项目实施任务书
抽油烟机与气敏传感器
项目描述
观察抽油烟机控制板，剖析控制板，分析气敏传感器检测电路模块和控制流程。要求：
1.每2人1组
2.填写器件清单表
3.绘制系统方框图
4.描述控制策略
目标：
通过本次任务，要求学员能够：
5.掌握气敏传感器的工作原理；
6.了解气敏传感器的特性；
7.掌握气敏传感器的测量电路
8.掌握气敏传感器在智能抽油烟机中的作用；
9.加强创新意识
项目资讯
10.接触燃烧式气敏元件的检测原理是什么？通常检测哪些气体？
11.金属氧化物半导体气敏元件的检测原理是什么？
12.金属氧化物半导体气敏元件的灵敏度的表示方法。
13.电阻比灵敏度的具体含义。
14.气体分离度的具体含义。
15.输出电压比灵敏度的具体含义。
16.气敏元件的分辨率含义。
17.气敏元件的响应时间。
18.气敏元件的加热电阻和加热功率。
19.气敏元件的恢复时间。
20.气敏元件的初期稳定时间。
21.直热式气敏元件为什么现已很少使用？
22.中间温度定律的具体描述。
23.旁热式SnO2气敏元件的外形、结构和符号。
24.气敏传感器对电源电路的要求是什么？
25.气敏传感器应用电路有哪些辅助电路？为什么？
项目准备一、抽油烟机电路原理图
查看电路原理图，熟悉主要模块和器件。
二、仪表与工具
准备好以下仪表与工具：
（1）仪表：万用表。
（2）工具：螺丝刀等。
三、教学材料
（1）教材：《传感器技术及其工程应用》
（2）教学资源：电子教材、教学课件、引导文等
项目剖析
一、气敏传感器辨识
1）根据实物判别气敏传感器的类别
2）参数测量
3）封装及管脚布置
二、检测电路分析
1）电路模块分布
2）预热电路及延时电路
3）延时抽风电路
4）灵敏度调节电路
5）报警电路
6）驱动电路
三、智能抽油烟机控制策略
1）延时开与延时关
2）开机判断
3）关机判断
总结与提高
一、自我总结
1. 请总结你在整个任务完成过程中做得好的是什么？还有什么不足？有何打算？
2. 你在整个任务完成过程中出现了哪些问题？你是如何解决的？你还有什么问题不能解决？
二、拓展提高
1、通过查找资料等方式，了解气敏传感器在其他家电中的应用。
2、小组讨论，分析利用单片机实施控制的电路框图。
考核与评价
1．自我评价
个人签字：日期：2．组长评价
组长签字：日期：3．教师评价
教师签字：日期：
摘要 本设计采用单片机和酒敏传感器为主要核心器件，酒精检测仪是通过电压频率转换将酒敏传感器传出的电压值转换成数字量，经单片机系统对传感器输出的非线性进行查表式校正、译码后，用软件将被测量的最大值保留并最终显示。着重介绍了该仪器的工作原理及性能特点。 本文介绍了气敏传感器检测气体的工作原理，详细讲述了系统的组成、原理和检测方法。系统采用硬件兼软件对测量过程及测量结果进行处理。与传统的检测技术相比，此种传感器检测装置有结构简单、新颖、易于实现的特点。 【关键词】 酒精检测仪8039单片机非线性校正酒敏传感器
目录 一.设计目的 (1) 1.1设计背景 (1) 二.设计任务与要求 (1) 2.1设计任务 (1) 2.2 设计要求 (3) 三.设计步骤及原理分析 (3) 3.1设计方法 (3) 3.2设计步骤 (4) 3.3设计原理分析 (5) 四.课程设计小结与体会 (7) 五. 参考文献 (8)
一.设计目的 各行各业的工作，例如机动车驾驶员酗酒后开车以及从事危险工作行业的人员酗酒后操作，都会造成严重的事故。用简便、准确、卫生的检测仪器进行检测，对违章饮酒者进行重罚，促使每个人增强遵章守纪的意识，消除隐患，对减少因酗酒造成的事故具有很大的意义。根据人呼出气体中乙醇的含量来确定酗酒的标准，从医学的角度看是可行的。人体摄入乙醇越多，血液中乙醇的溶解量就越大，从肺部呼出气体中乙醇的含量就越高。根据医学上对人饮酒的血醇含量的试验结果进行分析就可以确定酗酒的标准。而酒精的即时检测，有助于社会各方面的安全，特别是交通的安全。 二.设计任务与要求 2.1设计任务 系统的设计要求考虑到方方面面。本系统各个重要方面，如两个方面： 1.呼出气体的测量方法 对人呼出气体的测量不同于对其它气体的测量。因为人呼出一口气的时间仅一秒种左右，而且传感器感受到的乙醇气体浓度有一个从低到高再到低的过程，在这个过程中，浓度有一个最大值。 2.数据的显示方法 如果采用即时显示，检测者在短短的一秒钟内既要观察被检 1
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。
气敏传感器及其工作原理 指导老师：雷家珩 汇报者：周华 汇报时间：2011.11.2
目录 ?气敏传感器定义 ?气敏传感器分类 ?气敏传感器工作原理 ?气敏传感器的应用 ?气敏传感器研究现状与发展趋势 ?参考文献
1 气敏传感器定义 气敏传感器是一种将检测到的气体成份和浓度转换为电信号的传感器。它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；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。
2 气敏传感器分类半导体式气敏传感器 气敏传感器 绝缘体气敏传感器 电化学气敏传感器 光干涉式气敏传感器 热传导式气敏传感器 红外线吸收散式气敏传感 器电阻型 非电阻型接触燃烧式型电容式恒电位电解式伽伐尼电池式
