基于单片机的气体检测系统设计..
- 格式:doc
- 大小:498.00 KB
- 文档页数:36
基于单片机的煤气泄漏检测与报警系统的设计煤气泄漏是一种危险的情况,可能导致火灾、爆炸或中毒等严重后果。
为了确保人们的生命财产安全,设计一个基于单片机的煤气泄漏检测与报警系统是非常必要的。
本设计基于传感器,将使用MQ-2传感器,该传感器具有灵敏度高、响应迅速等特点。
当煤气泄漏时,MQ-2传感器将感知到气体,并将此信息发送给单片机。
单片机将根据接收到的气体浓度数据做出相应的处理。
该系统的设计思路如下:1.硬件设计:系统的核心部分是单片机,我们选择使用8051系列的单片机。
除此之外,还需要一个MQ-2传感器、蜂鸣器、LCD显示屏以及一些电阻和电容等器件。
这些器件将通过连接线连接起来,形成一个完整的系统。
2.焊接:根据电路图,将电路中的各个元件依次焊接在PCB板上,并确保连接正确,没有错误。
3. 软件设计:使用Keil C编程软件对单片机进行编程。
首先,需要初始化单片机的IO端口和相关寄存器,以便与其他硬件设备进行通信。
然后,设置一个循环,在循环中,通过读取传感器的数据,判断是否有煤气泄漏。
如果检测到煤气泄漏,单片机将通过蜂鸣器发出警报,并将警报信息显示在LCD屏幕上。
该设计中,单片机起到了核心的控制和处理作用。
当煤气泄漏发生时,传感器将传递信息给单片机,单片机通过判断气体浓度是否超过设定的阈值来发出警报。
同时,蜂鸣器发出持续的警报声音,提醒人们注意煤气泄漏的危险。
LCD显示屏可以显示警报信息,方便人们了解具体的情况。
总之,基于单片机的煤气泄漏检测与报警系统利用了传感器的灵敏度和单片机的控制能力,有效地检测和报警煤气泄漏,保护人们的生命财产安全。
高等教育自学考试本科毕业论文基于单片机的气体检测系统设计考生姓名:准考证号:专业层次:院(系):指导教师:职称:重庆科技学院二O一三年九月十五日摘要本论文研究设计了一种用于公共场所及室内具有检测及超限报警功能的室内空气质量检测系统。
其设计方案基于89C51单片机,选择瑞士蒙巴波公司的CH20/S-10甲醛传感器和MQ-5气体传感器。
系统将传感器输出的4~20mA的标准信号通过以AD0832为核心的A/D转换电路调理后,经由单片机进行数据处理,最后由LCD显示甲醛浓度值。
文中详细介绍了数据采集子系统、数据处理过程以及数据显示子系统和报警电路的设计方法和过程。
系统对于采样地点超出规定的甲醛容许浓度和天然气规定浓度时采用三极管驱动的单音频报警电路提醒监测人员。
同时,操作人员对于具体报警点的上限值可以通过单片机编程进行设置。
另外,该系统对浓度信号进行了信号补偿等处理,减少了测量误差,因此,具有较高的测量精度,而且结构简单,性能优良。
本系统的量程为0-10ppm,精度为0.039ppm 。
关键词: 甲醛检测,天然气检测,AT89C52单片机ABSTRACTThis thesis design of a paper for public places and indoor testing and over-limit alarm functions with indoor air quality testing system. Its design is based on 89C51 single chip, with the choice of MQ-5 gas sensors and CH20/S-10 formaldehyde sensor from Switzerland mengbabo company. Sensor system will output 4 ~ 20mA standard signal through the core ADC0832 for A / D conversion circuit after conditioning, by the single-chip microcomputer for data processing, at last display the formaldehyde concentration on the LCD . The article detailed the data acquisition subsystem, data processing and data display and alarm system circuit design method and process. When the sampling sites when the formaldehyde and Natural gas concentration exceeded,To the single-transistor drive circuit audio alarm will sound the alarm,Testing staff to remind. At the same time,The concentration of formaldehyde, Can