基于单片机的井下可燃气体检测系统设计 韩维民 （吉林省珲春矿业集团英安煤矿，吉林珲春１３３３００） 摘要：随着煤矿生产自动化程度的提高，安全性日益重要。文中所设计的可燃气体检测系统以ＳＴＣ８９Ｃ５２单 片机为控制核心，选用可燃气体传感器ＭＱ一２作为信号采集设备，经过单片机处理后将采集到的信息显示 到液晶屏上。本系统种结构简单、性能稳定具有一定的实用价值。 关键词：ＭＱ一２传感器；可燃气体监测；ＳＴＣ８９Ｃ５２；气体传感器 中图分类号：ＴＰ３６８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—２３７４（２０１ １）２２—００２４—０２ 近几年来，煤矿火灾事故频频出现，给安全生 产造成很大威害，同时也给国家造成了一定的经济损 失。一旦瓦斯溢出，再加上井下通风不畅，ＣＯ，Ｈ ｓ以 及其它一些有毒的气体极有可能造成人员中毒。如果 再遇到明火，极易引发爆炸，造成重大事故和损失。 因此本文设计一种基于单片机的可燃气体检测系统。 一、系统结构设计 （一）系统总体结构 本系统是￣ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机基本系统为核心的一 套监测系统，其中包括单片机最小系统模块、可燃检 测模块、Ａ／Ｄ转换模块、液晶显示模块、声光报警模块 以及系统软件等部分的设计。本系统由信号采集、信 号分析和信号显示及报警三个部分组成的： （１）信号 采集部分：包含ＭＱ一２模块．￣ＩＪＡＤＣ０８３２芯片； （２）信号 分析部分：包含单片机ＳＴＣ８９Ｃ５２及外围电路； （３）信 号显示及报警包含液晶ＬＣＤ显示器和报警电路。 （二）信号采集模块设计 本设计选用ＭＱ一２作为可燃气体采集装置，ＭＱ一２由 微型ＡＬ２０３陶瓷管、Ｓｎ０２敏感层，测量电极和加热器构 成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加 热器为气敏元件提供必要的工作条件。封装好的ＭＱ－２ 传感器模块有６只针状管脚。其中４个用于信号取出，２ 个用于提供加热电流。ＭＱ一２传感器模块的主要芯片包 括ＬＭ３９３放大器以及ＭＱ一２传感器，ＭＱ一２型气敏元件对不 同种类、不同浓度的气体对应不同的电阻值。 由于ＡＤＣ０８３２模数转换器具有８位分辨率，当采 用５Ｖ电源供电时输入电压在０～５Ｖ之间，工作频率为 ２５０ｋＨＺ，转换时问为３２微秒，适合本系统的应用，所 以本设计采用ＡＤＣ０８３２为模数转换器件。 （三）气体传感器模块驱动电路设计 本系统用到的传感器模块为已经封装好的传感器 模块，内只要外接模数转换芯片ＡＤＣ０８３２就可以将模拟 ２４ ｏ中闯高新技书会业２０１ １ ｏ８ 信号转换成单片机可以识别的数字信号，在单片机的 控制下，可以在液晶屏上显示即时的气体浓度值。气 体传感器模块驱动电路如图１所示： 图１气体传感器模块驱动电路 ＭＱ－２的１、２、３管脚接电源供电，５号管脚接下 拉电阻到地（作为保护传感器用），４、６管脚并联后 有三个去路，一是接下拉电阻到地（作为保护传感器 用），二是接放大器的反相端， （作为ＴＴＬ电平输出时 用），三是作为模拟信号输出端接￣ＡＤＣ０８３２上。 二、系统软件设计 本系统软件设计部分主要包括以下功能模块：气 体信号的采集模块、Ａ／Ｄ转换模块、液晶显示模块以及 声光报警模块。 系统上电后，程序进行初始化，同时，要给传 感器预热５～１０分钟。因为半导体电阻式传感器ＭＱ一２ 在不通电的情况下存放一段时间后，再次通电时，传 感器不能立即正常采集烟雾信息，所以需要预热一段 时间。同时，液晶上会显示及时的室内温湿度及两种 气体的浓度值。只要监测到烟雾浓度或者一氧化碳浓 度两者中任何一个超标，系统就会进行声光报警。这 时，蜂鸣器会发出不同的报警信号，以便更清楚地区 别哪种气体超标引起的报警，与此同时，液晶屏上会 显示哪种气体浓度超标及相应的建议。 ＡＤＣ０８３２输出的数据要进行相应的软件处理后才可 为单片机使用，处理过程如下： ｉｆ（ＭａｉｎＤａｔａｌ＞＝２５０）ＭａｉｎＤａｔａｌ＝２５０： （转上页）
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毕业论文(设计)
毕业论文题目：有害气体检测与报警系统设计
学 院 ：机械与电子工程学院
姓 名 ：李 迪
学 号 ：0861103
指导老师：朱兆优
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有害气体检测与报警系统
设计
摘要
本文设计了一种对环境中ＣＯ浓度进行实时数据采集和处理，并能在浓度超标时报警的电路。该电路通过单片机实现其控制功能。整个报警电路由四大部分组成：采集模块、放大模块、模数转换模块、单片机。报警器的主要工作流程为：用两类传感器（气体传感器和温度传感器）将所需的模拟信号采集放大后传送给A/D转换器，再经模数转换后给将数字信号传送至8051单片机，然后通过单片机内部的数据处理，判断是否需要启动蜂鸣器进行报警，预防恶性事故发生。该系统详细介绍了系统实现的硬件、软件、数据库设计以及远程控制结构。该报警器广泛应用于居民家庭和企事业单位，从而大大降低由ＣＯ所引起的中毒、火灾、爆炸等事故的发生率，保障了人们的生命和财产安全，具有重要的实用价值。
【关键词】 ：可燃气体、报警器、单片机、数据采集与记录、浓度测量
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h Design and implementation of
intelligent flammable gas leakage
detection alarm system
Abstract
In this dissertation, an electric circuit is designed to
collect and process the data of ＣＯ density, and the alarm is sent
out when the density beyond the critical value. The control
function of the electric circuit is complished by a microcontroller.