3 气敏传感器工作原理 3.1 半导体气敏传感器工作原理 ●半导体气敏传感器(见图1,2)由气敏部分、加热丝及防爆网 等构成,它是在气敏部分的SnO 2、Fe 2 O 2 、ZnO 2 等金属氧化物中添 加Pt、Pd等敏化剂的传感器。 ●半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体(主要是金属氧化物)表面接触时,产生的电导率等物性变化来检测气体。半导体气敏器件被加热到稳定状态下,当气体接触器件表面而被吸附时,吸附分子首先在表面自由地扩散(物理吸附) ,失去其运动能量,其间的一部分分子蒸发,残留分子产生热分解而固定在吸附处(化学吸附)。
这时,如果器件的功函数小于吸附分子的电子亲和力,则吸附分子将从器件夺取电子而变成负离子吸附。具有负离子吸附倾向 的气体有O 2和NO x ,称为氧化型气体或电子接收性气体。如果器件 的功函数大于吸附分子的离解能,吸附分子将向器件释放电子,而成为正离子吸附。具有这种正离子吸附倾向的气体有H 2 、CO、碳氢化合物和酒类等,称为还原型气体或电子供给性气体。 图1 半导体气敏传感器结构图图2 半导体气敏传感器的符号表示
传感器制作报告 基于气敏传感器的厨房火灾报警系统 摘要： 厨房是人们日常生活的重要活动场所之一。随着我国经济的飞速发展，厨房也经历了一场变革，许多市民家庭、酒楼饭店实现了厨房电气化，但同时也增加了火灾负荷。近年来因为厨房失火而造成的火灾频繁发生，不仅极大地影响了民众生活，对财产造成了极大破坏，更有可能危及人们的生命。厨房火灾的危害性不容轻视。本文基于以上考虑，通过基于气敏传感器的厨房火灾报警系统设计，旨在尽早提醒人们厨房火灾将要发生或已经发生，及早发现灾害，进行灭火措施的操作，避免火灾的发生，尽量减少其危害。该报警系统适用于一般家庭厨房、酒楼饭店较大型的厨房。 Abstract: Kitchen is one of the most important activity places in people’s life.Along with the rapid development of China's economy, kitchens are also experiencing a great change. While many families and restaurants are kitchen-electrification realized, the fire load are also increased. In recent years, fire happened in the kitchen occurs frequently, which not only greatly influence the public, leading to great loss of property, but alse endanger people's life. The damange of kitchen-fire can’t be ignored. According to the considerations mentioned above, the Design of Kitchen-fire Alarming System based on Gas Sensors, aims to alarm people the disaster of fire , trying to minus the damage. This alarming system is suitable for kitchens in normal families, as well as large kitchens in restaurants and hotels. 关键词： 厨房火灾气敏传感器报警系统 Key Words： Kitchen-Fire Gas Sensor Alarming System 一、绪论 火灾自动报警系统属于自动化范畴，是当前楼宇自动化的一个主要构成系统。其设置目的是为了防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全。火灾报警技术是预防火灾的一项基础工作，应用范围广泛。报警早，损失少，不仅对发生火灾的单位和个人具有重要作用，而且对公安消防监督机构及时扑灭火灾、减少人员伤亡和财产损失同样具有十分重要的现实意义。 二、设计思路 火灾自动报警系统主要由探测器（传感器）、报警器、排气装置三部分组成。探测器主要对是否有火灾发生进行判断，判断标准为火灾参数：烟雾浓度、有毒气体浓度、光、火焰辐射、温度等。 在确认火灾发生后，通过报警器产生信号，如声音、灯光等方式告知人已有火灾发生。 具体设计思路如下： （1）探测器
2.3 气敏、湿敏电阻传感器 2.3.1气敏电阻 在现代社会的生产和生活中，人们往往会接触到各种各样的气体，需要对它们进行检测 和控制。比如化工生产中气体成分的检测与控制；煤矿瓦斯浓度的检测与报警；环境污染情 况的监测；煤气泄漏：火灾报警；燃烧情况的检测与控制等等。气敏电阻传感器就是一种将 检测到的气体的成分和浓度转换为电信号的传感器。 1.气敏电阻的工作原理及其特性 气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变 化这一机理来进行检测的。人们发现某些氧化物半导体材料如SnO2、ZnO、Fe2O3、MgO、NiO、BaTiO3等都具有气敏效应。 以SnO2气敏元件为例，它是由0.1～10μm的晶体集合而成，这种晶体是作为N型半导 体而工作的。在正常情况下，是处于氧离子缺位的状态。