气体测量系统设计和实现 环境工程管理专业.docx

《气体测量系统设计和实现 环境工程管理专业.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《气体测量系统设计和实现 环境工程管理专业.docx（35页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、毕业设计说明书（论文）中文摘要现代科技技术水平在日益发展中，一些燃气的使用已经逐步普及起来，在提高了人们生活水准的同时，也导致人类针对生活品质有了一定的追求并且想要改善生活的环境，同时造成了一些风险发生，这之中的CO的危害是最大的，对于这个现象，进行对燃气的泄露的检验进行研发。这个课题运用的对于气体的报警装置是以单片机为主题，气体的传播感应装置以及对其数据的转换的芯片等装置的连接起来，经过单片机进行运作，并对处理后的数据进行分析，查看其和设定的气体的浓度值是否超过了，如果超过了就能够自动开启报警装置，反之则不会报警。这个系统的运用很简单快捷、检测的准确度高，能够拥有一定程度的市场的价值以及进行

2、研究的意义。关键词单机气体的传感装置报警装置PCF8591毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleGaSmeasurementSyStemdesignAbstractWiththerapiddevelopmentofeconomiclevelandscienceandtechnology,liquefiedpetroleumgas,gas,andnaturalgashaveenteredordinaryhouseholds.Whileimprovingpeopleslivingstandards,peoplehavepaidmoreandmoreattentiontotheimprovemen

3、toftheirqualityoflifeandlivingenvironment.Peoplehavebroughtcertainpotentialdangers,amongwhichcarbonmonoxideisthemostimportantsourceofdanger.Tosolvethisproblem,aflammablegasdetectionsystemisproposed.ThedesigngasalarmadoptsSTC89C52single-chipmicrocomputerasthemaincontrol.TheMQ-2gassensorisconnectedwit

4、hthePCF8591A/Danalog-to-digitalconversionchip.Theanalogsignalisconvertedintoadigitalsignalandtransmittedtothesingle-chipmicrocomputer.ItisprocessedbytheSTC89C52single-chipmicrocomputerandprocessed.Thedataisanalyzedtoseeifitisgreaterthanthesetgasconcentrationvalue.Ifitis,itwillautomaticallystarttheal

5、armcircuittosendanalarmsound,otherwiseitwillnotalarm.Thesystemiseasytooperate,sensitivetodetectionandcost-effective,andhascertainmarketapplicationvalueandresearchsignificance.KeywordsSinglechipGassensorAlarmPCF85911.1 课题背景及其意义41.2 国内外的研究状况41.3 本文的主要研究内容及论文结构安排52.1 控制方案的确定62.2 控制方式的选择62.2.1 主控芯片的选择62

6、.2.2 声音报警电路方案的选择72.2.3 显示方案的选择72.2.4 A/D采样芯片的选择83.1 系统的功能分析及体系结构设计103.1.1 系统功能分析103.1.2 系统总体结构103.2 模块电路的设计103.2.1 STC89C52单片机核心系统电路设计103.2.2 5V电源电路设计133.2.3 1.CD1602液晶显示模块电路设计143.2.4 按键电路设计163.2.5 蜂鸣器报警电路（低电平有效）设计173.2.6 1.ED信号指示灯电路设计173.2.7 MQ-2甲烷Co气体传感器模块电路设计183.2.8 PCF859IA/D采样电路设计214.1 编程语言选择22

7、4.2 单片机程序开发环境234.3 KeiIuVision4软件开发流程244.4 STC-ISP-15xx-v6.85p程序烧录软件介绍254.5 PL2303串口程序烧写模块介绍264.6 程序流程图275.1 电路焊接295.2 系统调试305.2.1 系统程序调试305.2.2 硬件测试305.3 实物测试31结论32致谢错误!未定义书签。参考文献34第一章绪论1.1 课题背景及其意义安全上的有关问题对于一个家庭来说是个不能忽视的问题。想要减少和删除各种因燃气而产生的一些损害，许多生产的工厂和人们选择一种合适的屋子里面煤气泄露时能够报警的装置是必要的。因此，预防CO中毒以及爆炸一定要

8、由我们去面对这个现象。煤气泄漏报警器正在被引入各个国家的家庭，因为它尺寸小，稳定性高，易携带，检测率高以及较低的成本。家用的煤气泄露的报警器作为气体检测仪器，具有高检测精度，可防止由于过量泄漏而造成人员与财产损失，一般由声音光照报警、转换模块报警、排出气体、发射信号等组成。通常由泄漏的具体量来导致什么光亮的调节和报警器响不响等。因为要求的这种警报器需要一些比较小的体积、比较高的精准度等等。所以，传统报警器不能满足人们的期望了，所以人们经常使用52系列的单片机来进行气体报警。针对人们经常使用的报警的装置，主要就是用单片机进行主要的掌控，用其他的一些模块进行分支的掌控。这种报警器在日常人们的生活中

9、，发挥的作用都是很重要的，因此实时进行精准掌控周边的工作状况等等可以点燃的气体，一些有毒的具有危害的气体泄露出去，保护人们的生命安全以及财产不被损失。1.2 国内外的研究状况针对气体进行检测并且报警的工具是高新技术的领域，一个用人们的日常生活作为基础的进行生产的相关的产品，主要有检验气体的探测装置、传播信息的装置、控制的装置、报警的装置、刨析的装置，这些是传播感应，由刨析、自动的掌控机制、单片机操作说明、传播数据、进行管理分析等综合的一种技术水平的利用。早在20世纪60年代，日本就已经开发并且完成了首台具有真正价值的有关室内的煤气泄露的报警装置，并将其改良之后的产品推向市场，经过改善之后，这种

