补偿电路 (8) 3.2.2OP07低噪声高精度运算放大器 (9) 3.3A/D转换模块 (10) 3.3.1ADC0809的介绍 (10) 3.3.2ADC0809的工作过程 (11) 3.3.3ADC0809的引脚及其功能 (12) 3.3.4ADC0809芯片的性能特点 (12) 3.4单片机AT89C51 (13)

3.4.1AT89C51简介 (13) 3.4.2AT89C51的功能特性概述 (13) 3.4.3管脚说明 (14) 3.4.4AT89C51的主要性能参数 (16) 3.5光电隔离控制电路 (16) 3.5.1使用光电控制电路的背景原因 (16) 3.5.2光电隔离概述 (16) 3.5.3光电隔离电路工作过程 (16) 3.5.4光电耦合器 (18) 3.5.5继电器概述 (18) 3.6声光报警单元 (19) 4软件设计 (20) 4.1软件设计总流程图 (20) 4.2数据处理 (21) 4.2.1传感器的非线性信号处理 (22) 4.2.2数据处理步骤 (22) 4.3A/D转换控制设计流程 (23) 4.4光电隔离电路程度设计流程图 (24) 4.5报警电路的控制程序设计流程图 (25) 总结 (25) 参考文献 (26) 致谢 (27) 附录 (28) 基于单片机的燃气报警器设计 摘要：本设计是基于单片机的燃气报警器。利用半导体式CO气体传感器，将空气中CO气体的浓度转换成为模拟电压输出，然后通过ADC0809进行A/D转换，将模拟电压信号转换成为数字

基于51单片机室内煤气及天然气泄漏警报器的设计——毕业设计说明书

南京理工大学 毕业设计说明书(论文) 作者: 学号： 学院(系):电子工程与光电技术学院 专业: 电子信息工程 题目: 基于51单片机室内煤气，天然气泄漏警 报器的设计 指导者： (姓名) (专业技术职务) 评阅者： (姓名) (专业技术职务) 2012 年 6 月

随着天然气的大量使用,每一座居民大楼都被天然气所“笼罩”。天然气的普及给公共生活带来了方便,减少了城市的污染,提高了生活质量和效率,但是同时,天然气也是潜在的“危险品”,一旦发生大面积泄漏,处置不及时就可能引发大爆炸,给居民的生命财产安全带来巨大的威胁。面对燃气泄漏而造成的种种事故威胁，我们需要一个解决办法。使用天然气报警器是对付燃气无形杀手的重要手段之一。 本论文以半导体气敏传感器和单片机技术为核心设计的气体报警器可实现声光报警功能，是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的气体报警器，具有一定的实用价值。 其中选用MQ-2传感器实现对气体的检测，具有灵敏度高、响应快、抗干扰能力强等优点，而且价格低廉，使用寿命长。经AT89C51单片机处理，并对处理后的数据进行分析，是否大于或等于某个预设值(也就是报警限)，如果大于则会自动启动报警电路发出报警声音，反之则为正常状态，而且在此设计中我们通过DS18B20温度传感器和AT89C51单片机进行连接，将温度信号转换成单片机可识别的数字信号，经过单片机处理并对其进行分析，最终将温度还有气体的浓度显示在LED的显示管中。 关键词气敏传感器报警器单片机温度传感器

Title Design of indoor gas & natural gas alarm based on 51 microcontroller Abstract With the wide use of natural gas, each residential towers were "enveloped" by the gas. The popularity of natural gas to public life brought convenient, reduce the city's pollution and improve the life quality and efficiency, but at the same time, natural gas is also potential "dangerous", once produce large leak, disposal not timely could trigger, the big bang to people's life and property safety brought great threat. Facing the gas leak all kinds of accidents caused by threats, we need a solution. Use of natural gas alarm is deal with gas invisible killer one of the important means. This papers to the semiconductor gas sensors and single chip microcomputer as the core design can realize the gas alarm sound-light alarm functions, is a kind of simple structure, stable performance, easy to use, inexpensive and intelligent gas alarm, has certain practical value. Among them we choose MQ-2 of gas detection sensor, it has a high sensitivity, fast response, strong anti-jamming capability etc, and the price is low, service life long. by AT89C51 for processing the data and analysis, whether is equal to or greater than the a default value (that is, the alarm limit), if beyond the limit than it will automatically start alarm circuit warning voice, otherwise conversely for normal state.In this design, we connected DS18B20 temperature sensor and the AT89C51 micr- ocontroller ,it turns the temperature signals into the digital signal which the microcontroller can identify. Finally the temperature of gas will be displayed on the LED display tube.