当遇到离解能较小且易于失去电子 的可燃性气体分子时，电子从气体分子向半导体迁移，半导体的载流子浓度增加，因此电导 率增加。而对于P型半导体来说，它的晶格是阳离子缺位 状态，当遇到可燃性气体时其电导率则减小。 气敏电阻的温度特性如图2.26所示，图中纵坐标为 灵敏度，即由于电导率的变化所引起在负载上所得到的值 号电压。由曲线可以看出，SnO2在室温下虽能吸附气体， 但其电导率变化不大。但当温度增加后，电导率就发生较 大的变化，因此气敏元件在使用时需要加温。此外，在气 敏元件的材料中加入微量的铅、铂、金、银等元素以及一 些金属盐类催化剂可以获得低温时的灵敏度，也可增强对 图2.26 气敏电阻灵敏度与温度的关系气体种类的选择性。 2.常用的气敏电阻 气敏电阻根据加热的方式可分为直热式和旁热式两种，直热式消耗功率大，稳定性较差，故应用逐渐减少。旁热式性能稳定，消耗功率小，其结构上往往加有封压双层的不锈钢丝网 防爆，因此安全可靠，其应用面较广。 （1）氧化锌系气敏电阻 ZnO是属于N型金属氧化物半导体，也是一种应用较广泛的气敏器件。通过掺杂而获 得不同气体的选择性，如掺铂可对异丁烷、丙烷、乙烷等气体有较高的灵敏度，而掺钯则对氢、一氧化碳、甲烷，烟雾等有较高的灵敏度。ZnO气敏电阻的结构如图2.27所示。这种 气敏元件的结构特点是：在圆形基板上涂敷ZnO主体成分，当中加以隔膜层与催化剂分成 两层而制成。例如生活环境中的一氧化碳浓度达0.8～1.15 ml/L时，就会出现呼吸急促， 脉搏加快，甚至晕厥等状态，达1.84ml/L时则有在几分钟内死亡的危险，因此对一氧化碳 检测必须快而准。利用SnO2金属氧化物半导体气敏材料，通过对颗粒超微细化和掺杂工艺 制备SnO2纳米颗粒，并以此为基体掺杂一定催化剂，经适当烧结工艺进行表面修饰，制成 旁热式烧结型CO敏感元件，能够探测0.005%～0.5%范围的CO气体。
课程设计任务书 分院（系）信息学院专业测控技术与仪器学生姓名李东宾学号1003020223 设计题目气敏传感器及其应用——酒精测试仪 内容及要求： 1）根据AT89C51及其敏传感器，设计酒精测试仪。 2）能够显示吹入气体量的大小是否合格。 3）当酒精超标时有相应报警装置。 4）测量电路应包括A/D转换器、LCD及报警电路。 要求在课程设计报告中给出： 1）装置的结构和电路原理图。 2）调试过程，说明发现的向题及处理过程。 3）分析存在的问题。 4）收获与改进方案。 进度安排： 下达任务时间： 2012年12月10日 文件检索及方案设计： 2012年12月10日——16日 写报告、答辩、原理设计及仿真： 2013年1月7日——13日 指导教师（签字）： 年月日分院院长（签字）： 年月日
成绩评定表 学生姓名李东宾班级学号1003020223 专业测控技术与 仪器课程设计题目气敏传感器及其应 用——酒精测试仪 评 语 组长签字： 成绩 日期20 年月日
目录 1、引言 (4) 2、系统总体设计方案 (4) 3、系统硬件与软件设计 (5) 3.1、硬件 (5) 3.1.1、传感器选择 (5) 3.1.2、A/D转换器 (7) 3.1.3、 MCS-51系列单片 (10) 3.1.4、LED显示电路 (12) 3.1.5、键盘电路 (13) 3.1.6、报警电路 (13) 3.2、软件设计 (13) 3.2.1、主程序框图 (14) 3.2.2、数据采集子程序程序框图 (14) 3.2.3、报警子程序程序框图 (15) 4、主要器件清单： (16) 5、系统调试与测试结果： (16) 6、测量结果分析： (17) 7、总结： (17) 参考文献： (17)
气敏传感器的应用 摘要：介绍其敏传感器的现状和发展趋势。随着科技技术的发展，检测技术为重要的科技手段之一。随着微电子技术的发展和普及，传感器称为新的市场需求，对传感器的性能，用途日益有着新的要求和研究价值。 引言：随着科技的发展，针对围绕着生活和工业等周围的气体中的有害物质的测定，成为了一项重要的难题。其中其敏传感器为其中味重要的科研课题。目前的气敏传感器应用到气体探测器、烟雾报警器、虚拟嗅探犬、酒精浓度测试器等领域。 1.气敏传感器的主要特征 气敏传感器大致是为了检测气体成分和含量为目的研究的传感器。包括物理和化学方法。气敏传感器主要分为，：半导体型气敏传感器、电化学型气敏传感器、固体电解质气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器、光化学型气敏传感器、高分子气敏传感器等。还有红外吸收型、石英振荡型、光线型、热传导型、声表面波型、气体色谱法等。 电阻式半导体气敏元件是根据半导体接触到气体时其阻值的改变来检测气体的浓度；接触燃烧式气体传感器是基于强催化剂是气体在其表面燃烧时产生热量，使传感器温度上升；电容式传感器是利用敏感材料给付气体后其家电常数发生改变导致电容变化；电化学式气体传感器，主要利用两个电极之间的化学电位差，一个在气体中测量气体浓度，另一个固定的参比电极。红外吸收型传感器，当红外光通过待测气体时，这些气体分子对特定波长的红外光游戏手，其吸收关系服从朗伯比尔吸收定律，通过光强的变化测出气体的浓度。 气敏传感器的主要特征有稳定性、灵敏度、选择性、抗腐蚀性等特点。 稳定性主要表现在零点漂移区间漂移，一个传感器在连续工作条件下，每年零点漂移小于10%。灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比，主要取决于传感器结构所使用的技术。