be set through the single-chip programming.In addition, the system signals a concentration compensation signal processing, a reduction of measurement error, therefore, have a high measurement accuracy, and simple structure, excellent performance. The range of the system for 0-10ppm, accuracy 0.039ppm.Keywords: Formaldehyde detection,Natural gas detection, AT89C52 single-chip目录摘要................................................................................................................................................................ I I ABSTRACT.. (III)1 绪论 (1)1.1 设计的意义 (1)1.2设计的内容 (1)1.3发展背景 (1)2总体方案设计 (3)2.1总体方案设计 (3)2.2总体电路概念图设计 (3)3 硬件设计 (4)3.1主控芯片AT89C52的设计 (4)3.2 传感器设计 (5)3.3 模数转换设计 (7)3.4 按键设计 (9)3.5 外围扩充存储器设计 (10)3.6 时钟芯片设计 (10)3.7 LCD显示器设计 (11)4 软件设计 (13)4.1 主程序模块设计 (13)4.2模数转换设计 (13)4.3按键模块设计 (13)4.4时钟模块设计 (14)4.5LCD显示模块设计 (15)5系统仿真 (16)5.1编译软件介绍 (16)5.2主程序 (16)结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)1 绪论1.1 设计的意义甲醛是一种无色,有强烈刺激性气味的气体。
基于单片机空气质量检测仪设计摘要随着我国经济的发展,人民生活水平的提高,人们对环境问题及健康问题日益重视,室内空气品质(IAQ)状况受到越来越多的关注。
人的一生中有三分之二的时间是在居室内度过的。
本文研究的室内便携式智能空气品质监测仪是以室内空气中有毒有害气体的监测监控为背景,是以STC工公司的一款8位超低功耗单片机STC90C51为控制核心,能够实现对室内温度,湿度,VOC气体的实时采集处理、显示、报警等功能。
仪器采用锂电池供电,具有良好的便携性和通用性,并且使用LCD1602点阵式液晶屏显示菜单,有良好的人机对话界面。
同时设计了声光报警系统,实现在参数超标时及时的报警。
室内智能空气品质监测仪体积小,功耗低,操作简单,适合应用于家庭和社区的医疗健康保健,能够实时知道室内空气的质量。
关键词:STC90C51,室内空气品质,LCD显示,温湿度,VOC气体BASED ON SINGLE CHIP MICROCOMPUTER AIRQUALITY TESTER DESIGNABSTRACTWe paid more attention to the environment and health problems especially, indoor air quality (IAQ) conditions with the development of the national economy and the improvement of people's living standard. In that, about two-thirds of people's life spent in the house. In this paper, Indoor Air Quality Portable Intelligent Monitor which will be studied in this paper, is on the background of toxic and harmful gases, and based on an STC 8-bit working ultra-low power MCU STC90C51 as control core. It can process, display, and alarm the real-time acquisition indoor temperature, humidity, VOC gas and so on.The instrument is powered by lithium batteries with a good portability and versatility. What’s more, it