基于单片机的特殊场所易燃气体探测预警器的设计
摘要：自2003年国家电力监管委员会成立以来，我国电力行业得到迅速发展，特别是传统的火电，随着经济的好转，工业及家庭用电量大幅度升高，火电规模也在随之增长，各个火电厂都有自己的运输车队和储备油库。而且随着经济的快速发展，各地的私家车数量也在稳步上升。加油站,油库,燃油运输已经与人们生活密不可分,但是在我国某些地区,燃油运输,储存存在不达标的情况,监控设备落后,老化。最近接连不断的企业爆炸事故说明了存在了非常严重的安全隐患，就像一个大炸弹一样时时刻刻的对人们生命财产造成威胁。就目前情况而言，研制新的性能强大、效率高、安全的易燃气体传感器迫在眉睫。此次设计的基于单片机的特殊场所易燃气体探测预警器是根据实际工作生活而设计，可以监测某些高危区域的易燃气体在空气中的含量，当易燃气体泄漏达到设定值时会发出警报。在某些特定场所需要排气的也可同时打开排气设施,及时排除易燃性气体,这款探测预警器具有很好的发展前景。
AT89S52单片机为本设计的关键部件,对被监测气体进行监控并快速做出设定动作。在TGS-813传感器具有寿命长，成本低，安装简单。与此同时，所设计的可燃气体检测和早期警告装置具有操作简单，实用性强和高安全性的特点，可广泛应用在油库，工业现场等特殊场和易燃性气体的探测预警。
在本设计的基础上，部分零件替换允许更大的功能。可以改变传感器以检测其他气体，或者它们可以被转换成火灾警报。此外，还可以增加水源，在火灾警报的情况下，自动喷水灭火，以确保安全。所以,本设计的思想对同类产品研究和发展具有深远的意义。
关键词： 早期预警装置;可燃性气体;单片机;气体传感器
A special place flammable gas detecting and warning device based on single chip microcomputer
Abstract: along with the rapid economic development, the number of private cars in China is also rising steadily, followed by a substantial increase in the amount of oil.Gas stations, oil depots and fuel oil transportation have been inseparable from people's life. However, in some areas of China, fuel oil transportation and storage are not up to standard, and the monitoring equipment is backward and aging.There are serious security risks, posing a serious threat to the safety of people's lives and property.Therefore, it is imperative to develop a new, efficient and convenient high performance flammable gas detection and warning device.This design of flammable gas detection warning device can detect methane, CO and other flammable gas in the air, real-time display concentration value, when the detected gas concentration reaches a predetermined value, can be issued an alarm.In some specific places need to exhaust can also be opened at the same time exhaust facilities, the timely elimination of flammable gas, this detection early warning appliance has a good prospect for development.
The design of AT89S52 micro controller as the core components, flammable gas detection and alarm and automatic response.The tgs-813 sensor has the advantages of long life, low cost and simple installation.At the same time, the design of flammable gas detection and warning device has the characteristics of simple operation, strong practicability, high safety, can be widely used in oil depot, industrial site and other special occasions flammable gas detection and warning.
Based on the idea of this design, parts can be replaced to achieve greater function.Replace the sensor, which can detect other gases, or it can be modified into a fire alarm.Also can increase the water source, when appears the fire alarm automatically sprinkler, in order to guarantee the safety.Therefore, the design of the idea of the same kind of product research and development has far-reaching significance.