选择性也称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标其体重的能力。 2.气敏传感器的应用 SnO2是目前气敏传感器的广泛被利用的材料。它有灵敏度高，结构简单，体小质轻，坚固耐用等优点。SnO2 粉体的粒径大小,颗粒的形状、均匀性、稳定性都直接影响着制成的气敏器件的灵敏度、功耗、响应恢复特性及稳定性等重要参数。利用溶胶- 凝胶法合成SnO2 超微粒子主要以有机金属化合物为起始材料或以大批量有机试剂来制备SnO2 ,但有机金属 试剂较昂贵,给大量制备带来困难。因而通常是以廉价的SnCl4 为起始原料,加入少量溶胶形成助剂,促进其溶胶形式。溶胶- 凝胶法制备出粉体材料具有粒子分布均匀,纯度高,比表面积大,活性好,烧结温度低等优点。 但尽管SnO2 作为气敏材料日益受到重视,但由于其在应用中仍有一定缺陷,限制了它更为广泛的使用:低温条件下工作稳定性的控制;空气中湿度的影响;一些掺杂元素催化原理的探索;气敏特性测试手段的提高等等 3.纳米传感器及其在气敏传感器中的应用。纳米材料在气敏传感器的应用中有如下特点：①纳米固体材料具有庞大的界面,提供了大量气体通道,从而大大提高了灵敏度; ②工作温度大大降低; ③大大缩小了传感器的尺寸。 纳米传感器材料的发展展望。对于多壁碳纳米管制作的气敏传感器,虽然也可在室温下工作,但在复杂的气体环境中使传感器具有选择性却是一个亟待解决的问题。随着纳米技术的进一步发展,这些问题必将会被很好地解决,纳米传感器亦将获得巨大的发展。 4.气敏传感器的发展和展望 向多功能，低耗能，集成化方向发展。而且还有生物芯片的开发应用方面的展望，和应
酒精传感器开题报告 篇一：酒精检测系统开题报告 大学毕业设计（论文）开题报告 题目：基于单片机的酒精检测系统设计专业：电子信息工程指导教师：学院：信息学院学号： XX0 班级： XX08030302 姓名： 一、课题任务与目的 随着生活节奏的加快，城市机动车保有量越来越大，越来越多的人们选择开成出行，在此过程中，会有一些人出现酒后驾车的行为。酒后驾车十分危险，不仅对司机本人的生命安全造成极大威胁，一旦发生事故，对他人生命安全也是极大威胁。从理论上说，要判断是否是酒后驾驶，最准确的方法应该是检查驾驶人员血液中的酒精含量。血液中的酒精含量可以通过检查血液、呼气、唾液和小便得到。在违章处理或者公路交通例行检查中，最简单可行的方法是利用酒精测试系统检测驾驶人员呼气中的酒精浓度。本课题要求设计酒精检测系统，通过该系统检测司机口腔内酒精浓度，提示司机不要酒后驾车。 本次毕业设计的任务是完成单片机的酒精检测系统设计，通过查阅酒精浓度检测的相关资料，根据所需模块进行进一步分析确定所需模块的芯片。以测量浓度为目的做出完整合理的设计。利用酒精检测传感器检测司机口腔内的酒精
浓度，并通过显示器显示检测数值与当前时间。通过键盘设定酒精浓度报警数值，当检测的酒精浓度数值超过正常范围时发出报警信号，并且能够语音报出检测数值。 二、调研资料情况 通过调研单片机方面的资料，认识到使用单片机来检测酒精气体有以下优点：数据采集系统以单片机为控制核心，外围电路带有LED显示以及键盘响应电路，无需要其他计算机，用户就可以与之进行交互工作，完成数据采集、存储、计算、分析等。)系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。软件系统采用汇编语言，在兼顾实时性处理的同时也很方便地进行数据处理。测量精度高、响应时间快，能检测到ppm级的酒精气体浓度。 单片机还在工商、金融、科研、教育、国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。在我国推广使用单片机，具有特别重要的意义。它将有助于我国各行各业的技术改造和产品的更新换代。随着具有高速运算与数据处理能力的16位单片机的出现，单片机也开始渗透到数据处理的领域。 在国外单片机发展比较早，所以应用也比较广泛，主要在家庭装较贵重地方，银行，保险柜等应用比较多，在国内这方面发展也比较快，不管自己开发或是引进都有，在重要地方应用也比较多，现在越来越普及到平常化，未来的发展也会越来越被大众采用，单片机是工业控制领域内最理想
中北大学信息商务学院毕业设计开题报告 学生姓名：何强学号12050542X1 2 系别：自动控制系 专业：自动化 设计题目：气敏传感器信号采集系统设计指导教师:岳凤英
2016年3月30日
毕业设计开题报告 1．结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述： 文献综述 一、课题背景 随着工业化的发展，我们的生活及环境的污染迅速增加，环境中存在着各种有毒有害、易燃易爆气体，从家用液化石油气、城市煤气以及天然气到工业生产过程中产生的废气、交通工具中排放的各种气体都在不断地污染环境，影响我们的生存。 此外，我国燃气的变革及西气东输工程的进行，煤气或天然气已成为多数家庭的燃料。这些气体在带给人们能源、生产生活提供方便的同时，它们本身是有毒、易燃的化学物品，给燃气燃具用户深深埋下了火灾、中毒、爆炸的隐患[1]。一方面人类对各种有毒有害气体的承受能力是有限的，另一方面易燃易爆气体超过一定浓度，就可能引起火灾或爆炸，造成人身伤亡和财产损失。但是人的感官缺乏对各种有害气体的感知，特别是对有害气体浓度定量的判断能力，因而研制能够感知并判别气体的种类和测量气体浓度的仪器系统就变得尤为必要[2]。 传统的分析气体组分和浓度的方法是以色谱法为代表的各种化学计量方法，尽管其测量精度很高，但操作手续繁杂，实验周期长，无法对有毒、有害气体进行实时、连续、瞬时检测，而气体传感器则满足这种要求，并且在人们日常生活中对减少气体爆炸、火灾等事故已经发挥着越来越大的作用[3]。再者，计算机的普及和信息技术的迅猛发展，智能化被引入家庭，并迅速在世界各地发展起来。单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，其设计出的产品体积小、成本低、运用灵活、易于产品化、抗干扰能力强、适