uses the LCD1602 dot matrix LCD screen to display menu, and has a good interactive interface. At the same time sound and light alarm system is designed to achieve a timely manner when the parameter level exceeds the limit. With the features of small size, low power consumption, operating easily, Indoor Air Quality Portable Intelligent Monitor is suitable for family and community health care for its real-time acquisition of indoor air quality.KEY WORDS:STC90C51, IAQ, LCD display, Temperature and humidity, VOC gas目录前言 (1)第1章本课题的主要研究内容、方法及总体设计 (3)§1.1 课题设计的内容 (3)§1.2课题设计的方法 (3)第2章空气质量检测仪的硬件设计 (5)§2.1 空气质量检测仪系统简介 (5)§2.1.1 系统硬件结构及原理 (5)§2.2 STC90C51单片机简介 (5)§2.2.1STC90C51主要性能参数: (6)§2.2.2时钟电路模块 (7)§2.2.3复位电路模块 (7)§2.3传感器的选用 (8)§2.3.1气体传感器 (8)§2.3.2温湿度传感器 (10)§2.4模数转换电路设计 (16)§2.5声光报警电路设计 (18)§2.6液晶显示电路设计 (18)§2.6.1LCD1602的基本参数及引脚功能 (19)§2.6.2LCD1602的指令说明及时序 (20)§2.6.31602LCD的RAM地址映射及标准字库表 (23)§2.6.4LCD1602的一般初始化过程 (24)§2.7按键电路设计 (25)§2.8电路电源设计 (25)§2.9本章小结 (26)第3章空气质量检测仪的软件设计 (27)§3.1 系统软件设计思路 (27)§3.1.1 编程语言的选择 (27)§3.1.2 软件功能需求 (27)§3.2软件模块设计 (28)§3.2.1主程序模块 (28)§3.2.2AD转换模块 (30)§3.2.3液晶显示模块 (30)§3.2.4声光报警模块 (30)§3.2.5按键模块 (30)§3.3本章小结 (31)第4章仿真调试 (32)§4.1系统硬件调试 (32)§4.1.1 常见的硬件故障 (32)§4.1.2硬件调试方法 (32)§4.2 系统软件调试 (33)§4.3本章小结 (34)结论 (35)§1主要结论 (35)§2展望 (35)参考文献 (37)致谢 (38)附录 (39)附录一 (39)附录二 (40)前言一、课题研究的目的及意义空气质量的好坏反映了空气污染程度,它是依据空气中污染物浓度的高低来判断的。
大连大学本科毕业论文设计开题报告题目:基于单片机的室内空气质量检测系统设计学院:信息工程学院专业:自动化年级:10级学号:10423078姓名:方瑶指导老师:苏晓鹭一选题的理论和实际意义高层写字楼等大型场所几乎完全与外界隔离,空气中微量气体多达168种,绝大多数属污染物,人们长期处于这种密闭环境中,极容易因缺氧而头晕、胸闷、恶心等。
其中影氧气浓度直接影响人们的生存质量。
甚至到了晚上很多写字楼仍然有些人在加班加点的奋斗,繁重的工作已经使他们没有喘息的机会,再加上在他们自以为还不错的环境里工作,对他们的身体可谓双重打击。
常常听到这样的例子,某某某在某某大型公司上班,钱是赚了不少,可是身体却垮了。
身体乃革命的本钱,不管我们为了生活如何奔波,都必须要保证有一个健康的体魄。
所以,对我们来说,设计空气质量检测与调控系统,是十分迫切的也是十分有必要的。
室内空气品质(IAQ)在健康方面的影响:美国环保署(EPA)调查表明:在美国,IAQ问题是有关全民健康的首要问题之一,受其影响的美国人口多达3000万,造成的经济损失超过了400亿美元/年,这些数字令人触目惊心[1];加拿大卫生组织调查表明:68%的疾病与室内环境污染有关,其中80%~90%的癌症与居住环境和生活习惯有关;英国科学家汉密尔顿测验了220名英国人血液中60种化学元素的平均含量,发现其与地壳中这些元素的含量分布相当;湖南省相关部门对空气污染区及清洁区9-10岁儿童为调查对象,研究空气污染对儿童免疫力的影响,结果显示:污染区儿童的免疫能力仅为清洁区儿童免疫能力的1/3;据统计,我国每年有11万人因IAQ不好而导致死亡; 从我国“室内环境监测中心”对IAQ监测力度越来越大的趋势也可以看出,此问题在我国也是越来越严重。
