设为首页收藏本站
开启辅助访问 切换到宽版

 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步，快速开始

热门： 51单片机 | 24小时必答区 | 单片机教程 | 单片机DIY制作 | STM32 | Cortex M3 | 模数电子 | 电子DIY制作 | 音响/功放 | 拆机乐园 | Arduino | 嵌入式OS | 程序设计

搜索
»论坛 › 嵌入式/单片机论坛 › 51单片机 › 单片机可燃气体报警系统设计
返回列表 发新帖
查看: 3433|回复: 1
收起左侧

单片机可燃气体报警系统设计

[复制链接]
ID:755744 发表于 2020-6-13 13:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
可燃气体报警系统整体设计框图如图1所示，主控制器由不间断电源UPS供电。当空气中的可燃气体浓度达到或超过设定值时，一般设定高限为20%LEL，高高限为40%LEL，检测电路即产生与空气中被测气体浓度成线性关系的“气——电”信号，再对该信号（模拟信号）进行分析处理，通过A/D转化变为数字信号传至控制器。最后由单片机驱动LED数码管触摸屏的彩色液晶显示屏，显示气体浓度值，最后由蜂鸣器完成报警过程。经延时、判断，确认为事故泄漏后，发出声光报警，启动应急处理程序，关闭燃气管道电磁阀，切断进口气源，启动通风换气设备（轴流风机）进行排气。当气体浓度降低到安全点后，关闭通风换气设备，停止报警，打开气体管道电磁阀，达到安全保护目的。 并且系统具有自诊断功能，若检测到气敏元件损坏，系统关闭阀门，并启动故障报警信号，黄色报警灯闪亮，提示用户更换气敏传感器。并考虑了要实现现场气体浓度显示，超限预警及自动处理等功能。
51hei.png
可燃气体报警器设计框图如图2所示。当环境中有可燃气体存在时，传感器将会产生一定的电压变化ΔV，考虑到安装的需要，处理器与可燃气体传感器会有一段距离，所以将电压信号ΔV转化成4~20mA电流信号，为保证检测到的信号有较远的传输距离，此电流通过采样电阻，最后通过A/D转化电路，将模拟信号转化为数字信号，通过数码显示管显示出来。
51hei.png
可燃气体报警系统中的核心元件是传感器。在初次使用时，对传感器需进行调零，以便使数码管显示的气体浓度为0%，当环境中存在可燃气体时，差分放大电路将传感器生成的电压信号百度ΔV转化为4~20mA电流信号，然后送至单片机采样端口。
检测电路由补偿元件和检测元件配对组成电桥的两个臂，遇到可燃气体时，检测元件电阻升高，桥路输出电压变量，此变量与气体浓度成正比增大，补偿元件起参比及温度补偿作用，其特点是桥路输出电压呈线性，具有良好的重复性、响应速度快，元件工作稳定、可靠，本文在设计系统，采用MC102作为气体传感器，它对1%浓度的甲烷，其灵敏度为20-40mA。
三、程序实现
3.1程序实现时应考虑的问题
控制器设计 
1.控制器设计框图 
主控制器是设计的难点，也是系统的最主要部分。一方面：实时的显示浓度信息，判断接受数据，进行声光报警，连锁控制阀门和排风设备的动作；另一方面：及时响应显示终端，实现查询、设定等功能，同时还要实现故障自诊断功能。主控制器主要包括通讯模块、人机界面、存储、打印、报警，电源等功能模块。智能显示终端通过串口通讯方式，用32KB的EEPROM存储系统参数及历史记录等关机保存数据，用32KB的RAM存储实时浓度信息。24V到5V电压转化通过电源电路部分实现。同时也检测市电、备电及充电状况等，其主控制器结构图如图3。
  1. #include<reg51.h>    //包含单片机寄存器的头文件
  2. #include<intrins.h>  //包含_nop_()函数定义的头文件
  3. unsigned char flag=0; //紧急报警标示位
  4. unsigned char flag1=0; //传感器检测报警标示位
  5. unsigned int after_AD_val=0;    //储存浓度数值范围是100-10000
  6. unsignedcharcodetable[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f共阴极
  7. unsigned int TIME_1;
  8. sbit CS=P1^0;       //将CS位定义为P3.4引脚0xc0,
  9. sbit CLK=P1^1;      //将CLK位定义为P1.0引脚
  10. sbit DIO=P1^2;       //将DIO位定义为P1.1引脚
  11. sbit K1=P2^4;
  12. sbit LED1=P2^0;                 //警情指示灯
  13. sbit LED2=P2^1;                 //正常指示灯
  14. sbit BEEP=P2^2;