《传感器原理及应用》 创新性应用课题研究报告 题目：基于气敏传感器的酒精测试系统学院：自动化工程学院 年级专业：2012级电子信息科学与技术 姓名：韩佳林、罗荣伟、于帅、孙建超任课教师：迟宗涛 2015年12月20 日
目录 1 绪论 (1) 1.1 呼吸气体酒精浓度检测报警仪开发背景 (4) 1.2呼吸气体酒精浓度检测报警仪的简介 (4) 1.3呼吸气体酒精浓度检测报警仪课程设计基本要求与设计简介 (5) 2 单片机最小系统介绍 (6) 2.1 STC89C52简介 (6) 2.2 复位电路介绍 (8) 2.3 晶振电路介绍 (9) 3 信号采集和AD转换过程的软硬件设计 (10) 3.1 MQ-3酒精浓度传感器模块简介 (10) 3.2 AD转换软硬件件设计 (11) 3.2.1 ADC0804简介 (11) 3.2.2 本设计中ADC0804外围硬件连接 (13) 3.2.3 本设计中AD转换软件实现 (14) 4 显示模块软硬件设计 (16) 4.1 LCD1602简介 (16) 4.2 本设计中LCD1602的硬件连接介绍 (17) 4.3 本设计中LCD1602的软件设计 (17) 4.3.1 本设计的液晶写命令子函数和写数据子函数程序分析 (17) 4.3.2 本设计中用到的液晶指令介绍 (19) 4.3.3 本设计中的字符串显示和数据实时更新的实现方法 (19) 5. 其它外围设备软硬件设计 (22) 5.1 报警电路软硬设计 (22) 5.1.1 硬件部分设计 (22) 5.1.2 软件部分设计 (22) 5.2 待机指示灯软硬件设计 (23) 5.2.1 硬件部分设计 (23) 5.2.2 软件部分设计 (23)
福建交通职业技术学院(教案)首页 班级： 09计控1、2班日期：2011年4月28日编号：10-1
课程：传感器原理及应用 10～11学年第_2_学期第 10 周 4 月 28日 教学内容备注 复习上节课内容： 一、气敏传感器 1、常见的气敏元件 见P30，表2-4。 气敏传感器是一种能将气体中的特定成分（浓度）检测出来，并将它转换成电信号的器件。气敏传感器一般用于环境监测和工业过程检测， 2、酒精气敏元件MQ-3 反复接通和断开S，分别测量元件A、B之间的电阻值变化；再在S接通的情况下，将内盛酒精的小瓶瓶口靠近传感器，观察电阻值的变化。 无酒精气体时：20MΩ高阻，有酒精气体时：0.5MΩ-1MΩ。 3、天然气报警器
课程：传感器原理及应用 10～11学年第_2_学期第 10 周 4 月 28日 教学内容备注 气敏传感器TGS109在空气中的电阻较大、电流较小、蜂鸣器不发声；当室内天然气浓度约为1%时，它的电阻较低，流经电路的电流较大（此时电流方向如图中箭头所示），可直接驱动蜂鸣器报警。 4、家用煤气报警器 由4部分组成： 稳压电源 煤气检测电路 振荡电路 报警输出电路 二、湿敏传感器 1、湿度的概念 见P35，绝对湿度、相对湿度、露点温度。 传感器一般有两类：电阻式湿敏传感器和电容式湿敏传感器。 2、湿敏电阻 湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。
课程：传感器原理及应用 10～11学年第_2_学期第 10 周 4 月 28日 教学内容备注 3、湿度报警器 功能：将婴儿尿湿报警器放在婴儿尿布下面，当婴儿撒尿时，能从喇叭里传出动听的音乐声，提醒妈妈快给婴儿换尿布。 报警器原理： 电路由三个单元电路所组成: (1)由湿敏传感器SM与VT1组成电子开关电路； (2)由555时基集成电路和阻容元件组成延时电路； (3)IC2为软封装音乐集成电路。 报警器所用元件比较少，制作简单，性能可靠，可用通用印制板进行焊接。外壳可选用成品音乐门铃进行改制，湿敏传感器则需自制，建议制作两个以上，交替使用，增加可靠性。 三极管VT1的基极与电源负极用导线与直径3.5CM的插座相连，将插座固定在音乐门铃外壳上。使用时将湿敏传感器的插头插入孔内即可。
基于单片机的气敏传感器测试系统 [摘要] 本文介绍一种新型的气敏传感器测试系统的设计方法。该系统基于具有语音处理功能的凌阳SPCE061A单片机，能同时进行多路传感器测试、过程控制，及用虚拟仪器完成数据处理，并能用语音直接播报测试结果，克服了目前气敏传感器人工操作测试带来的效率低、误差大、操作人员长时间工作等问题。 [关键词] 气敏传感器单片机语音播报 一、引言 气敏传感器是能够感知环境中某种气体及其浓度的一种敏感器件，它将气体成分、浓度等有关的信息转换成电信号，从而可以进行检测、监控、报警；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。目前，人们对气敏传感器的测试方法主要停留在用人工手动的方式来操作，开发出一种实用高效的智能化传感器测试装置是极为必要的。而语音信号是信息的又一主要载体，如果在这些测量场合能用语音直接报出结果，将给操作人员带来极大方便，下面就介绍一种具有新功能的新型的气敏传感器测试系统。 