我们要通过课题的研究摆脱这种困境,我们的研究可以使你处在一个完全无污染纯健康的环境,这就是我们的目的。
在已经学习了控制原理、检测及单片机等相关课程,为该项目的研究提供了理论基础。
基于单片机的烟雾检测报警系统设计一、本文概述本文旨在探讨基于单片机的烟雾检测报警系统的设计与实现。
我们将详细介绍该系统的整体架构、关键组成部分、设计原理以及在实际应用中的优势。
通过这一设计,我们希望能够构建一个高效、可靠且成本效益高的烟雾检测报警系统,以满足日益增长的火灾预防和安全监控需求。
我们将概述单片机的选择及其在系统中的作用,包括控制核心、数据处理和通信等功能。
接着,我们将详细讨论烟雾传感器的选型、工作原理及其与单片机的连接方式。
报警模块的设计和实现也将是本文的重点之一,包括声音报警和光报警的设计原理和实现方法。
本文还将涉及系统的电源设计、软件编程以及整体系统的集成和调试。
我们将通过实际案例和实验结果来验证系统的性能,包括烟雾检测的准确性、报警的及时性以及系统的稳定性等方面。
我们将总结基于单片机的烟雾检测报警系统的特点和应用前景,以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
二、系统总体设计本烟雾检测报警系统以单片机为核心,通过集成烟雾传感器、报报警功能。
系统设计注重稳定性、准确性和实时性,以满足各种应用场景的需求。
在硬件设计方面,单片机作为中央处理器,负责接收烟雾传感器采集的数据,并进行处理和分析。
烟雾传感器采用高灵敏度的光电式烟雾探测器,能够快速响应烟雾浓度的变化,并将模拟信号转换为单片机可处理的数字信号。
系统还配备了报警模块和显示模块,当烟雾浓度超过设定阈值时,报警模块会发出声光报警,同时显示模块会显示烟雾浓度值,以便用户及时了解环境状况。
在软件设计方面,采用模块化编程思想,将系统划分为数据采集、数据处理、报警控制和显示控制等模块。
数据采集模块负责从烟雾传感器读取数据,并进行预处理;数据处理模块根据预设算法对采集到的数据进行分析和判断,确定是否触发报警;报警控制模块在接收到报警指令后,控制报警模块发出声光报警;显示控制模块则负责将烟雾浓度值显示在显示屏上。
在系统设计过程中,还充分考虑了低功耗、抗干扰等因素。
0引言目前在工业生产中排放的有害工业气体对环境的污染越来越严重,在工业生产中的有害气体泄漏也已成为威胁操作人员生命安全的重大安全隐患[1]。
因此设计一种能够有效检测当地环境污染的实时数据,还可以有效地遏制有害气体泄漏事故的发生。
1系统组成及工作原理空气质量检测系统由单片机、多种气体传感器模块、数据处理模块、键盘输入模块、显示模块、数据存储模块和报警模块等七部分构成。
目标气体与传感器接触后便会产生特定的模拟信号,该信号经过A/D转换后,由微处理器进行采集、计算、数据处理后对气体种类进行识别并产生浓度结果数据。
当气体浓度超过仪器设定的报警限时,仪器产生声光报警,并存储报警气体种类、气体浓度和时间参数等。
在无报警信号产生时,显示单元能显示各气体成份的浓度。
2硬件电路设计硬件电路原理如图一所示。
(1)传感器单元传感器单元由日本FI G A R O公司生产的TG S系列传感器与瑞士M EM B R A PO R公司的SO2/M A20组成,这两类传感器都是二氧化锡半导体气体传感器[2]。
TG S与SO2/M20系列传感器具有价格低、寿命长、对不同目标气体表现出良好的灵敏度与易于搭建测量电路等优点。
TG S传感器对特定的几种气体表现不同的传感特性,通过测量传感器的电阻值的变化即可得到特定气体的浓度含量。
其中TG S4161用于测量C O2的浓度,TG S2201用于测量N O2的浓度,TG S825用于测量H2S的浓度,SO2/M20用于测量SO2的浓度,TG S2611-E20用于测量C H4的浓度,TG S821用于测量H2的浓度。
(2)用户输入单元系统的用户输入单元有7个按键组成,分别为“系统设置键”、“确定键”、“气体种类设置键”、“气体浓度上限加10基于单片机的空气质量检测系统设计Design of Air Quality Detecting System Based on MCU钟世红1叶顺华1王历先1罗小燕2Zhong Shihong Ye Shunhua Wang Lixian Luo Xiaoyan(1.赣州市第三中学,江西赣州341000;2.江西理工大学机电工程学院,江西赣州341000)(1.NO.3Middle School of Ganzhou,Jiangxi Ganzhou341000;2.School of Mechanical and Electrical Engineering,Jiangxi Universityof Science and Technology,Jiangxi Ganzhou341000)摘要:为了及时了解城市空气质量状况,以半导体传感器作为检测元件,按照检测要求确定了硬件结构和软件流程,开发了一种基于单片机的空气质量检测系统,实现对氧化性气体、有机气体及易燃易爆气体的实时检测。