10、产品可以装在浴室或者是利用一些有关的掌控技术，严格对其进行掌控防止泄露。我国的有关煤气泄露的报警装置的研究开始的较晚，厂家的芯片数量等有关价格的原因导致我国内部的有关这种燃气等泄露进行报警装置的开发太晚，然而现在的时代在发展，科技也在进步，特别是经历了改革开放之后的新中国，在我国正确的方针之下，我国研发出的报警装置已经有了很大的进展，许多技术已经超越了国外。然而目前我国的相关领域所占的市场份额还不够，很难在国内找到成熟的装置，只在报纸上出现了一些科技性并不强的报道。虽然现在市场上也出现了少量产品。不过也存在很多问题，对于预防这些煤气的泄露的危险意识还很薄弱，对于产品的研发还不够重视，目前我国的

11、产品正处在一个尴尬的局面。1.3 本文的主要研究内容及论文结构安排第1章.主要介绍本设计的课题背景及国内外研究现状；第2章.主要说明系统方案的选择；第3章.主要介绍硬件电路的组成和使用；第4章.主要介绍软件设计；第5章.主要介绍硬件调试。第二章方案的设计与论证2.1控制方案的确定本设计由STC89C52单片机电路+LCD1602液晶显示电路+A/D采样PCF8591电路+蜂鸣器报警电路+LED指示灯电路+按键电路+MQ-2煤气传感器电路+电源电路组成。2.2控制方式的选择2.2.1主控芯片的选择方案一运用可以进行变成的逻辑的器件作为控制的中心，这种控制器可以完成很多复杂的功能、其规模巨大、占用

12、体积较小、稳定性能较强、含有的资源较全面、能够延展出许多新的功能。运用共同输入并且输出的办法，增加系统进行处理的速度，使之适用当作大规模进行控制的核心。然而这个系统并不需要特别繁琐的用途，针对其对于数据的处理等要求较低。由经济利用的角度来说，这个方案并不使用。方案二运用ST企业的单片机用作主要控制的及其，这个控制器的功能的消耗比较低。消耗的功率比较低，本金又比较少，所以符合这个项目的需求。方案三运用单片机的芯片掌控这是美国的一家仪器公司推出的，这种联合处理信号的装置消耗的能源很低，适合用作本项目，这特别是对于实践中生产的一些需求，他可以把很多方面的内容都集合在同一个芯片中，用这种方式来解决。这

13、个机器的耗能比较低、体积很小、使用方便，已经广泛用在了很多领域中去了，有效的提升了经济方面的获益。然而其成本太高，故舍弃。故选择方案二。图2.1主控芯片2.2.2声音报警电路方案的选择方案一运用声音合成的芯片进行报警，因为它需要进行扩充一些启动的电路等而且它本身的操作比较复杂，也不太稳定。基于以上考虑，所以放弃了此方案。方案二采用蜂鸣器进行报警，结构单一性能强大，需要的资金比较少，所以方案二适合。方案三运用音乐的片段作为一个体系的门铃的模块，这个比较简单，通过内在一些振荡的电路，再加上连接一些小的比较独立的零件进行操作，就能够发出各种不同的音乐。现在被广泛运用在一些玩具上面或者是家里使用的门铃

14、等等。其具有电路简单，成本低廉等优点。故选择方案二。2.2.3显示方案的选择方案一运用LED的数码动态的装置进行扫描,其价格中规中矩,用作显示一些数字特别适合,运用动态扫描的办法使其和单片机进行连接，即使占用的线比较少，电路比较单一，但是性价比比较高。然而，数码管显示的数据有限，本设计显示的数据较多，故舍弃。方案二运用点阵的数码管进行显示，这种是由发光的二极管组成的，一共有八行八列，如果用来显示文字的内容是特别合适的，如果将其用作显示数字就会导致特别浪费，并且价格也会比较昂贵，因此不将其作为一种显示来用。方案三1.CD的液晶显示屏幕，它是被单片机驱动的，所以主要用来显示一些文字、图案等等,用它

15、来显示，能够展示比较多的内容，同时又比较美观，这种显示屏的程序比较单一，价格低廉，所以运用这种方式。采用这种显示屏，其显示的能力比较强，里面有192个字符，可以显示很多字符等，并且耗能比较低。故选择方案三。图2.2LCD2602模块正面图2.3LCD2602模块反面2.2.4A/D采样芯片的选择方案一采用ADC0832芯片。这种芯片是美国一家公司生产出来的，这是一种具有8位分辨效率的两个通道进行相互转换的芯片。因为他的体积比较小，能够容纳的数据比较丰富，性价比比较高被很多单片机的喜爱者以及公司迎合，普及率己经很高了。方案二采用PCF8591芯片。本系统选择PCF8591作为A/D采样芯片。它是由单片机集成的,独立供应电、耗能比较低，获取数据比较快。根据性价比，选择方案二。第三章硬件电路的设计3.1 系统的功能分析及体系结构设计3.1.1 系统功能分析本设计由STC89C52单片机电路+LCD1602液晶显示电路+A/D采样PCF8591电路+蜂鸣器报警电路+LED指示灯电路+按键电路+MQ-2煤气传感器电路+电源电路组成。(I)LCD1602液晶实时显示当前的煤气浓度显示。(2)当浓度020ppm时，绿灯亮，当浓度达到20PPm到设置值时，黄灯亮，当浓度超过设置值时，红灯亮。(3)可