二、气敏传感器测量原理 作为气体敏感材料的半导体氧化物的气—电转换机理是：在不同气体中，半导体氧化物材料发生的氧化—还原反应不同，从而引起材料电导（电导与电阻互为倒数）的不同变化，使传感器分辨出被测气体。因此，只要能测量出已知气体中气体传感器电导的变化，就可测量出该气敏传感器的性能指标。气敏传感器的测试电路如图1所示，负载电阻R L串联在传感器中，串联回路施加工作电压V C，V F 为热丝两端加热电压。在洁净空气中，传感器的电阻R O较大，在负载电阻R L上的输出电压 图1 气敏传感器的测试电路 较小；当在待测气体中时，传感器的电阻 R O变得较小，则负载电阻R L上的输出电压较大，其电压值与V RL器件的电阻值R O之间的关系如下： R O= RL L RL C V R V V) ( 式中：为V C测量电压，一般为5V；V RL为负载电压；为R L负载电阻（已知）；R O为元件的电阻值。随着已知气体浓度不同，负载电压产生不同变化，传感器的元件阻值也会产生相应的变化，而根据不同气体环境下元件电阻的阻值，就可判断出该传感器的指标是否符合标准值。 三、系统硬件设计 气敏传感器测试系统如图2所示，由元件测试箱和PC微机两部分组成。元件测试箱主要
传感器工作原理及故障判断方法 概述 综合录井技术是在钻井过程中应用电子技术、计算机技术及分析技术，借助分析仪器进行各种石油地质、钻井工程及其它随钻信息的采集（收集）、分析处理，进而达到发现油气层、评价油气层和实时钻井监控目的的一项随钻石油勘探技术。应用综合录井技术可以为石油天然气勘探开发提供齐全、准确的第一性资料，是油气勘探开发技术系列的重要组成部分。 综合录井技术主要作用为随钻录井、实时钻井监控、随钻地质评价及随钻录井信息的处理和应用。 综合录井技术的特点有：录取参数多、采集精度高、资料连续性强、资料处理速度快、应用灵活、服务范围广等。 目前国际国内先进的综合录井仪参数的检测精度上有了大幅度的提高，也扩展了计算机系统功能，形成了随钻计算机实时监控和数据综合处理网络，部分综合录井仪还配套了随钻随测(MWD)系统，增加了远程传输等功能，实现了数据资源的共享。其原理框图见图1。 图1：综合录井仪基本结构图
1、传感器 亦称一次仪表，是将一种物理量转换为另一种物理量的设备。其输入信号为待测物理量，如温度、密度、压力、电阻率、距离等，输出信号为可以被二次仪表或计算机接收的物理量，如电流、电压、电阻等。传感器是综合录井仪的最基础部分，其工作性能的好坏直接影响着录井质量。 2、气体检测仪 气体检测仪主要包括烃类检测仪、非烃组分检测仪（或二氧化碳检测仪）等气体检测设备，以及脱气器、氢气发生器、空气压缩机等辅助设备。烃类检测仪主要是利用FID技术测量钻井液中的烃类气体含量；非烃组分检测仪是利用热导池鉴定器测量钻井液中CO2、H2等其它气体的含量。 3、计算机系统 随着计算机技术的发展及应用，目前综合录井仪的计算机系统不仅担负着参数的采集、处理、存储和输出的任务。其存储的资料还可以按照用户的要求，应用其它专用软件进行进一步处理，以完成地质勘探、钻井监控及其它录井目的。同时其联机系统已形成多用户的网络化计算机系统，实现多用户、网络化数据管理，具有携带近程或远程工作站的功能，以便于大型应用软件的使用和数据资源的共享。 4、输出设备 综合录井仪输出设备主要有显示器、记录仪、打印机、绘图仪等等。其用途是将计算机采集、处理的信息通过直观的方式呈现给用户以进行进一步的应用。
收稿日期:2006-04-16 收修改稿日期:2006-05-30 基于ARM 的高阻气敏传感器测试电路 潘国峰,刘兰普,孙以材,何 平 (河北工业大学,天津 300130) 摘要:将ARM7应用到气敏传感器中,利用其强大的数据计算处理能力及控制能力,结合气敏薄膜材料的高阻值特 点,设计出了显示气敏元件阻值及其所处气体浓度的测试电路。该电路以LPC2131实时监测电源电压,自动调整占空比,实现对温度的准确控制,并测量气敏薄膜的电阻。经气体浓度和元件阻值的校准后,电路可显示被测气体浓度,同时提供一个友好的用户界面,并具备报警功能,实现了智能气敏传感器的测量电路。完全满足气敏测试需要,电阻的测量精度达到±012%。 关键词:ARM ;高阻测量;气敏传感器中图分类号:TP212.6;TP216 文献标识码:A 文章编号:1002-1841(2006)10-0045-03 N e w Testing Circult B ased on ARM for H igh Eesistance G as Sensors PAN G uo 2feng ,LI U Lan 2pu ,S UN Y i 2cai ,HE Ping (H ebei U niversity of T echnology ,Tianjin 300130,China) Abstract :The increasingly popular ARM microprocess or was applied to the testing circuit for gas sens ors.C ombining the powerful data calculation and control capability of ARM with the high resistance characteristic of gas sensitive film ,the microprocess or LPC2131controls