基于单片机的有毒气体检测系统的设计有毒气体检测是现代工业安全领域的重要技术之一。
如果在工业生产过程中气体泄漏,可能会导致火灾、爆炸和职业病等问题,因此有毒气体检测系统的设计是非常重要的。
本文将介绍基于单片机的有毒气体检测系统的设计。
一、系统的工作原理本系统基于单片机的检测方法,通过传感器测量有毒气体的浓度,并将其转换成电信号。
然后通过A/D转换器将该电信号转换成数字信号,并在单片机上进行处理。
当检测到有毒气体浓度超过安全值时,系统会发出警报信号,并采取相应的安全措施。
二、系统的设计要点1、传感器选择选择适合的传感器是非常重要的。
可选氧化亚氮、氧化铁、钨氧化物和氯化汞等传感器。
在实际应用中,应根据实际情况选择相应的传感器。
2、电路设计电路设计应包括传感器信号放大电路、A/D转换器电路、单片机控制电路、报警电路等子电路。
各子电路的设计应考虑到性能稳定、精度高、灵敏度高等因素。
3、软件设计软件程序应包括传感器数据获取程序、数据处理程序、报警程序等模块。
在数据处理程序中,需要将传感器采集到的模拟信号转换为数字信号,并进行数据校验和处理。
在报警程序中,应设置相应的报警阈值和处理方案。
三、系统的应用效果本系统设计中,通过选用合适的传感器、优化电路和软件的设计,探测灵敏度高、分辨率高,可准确检测到有害气体的浓度,避免了一系列生产安全问题的发生。
实际应用中,可以广泛应用于工业通风、环境监测、房间、墙体等物体中的气体检测等方面。
该系统为保障人们生命安全、维护社会稳定做出了积极的贡献,具有较高的使用价值。
综上所述,基于单片机的有毒气体检测系统的设计具有一定的重要意义。
通过精心的设计,可以实现对有毒气体的快速、准确和可靠检测,有效地为生产安全保驾护航。
在今后的工业安全领域,该系统将发挥越来越重要的作用。
基于51单片机室内有害气体监测系统的设计与实现摘要:空气质量的异常给人们的身心和身体都会带来巨大影响,尤其是当空气中的有害气体甲醛,苯,甲烷以及一氧化碳等超标时,一旦不及时发现就会导致人体出现中毒,严重甚至导致死亡,因此在日常生活当中能对有害气体进行精确的检测与控制,对于提高生活质量,保证身心健康具有重要意义。
本智能环境检测系统一共设计四个传感器参数检测网络,对环境相关的四个参数苯,一氧化碳,甲烷和甲醛四种有害气体进行检测;4个传感器共同对四个有害气体进行检测,确保环境安全。
整个智能环境检测系统围绕对4个参数的检测,显示、报警与控制出发,硬件上以STC89C51单片机为核心,MQ2完成对环境甲烷的检测,MQ7传感器检测环境一氧化碳浓度,两路MS1100模块对环境中的甲醛和苯浓度进行采集,单片机通过引脚读取到数据后在内部对数据进行处理,在LCD1602上显示的同时,并与设定的安全数据进行处理,如果数据有异常那么就输出指令来驱动蜂鸣器同时驱动风扇,来实现报警和调控。
软件上以C语言为核心,结合传感器的工作原理与通信特点,通过程序来驱动引脚实现对数据的和指令的输出,实现预期的功能。
非常适合在居家环境中应用,提高环境的安全可靠性。
关键词:报警与控制气体检测单片机智能居家环境监测一、研究背景空气污染不仅会使得生态环境遭受破坏甚至会直接危害人的生命安全。
当前我国的环境污染问题尤其是大气污染情况已经迫在眉睫,在工业生产中排放的有毒有害气体以及发动机尾气中包含的有害气体,使得大气中含有的有害颗粒、有毒气体含量一直在升高,但是空气污染的情况比较难以琢磨,受多方面因素的影响,所处地方不同,空气污染的情况也不一样,所以如果需要掌握当地环境污染的具体情况,还需对当地环境参数进行实时监测,由此才能掌握当地环境污染的各种参数以及其变化规律,并以此为依据来制定整改措施。
所以利用多传感器融合技术设计出一种空气质量检测设施显得尤为必要,此款检测设备不仅检测精度有保证而且便于随身携带、使用简单、性价比高。
高等教育自学考试本科毕业论文基于单片机的气体检测系统设计考生:号:专业层次:院(系):指导教师:职称:科技学院二O一三年九月十五日摘要本论文研究设计了一种用于公共场所及室具有检测及超限报警功能的室空气质量检测系统。
其设计方案基于89C51单片机,选择瑞士蒙巴波公司的CH20/S-10甲醛传感器和MQ-5气体传感器。
系统将传感器输出的4~20mA的标准信号通过以AD0832为核心的A/D转换电路调理后,经由单片机进行数据处理,最后由LCD显示甲醛浓度值。
文中详细介绍了数据采集子系统、数据处理过程以及数据显示子系统和报警电路的设计方法和过程。
系统对于采样地点超出规定的甲醛容许浓度和天然气规定浓度时采用三极管驱动的单音频报警电路提醒监测人员。
同时,操作人员对于具体报警点的上限值可以通过单片机编程进行设置。
另外,该系统对浓度信号进行了信号补偿等处理,减少了测量误差,因此,具有较高的测量精度,而且结构简单,性能优良。
本系统的量程为0-10ppm,精度为0.039ppm 。