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＳＥＣＴＩＯＮ技术篇 测量与控制 基于单片机和ＣＡＮ总线的 一氧化碳气体监控系统设计 口赵莉 一、系统功能简介 本系统首先通过气体传感器实时获得现场气体浓度 信息，通过ＭＤ转换将信号转换成数字信号送人单片机，然 后由单片机及时进行处理。如果ＣＯ浓度超标，单片机会发 出一系列信号去控制相关设备（如关闭总气阀、打开排气 风扇、打开报警装置）；反之则不作如前处理。同时，控制中 心的ＰＣ机通过ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）总线可及时了 解现场情况，并可迅速采取相应措施。另外，可将现场数据 存人控制中心的ＰＣ机，以便以后使用。 ＣＡＮＨ ＣＡＮ总线 通信适配卡 上位监控 中心ＰＣ机 Ｒ９ Ｉ １２０Ｉ ＣＡＮＬ ＰＣＡ８２Ｃ２５７ ＴＸＤ ＲＸＤ —＿ｒ＿Ｔ ＲＸＤ ＴＸＤ ｓＪＡ１００７ ＭＡＸ８ｌ３Ｌ ＡＴ８９Ｃ５８ ＤＢ ＡＢ ＣＢ Ｒ８ ｌ２０ ＡＤ０８－６Ｈ熏茎罨处Ｈ 器 报警器１ Ｉ排气扇ｌｌ电磁阀 ６Ｎ１４４ ＨＤＡＣ０８３９Ｈ驱动电路ｌ —ｒ————————１●● 断电维持电源 图１ 基于ＣＡＮ总线和单片机的现场ＣＯ气体浓度监控 系统原理图 系统的原理框图如图１所示。 二、ＣＡＮ总线 ＣＡＮ总线属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布 式控制或实时控制的串行通信网络。ＣＡＮ协议目前已纳入 ＩＳＯ国际标准（ＩＳＯ１ １８９８），它分为物理层、数据链路层和应 用层，其中物理层和数据链路层协议已经集成在芯片中，可 通过硬件自动完成数据的成帧与发送和接收，从而大大减 少软件的工作量，因此，特别适用于工业自动化领域，尤其 适合在那些强调低层监测与控制且要求可靠性高、实时性 好的恶劣条件下的Ｔ业现场使用。 ＣＡＮ总线通信适配卡是插在ＰＣ机ＩＳＡ插槽内的智能通 讯卡，它可使ＰＣ机方便地连接￣］ＣＡＮ总线上。 １．ＣＡＮ总线适配卡的硬件设计 ＣＡＮ通信适配卡由双口ＲＡＭ电路、微控制器电路、 ＣＡＮ通信控制电路三部分组成，。 ＣＡＮ通信控制器选用ＰＨＩＬＩＰＳ公司的ＳＪＡ１０００，在与 ＣＰＵ连接时可确保ＳＪＡ１０００以存储器映像的外围设备出 现。为加强ＣＡＮ总线的差动发送和接收能力，该电路采用 了ＣＡＮ总线收发接口电路８２Ｃ２５０。 ２、适配卡的软件设计 适配卡主要承担的是计算机和ＣＡＮ节点之间的数据 转发任务，因而其软件设计也包括两部分： 其一是ＰＣ机端的应用程序．用于负责完成ＰＣ机和双 口ＲＡＭ的通信。实际上，运行时需要开发虚拟设备驱动程 序（ＶｘＤ）来完成对双口ＲＡＭ的读写、对双口ＲＡＭ中断的处 理以及和应用程序的通信。 其二是卡上单片机端的程序设计，该程序可采用Ｃ５１ 编写，可完成单片机与双口ＲＡＭ以及与ＣＡＮ控制器之间的 通信。 三、ＣＡＮ监控现场检测控制节点设计 作为ＣＡＮ总线系统的节点，设计的节点采用了气体传 感器，用以测量工作环境的ＣＯ浓度是否达到安全标准。测 量信号经转换后的输出电压送人Ａ／Ｄ转换器形成数字信 号，由单片机控制采样进行数据处理．根据得到的数据进
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。