instantly power πs v oltage ,the functions of the circuit are controlling the gas sens ors w orking temperatures ,and measuring the re 2sistance of gas sensitive film.A fter calibration of relationship between the gas concentration and component resistance ,this circuit not on 2ly can display the gas sens or πs resistance and the tested gas concentration ,but als o can provide us with a user πs interface very friendly ,it fulfill the needs of gas sens or test perfectly ,the resistance measuement precision is 012%.K ey w ords :ARM ;high resistance test ;gas sens ors 0 引言 近些年来,我国的气敏传感器研究发展迅速,对气敏传感器的检测与应用也越来越普遍[1-3]。文中采用了当前普遍用于工业控制与测量中的具有ARM7内核的LPC2131,成功设计了高阻值气敏传感器测量电路。ARM7系列为低功耗32位微控制器,最适用于低价位、低功耗和高敏感器件的应用,它具有嵌入式在线仿真调试逻辑,非常低的功耗,能提供0.9MIPS/MH z 的3级流水线和冯?诺依曼结构。用带ARM7核的微处理器为核心构成的系统,可以大大简化主机电路和外围电路的设计,真正做到根据仪器、仪表的功能需求进行配置、裁剪、扩充和移植,以实现强实时和高可靠性[4]。1 气敏传感器的工作原理 气敏传感器以陶瓷管为框架,外覆一层敏感膜的材料,利用膜两端的镀金引脚进行测量。敏感膜的材料最常用的有金属氧化物、高分子聚合物材料和胶体敏感膜等。它的两个关键部分是加热电阻和气体敏感膜,其结构原理如图1所示。金电极连接气敏材料的两端,使其等效为一个阻值随外部待测气体浓度变化的电阻。当待测气体的浓度发生变化时,电阻阻值也相应发生变化[6],该电路即以测量气敏传感器的电阻值为基础,通过中心处理单元———带有ARM7内核的LPC2131,进行数据处理、误差补偿,经校准气体的浓度和元件的阻值后,间接得到气体的浓度值,将其输出到显示电路进行显示。 图1 气敏传感器结构原理 2 系统设计2.1 系统总体设计 系统共分为6个部分:电源电路、加热电路、传感器信号采集电路、中心处理电路、显示电路、电压转换电路。总体电路框图如图2所示。 图2 系统原理框图 2.2 电源电路 该系统为9V 单电源供电,但由于系统内各芯片工作电压 及对电源稳定性的要求不同,所以电源部分由几部分构成: (1)微控制器的工作电压为313V ,采用的AS1117进行电 2006年 第10期 仪表技术与传感器 Instrument T echnique and Sens or 2006 N o 110
第10章气敏传感器及其应用 在现代社会的生产和生活中，人们往往会接触到各种各样的气体，需要对它们进行检测和控制。比如化工生产中气体成分的检测与控制；煤矿瓦斯浓度的检测与报警；环境污染情况的监测；煤气泄漏：火灾报警；燃烧情况的检测与控制等等。 气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。它的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂（R11、R12）的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。 它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；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。 气敏传感器的实物如图10-1所示。 图10-1 气敏传感器实物图 10.1气敏电阻 气敏电阻就是一种将检测到的气体的成分和浓度转换为电信号的传感器。 10.1.1气敏传感器的工作原理 由于气体与人类的日常生活密切相关，对气体的检测已经是保护和改善生态居住环境不可缺少手段，气敏传感器发挥着极其重要的作用。例如生活环境中的一氧化碳浓度达0.8～1.15 ml/L时，就会出现呼吸急促，脉搏加快，甚至晕厥等状态，达1.84ml/L时则有在几分钟内死亡的危险，因此对一氧化碳检测必须快而准。 利用SnO2（氧化锡）金属氧化物半导体气敏材料，通过颗粒超微细化和掺杂工艺制备SnO2纳米颗粒，并以此为基体掺杂一定催化剂，经适当烧结工艺进行表面修饰，制成旁热式烧结型CO敏感元件，能够探测0.005%～0.5%范围的CO气体。还有许多易爆可燃气体、酒精气体、汽车尾气等有毒气体的进行探测的传感器。 常用的主要有接触燃烧式气体传感器、电化学气敏传感器和半导体气敏传感器等。接触燃烧式气体传感器的检测元件一般为铂金属丝（也可表面涂铂、钯等稀有金属催化层），使用时对铂丝通以电流，保持300℃～400℃的高温，此时若与可燃性气体接触，可燃性气体就会在稀有金属催化层上燃烧，因此铂丝的温度会上升，铂丝的电阻值也上升；通过测量铂