关键词: 甲醛检测,天然气检测,AT89C52单片机ABSTRACTThis thesis design of a paper for public places and indoor testing and over-limit alarm functions with indoor air quality testing system. Its design is based on 89C51 single chip, with the choice of MQ-5 gas sensors and CH20/S-10 formaldehyde sensor from Switzerland mengbabo pany. Sensor system will output 4 ~ 20mA standard signal through the core ADC0832 for A / D conversion circuit after conditioning, by the single-chip microputer for data processing, at last display the formaldehyde concentration on the LCD . The article detailed the data acquisition subsystem, data processing and data display and alarm system circuit design method and process.When the sampling sites when the formaldehyde and Natural gas concentration exceeded,To the single-transistor drive circuit audio alarm will sound the alarm,Testing staff to remind.At the same time,The concentration of formaldehyde, Can be set through the single-chip programming.In addition, the system signals a concentration pensation signal processing, a reduction of measurement error, therefore, have a high measurement accuracy, and simple structure, excellent performance. The range of the system for 0-10ppm, accuracy 0.039ppm.Keywords:Formaldehyde detection,Natural gas detection, AT89C52 single-chip目录摘要IIABSTRACT III1 绪论11.1 设计的意义11.2设计的容11.3发展背景12总体方案设计32.1总体方案设计32.2总体电路概念图设计33 硬件设计43.1主控芯片AT89C52的设计43.2 传感器设计53.3 模数转换设计83.4 按键设计93.5 外围扩充存储器设计103.6 时钟芯片设计113.7 LCD显示器设计124 软件设计134.1 主程序模块设计134.2模数转换设计134.3按键模块设计144.4时钟模块设计154.5LCD显示模块设计175系统仿真195.1编译软件介绍195.2主程序19结论29致30参考文献311 绪论1.1 设计的意义甲醛是一种无色,有强烈刺激性气味的气体。
易溶于水、醇和醚。
甲醛在常温下是气态,通常以水溶液形式出现。
其37%的水溶液称为福尔马林,医学和科研部门常用于标本的防腐保存。
此溶液沸点为19.5℃故在室温时极易挥发,随着温度的上升甲醛的挥发速度加快。
在我国有毒化学品优先控制中甲醛列居第二位。
甲醛已被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。
甲醛是原浆毒物,能与蛋白质结合,吸入高浓度甲醛后会出现呼吸道的严重刺激和水肿、眼刺痛、头痛,也可发生支气管哮喘皮肤直接接触甲醛,可引起皮炎、色斑、坏死。
经常吸入少量甲醛,能引起慢性中毒,出现粘膜充血、皮肤刺激症、过敏性皮炎、指甲角化和脆弱等。
全身症状有头痛、乏力、心悸、失眠、体重减轻以及植物神经紊乱等。
天然气、液化天然气(俗称煤气罐)是一种多组分的混合气体,主要成分是烷烃,其中甲烷占绝大多数,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气,以及微量的惰性气体,如氦和氩等。
在标准状况下,甲烷至丁烷以气体状态存在,戊烷以上为液体。
天然气在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少,产生的二氧化碳仅为煤的40%左右,产生的二氧化硫也很少。