Keywords:Early warning; Flammable gas; Single chip microcomputer; Gas sensor
目录
第一章 绪论 4
1.1 易燃气体探测预警器研究的背景及意义 4
1.2 国内外研究现状 4
1.3本课题研究的主要内容 5
第二章 监测预警系统的总体设计 6
2.1监测预警系统的总体设计思路 6
2.2模块 6
2.3传感器 7
2.4 单片机 10
第三章 监测预警系统的硬件设计 14
3.1单片机电路 14
3.2前置放大电路 16
3.3 A/D转换电路 17
3.4 复位电路 19
3.5 系统时钟电路 19
3.6 显示电路 20
3.7 声音报警电路和控制电路 21
3.8 键盘按键电路 21
第四章 监测预警系统的软件设计 23
4.1 概述 23
4.2 主程序流程设计 23
4.3 线性化处理子程序 25
4.4 A/D转换子程序 26
4.5按键子程序 27
4.6 十六进制转十进制子程序 28
4.7中断子程序 30
4.8 显示子程序 31
4.9延时子程序 34
第五章 总结与致谢 36
总结 36
致谢 36
附录一 参考文献 37
附录二 外文文献 38
附录三 系统图表 42
1.监测预警系统的模块总图 42
2.单片机电路总图 43
3.TLV2544电路连接图 44
4.主程序流程图 45
5.线性化设计流程图 46
6.按键子程序流程图 47
7.十六进制转十进制子程序流程图 48
8.T0中断子程序流程图 49
9.显示子程序流程图 50
附录四 程序清单 51
1.主程序： 51
2.动态显示子程序： 52
3.A/D转换子程序： 53
4.十六进制转化十进制子程序： 55
5.延时子程序： 56
第一章绪论
1.1 易燃气体探测预警器研究的背景及意义
自2003年国家电力监管委员会成立以来，我国电力行业得到迅速发展，特别是传统的火电，随着经济的好转，工业及家庭用电量大幅度升高，火电规模也在随之增长，各个火电厂都有自己的运输车队和储备油库。而且随着经济的快速发展，各地的私家车数量也在稳步上升。加油站,油库,燃油运输已经与人们生活密不可分,但是在我国某些地区,燃油运输,储存存在不达标的情况,监控设备落后。在气体泄漏后，扩大事故危害范围,加重事故产生的伤害。
在实际使用过程中使用不当和缺乏保养,探测预警器形同虚设,很难承担相应的任务要求。针对这一现象，国家质量监督检验检疫总局于2011年6月14日批准了新的验证程序JJG693-2011《可燃气体检测报警》。
1.2 国内外研究现状
从上世纪30年代始，国外一直在致力于气体传感器研究与开发，根据统计数据，96年至02年，美国相关的年平均增长率为27%至30%。
自20世纪70年代以来，我国凭借雄厚的工业基础和国外悠久的历史经验，传感器相关行业发展迅速，产品用途越发广泛，适用范围也日渐增多，以外国先进技术结合中国特色社会主义的优越性，我国传感器品质不断提高，逐渐走出国门。
一直到2019年，我国易燃气体探测预警器可分为家庭和特殊场所两种类别。
家庭易燃气体探测预警器
家庭易燃气体探测预警器用途宽广，厨房，过道，房间，酒店以及小门店都有其身影，在发生紧急情况时，家庭易燃气体探测预警器立马报警并作出反应，比如排气，打开灭火装置，释放灭火气体等等。
特殊场所易燃及有毒有害气体探测预警器
特殊场所可燃气体预警装置用于易燃气体和有毒和有害气体的警报只有探测探针之间的差异，根据不同的场所选择不同的探针。当事件发生时，特殊场所易燃及有毒有害气体探测预警器会立即作出预定反应并通知值班人员，避免造成更多的经济财产损失及造成人身伤害。最近，盐城化工爆炸使得国家开始清查企业，责令其更换设备安装合格的特殊场所易燃及有毒有害气体探测预警器。可见特殊场所易燃及有毒有害气体探测预警器的重要性。在电厂油库等特殊场所对于安全要求特别高，并且工作地点大多处于荒郊野外，留守值班人员少，距离消防队特别远，所以早期防火特别重要，这些现象使得相关的探测预警器责任重大，所以结合现实，本设计将研究一个符合工作需求的特殊场所易燃气体探测预警器。
1.3本课题研究的主要内容
本课题准备以单片机为核心设计易燃气体预警器，拟完成以下内容：
（1）确定系统，并对系统进行整体构造和结构设计。
（2）确定一个合适的传感器作为气体探测器，确定一个合适的单片机并完成电路设计。
（3）建立人机交互系统。
（4）系统软件编辑。
第二章监测预警系统的总体设计
2.1监测预警系统的总体设计思路
首先，构造出一个基本的完整的结构框图并通过分析各个传感器的优缺点及其性能确定一个实用可靠的传感器。要求能够在烟雾浓，高温度等恶劣情况下继续完成环境监测的工作，不至于出现故障。由于各个单位的实际情况不同，所以要求能尽可能实现通用，比如通过更换探头而达到检测不同类型气体的功能，而本身不做较大改变，不需要更换传感器。单片机作为本次设计的核心部件，在确定传感器后，通过剖析对比不同的单片机，最终确定一个符合设计要求的单片机。
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