本科毕业设计（论文）开题报告 论文题目：基于单片机的火灾自动报警系统的设计与开发 学生姓名：舒伟学号：120706202 二级学院名称：电子信息学院专业：电子科学与技术 指导教师：金步平职称：研究员. 合作/企业教师：职称： 填表日期：2015年12 月23日
一、前言 1.1 选题背景及意义 随着科技的发展，越来越多的巨大的隐患由于工业生产和人们的日常生活而产生。为 了早期发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全，需要建立火灾自动 报警系统。 单片机及烟雾传感器是烟雾报警器系统的两大核心。单片机好比一个桥梁，联系着传 感器和报警电路设备。近几年来，单片机已逐步深入应用到工农业生产各部门及人们生活 的各个方面。各种类型的单片机也根据社会的需求而开发出来。单片机是器件级计算机系 统，实际上它是一个微控制器或微处理器。由于它功能齐全，体积小，成本低，因此它可 以应用到所有电子系统中。同样，它也可以广泛应用于报警技术领域，使各类报警装置的 功能更加完善，可靠性大大提高，以满足社会发展的需要。而传感器作为信息技术系统的“感官”器件，如果没有“感官”感受信息，或者“感官”迟钝，都难以形成高精度、高速度的控制系统。美国曾把二十世纪八十年代称为传感技术时代，日本更是把传感技术列为十大技术 之首。所以，根据报警器功能的需要，选择合适、精确、经济的烟雾传感器和单片机芯片 是至关重要的。在本论文中的最主要的设计是选STC89C52单片机和MQ-2半导体气体烟雾传感器为核心器件。 目前，现代建筑都会有选择地安装不同功能的烟雾自动报警系统。因为烟雾自动报警 系统是建筑物的神经系统，它能够感受、接收着发生火灾的早期信号并及时报警，发出警 报同时告知用户和周边居民。它就像是一个个称职的更夫，给居住、忙碌或是休息在家庭 中的人们以极大的安全感。在火灾的早期阶段，准确的探测到火情并迅速报警，对于及时 组织有序快速疏散、积极有效地控制火灾的蔓延、快速灭火和减少火灾对居住人群的损失 都具有重要的意义。 本次设计一个以STC89C52单片机为核心的火灾报警器可以实现声光报警、故障自诊断、浓度显示、报警限设置。是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化 的火灾报警器，具有一定的实用价值。 以下为主要实现的功能： 能够感知烟雾的浓度，到达一定的数值之后实现报警功能。 能够检测现场的温度，到达一定的数值之后实现报警功能。实现三极管驱动数码管显示当前采集模块烟物浓度和温度值功能。 实现两种报警方式可紧急报警方式和手动取消紧急报警方式。 实现可设置烟雾浓度和高温报警值功能，并在掉电情况下有掉电保存功能。 实现一旦检测到火宅释放的烟雾超过一定数值，即可进行蜂鸣器同步报警功能； 实现能够检测到温度的升高，当超过设定的报警温度时候，蜂鸣器也将产生报警功能。
检测技术大作业 机械工程学院2013 届 题目气敏传感器介绍与应用 学生姓名X X 学号200901XXXXXX 专业机械设计制造及其自动化 得分 任课老师X X
摘要： 气敏传感器是一种检测特定气体的传感器，用来检测气体类别、浓度和成分。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。 关键词：电阻型非电阻型有毒气体保护环境保证安全 ABSTRACT： Gas sensitive sensor is a kind of special gas detection, for the concentration and composition of gas detection, classification. It consists of semiconductor gas sensor, contact combustion type gas sensor and electrochemical gas sensors, which are used most semiconductor gas sensor. Keywords：Resistance type Non resistance Toxic gases Protect environment Ensure safety 一、气敏传感器的现状 国外，目前应用最广泛的是可燃性气体气敏元件传感器，已普及应用于气体泄漏检测和监控，从工厂企业到居民家庭，应用十分广泛。仅以用于安全保护家用燃气泄漏报警器为例，日本早在1980年1月开始实行安装城市煤气、液化石油气报警器法规，1986年5月日本通产省又实施了安全器具普及促进基本方针。美国目前已有6个州立法，规定家庭、公寓等都要安装CO报警器。报警器种类也相当繁多，有用于一般家庭、集体住宅、饮食餐店、医院、学校、工厂的各种气体报警器和系统，有单体分离型报警器、外部报警系统、集中监视系统、遮断连动系统、防止中毒报警防护系统等。结构型式有袖珍型便携式、手推式、固定式报警等；工业用固定式报警又有壁挂式、台放式、单台监控式、多路巡检式等。气体检测技术与计算机技术相结合，实现了智能化、多功能化。美国工业科学公司（ISC）一台携带式气体监控仪可实现4种气体监测，采用了统一的软件，只需要换气敏传感器，即可实现对特定气体监测。美国国际传感器技术（IST）公司应用一种“MegaCas"传感器和微程序控制单元，可检测100种以上毒性气体和可燃性气体，通过其“气体检索”功能扫描，能很快确定是哪一种气体。