天然气易燃易爆和空气混合后,温度达到550℃左右就会燃烧;其混合物浓度达到5%-15%,遇到火种就会爆炸。
天然气热值高,约8500-10000千卡/米3,天然气燃烧后发出的热量是相同体积的城市煤气的2.5倍左右。
1.2设计的容本论文主要完成室空气质量检测仪的软件设计,设计容包括:A/D转换器程序、控制程序、超标报警、键盘检测、数据显示等。
本系统采用单片机为控制核心,以实现室空气质量检测仪的基本控制功能。
系统主要功能容包括:数据处理、时间设置、开始测量、超标报警、键盘检测、自动休眠:仪器若不进行称量操作,5分钟后自动进入休眠模式,以降低电源消耗。
本系统设计采用功能模块化的设计思想,系统主要分为总体方案设计、硬件和软件的设计三大部分。
1.3发展背景室甲醛污染和天然气泄露对人身体健康影响较大,标准规定的方法绝大多数是化学分析法,使用的手段是实验室分析仪器主要有比色计、分光光度计、化学滴定、气相和液相色谱。
但这些方法费力费时、成本高、自动化程度低过程复杂、大多数过程是人工操作很难做到现场实时控制随着传感器和计算机技术的不断发展,现已有了基于单片机的空气质量检测仪,并且测试测试围、分辨率、精度、稳定性已接近标准要求。
因此本设计可选用基于电化学原理的甲醛传感器与MQ-5气体传感器。
甲醛传感器其原理是空气中的甲醛在电极下发生氧化反应,产生的扩散电极电流与空气中的甲醛浓度成正比,通过检测放大电路和放大倍数的调整经A/D转换后送单片机;MQ-5气体传感器由微型AL2O3 瓷管、SnO2 敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件组成,通过检测放大电路和放大倍数的调整经A/D转换后送单片机,由单片机现场自动控制检测并显示甲醛浓度和煤气、天然气主要参数。
2总体方案设计2.1总体方案设计室甲醛污染和天然气泄露对人身体健康影响较大,标准规定的方法绝大多数是化学分析法,使用的手段是实验室分析仪器主要有比色计、分光光度计、化学滴定、气相和液相色谱。
但这些方法费力费时、成本高、自动化程度低过程复杂、大多数过程是人工操作很难做到现场实时控制随着传感器和计算机技术的不断发展,现已有了基于单片机的空气质量检测仪,并且测试测试围、分辨率、精度、稳定性已接近标准要求。
因此本设计可选用基于电化学原理的甲醛传感器与MQ-5气体传感器。
甲醛传感器其原理是空气中的甲醛在电极下发生氧化反应,产生的扩散电极电流与空气中的甲醛浓度成正比,通过检测放大电路和放大倍数的调整经A/D转换后送单片机;MQ-5气体传感器由微型AL2O3 瓷管、SnO2 敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件组成,通过检测放大电路和放大倍数的调整经A/D转换后送单片机,由单片机现场自动控制检测并显示甲醛浓度和煤气、天然气主要参数。
2.2总体电路概念图设计总体的硬件系统结构框图如图2-1所示图2-1硬件电路结构图3 硬件设计3.1主控芯片AT89C52的设计AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS 8位单片机,片含8K bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和256K bytes的随机存取数据存储器,器件采用ATMEL公司的高密度,非易失性存储技术生产,与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容,片置通用8位中央处理器和FLASH存储单元,功能强大,AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。
主要性能参数:●与MCS-51产品指令和引脚完全兼容●8K字节可重擦写FLASH闪存存储器●1000次写/擦循环●时钟频率:0Hz—24MHz●三级加密存储器●256字节部RAM●32个可编程I/O口线●3个16位定时/计数器●6个中断源●可编程串行UART通道●低功耗的空闲和掉电模式●片振荡器和时钟电路图3-1 引脚图3.2 传感器设计从传感器过来的电压信号,必须放大,滤波,采集,转换才能被MCU识和处理。
由于假若每一路都设置放大、滤波等器件,那么成本会很大,所以信号的采集一般用多路模拟通路进行选择。
然而选择多路模拟开关时必须考虑以下的几个因素:通道数量、切换速度、开关电阻和器件的封装形式。
总之数据采集与硬件的选择有很大的关系[4]。
甲醛传感器的选择:甲醛传感器由甲醛探头CH20传感器组成。
甲醛传感器/甲醛模块(CH2O传感器)详细介绍如下表3-3:MQ-5气体传感器的选择:MQ-5气体传感器由微型AL2O3瓷管、SnO2敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件组成。
MQ-5气体传感器详细介绍如下表3-4。
(3)测量电路测量电路由CH20/S-10甲醛传感器,MQ-5气体传感器,ADC0832组成。