  16. sbit wei1=P3^0;
  17. sbit wei2=P3^1;
  18. sbit wei3=P3^2;
  19. sbit wei4=P3^3;
  20. unsigned int wan,qian,bai,shi,ge;
  21. void delay1ms()
  22. {
  23.    unsigned char i,j;        
  24.          for(i=0;i<10;i++)
  25.           for(j=0;j<33;j++)
  26.            ;                 
  27. }
  28. void delay2ms()
  29. {
  30.    unsigned char i,j;        
  31.          for(i=0;i<120;i++)
  32.           for(j=0;j<33;j++)
  33.            ;                 
  34. }

  36. void delaynms(unsigned char n)
  37. {
  38.    unsigned char i;
  39.         for(i=0;i<n;i++)
  40.            delay1ms();
  41. }
  42. void key()
  43. {
  44.         if(K1==0)
  45.         {
  46.                 delaynms(5);
  47.                 if(K1==0)
  48.                 {
  49.                         while(!K1);
  50.                         flag++;
  51.                         if(flag==2)
  52.                         flag=0;
  53.                 }
  54.         }
  55. }
  56. /*****************************************************

  58. 函数功能：报警子程序

  60. *****************************************************/
  61. void baojing()
  62. {
  63.         if(flag==1||flag1==1)
  64.         {
  65.                 LED2=1;
  66.                 LED1=0;
  67.                 BEEP=0;
  68.                 delaynms(10);
  69.                 BEEP=1;
  70.                 delaynms(10);
  71.         }
  72.         if(flag==0&&flag1==0)
  73.         {
  74.                 LED2=0;
  75.                 LED1=1;
  76.                 BEEP=1;
  77.         }
  78. }
  79. void display()
  80. {
  81. //unsigned sel;
  82.         wan=after_AD_val/10000;
  83.         qian=(after_AD_val/1000)%10;
  84.         bai=(after_AD_val/100)%10;
  85.         shi=(after_AD_val/10)%10;
  86.         ge=after_AD_val%10;
  87.         //sel=0x01;
  88. //P0=table[wan];
  89.         // P3=sel;
  90.         //        delaynms(3);
  91.         //P3=0x00;
  92. //sel=sel<<1;
  93.          P0=table[qian];
  94.         wei1=1;
  95. delaynms(1);
  96.         wei1=0;
  97. //sel=sel<<1;
  98. P0=table[bai];
  99. wei2=1;
  100. delaynms(3);
  101.         wei2=0;
  102. //sel=sel<<1;
  103. P0=table[shi];
  104. wei3=1;
  105. delaynms(3);
  106. wei3=0;
  107. //sel=sel<<1;
  108. P0=table[ge];
  109. wei4=1;
  110. delaynms(3);
  111. wei4=0;
  112. //sel=sel<<1;
  113. }

  115. /*****************************************************
  116. 函数功能：将模拟信号转换成数字信号
  117. ***************************************************/
  118. unsigned int  A_D()
  119. {
  120.   unsigned char i,dat;
  121.    CS=1;   //一个转换周期开始
  122.    CLK=0;  //为第一个脉冲作准备
  123.    CS=0;  //CS置0，片选有效

  125.    DIO=1;    //DIO置1，规定的起始信号  
  126.    CLK=1;   //第一个脉冲
  127.    CLK=0;   //第一个脉冲的下降沿，此前DIO必须是高电平
  128.    DIO=1;   //DIO置1， 通道选择信号  
  129.    CLK=1;   //第二个脉冲，第2、3个脉冲下沉之前，DI必须跟别输入两位数据用于选择通道，这里选通道CH0
  130.    CLK=0;   //第二个脉冲下降沿
  131.    DIO=0;   //DI置0，选择通道0
  132.    CLK=1;    //第三个脉冲
  133.    CLK=0;    //第三个脉冲下降沿
  134.    DIO=1;    //第三个脉冲下沉之后，输入端DIO失去作用，应置1
  135.    CLK=1;    //第四个脉冲
  136.    for(i=0;i<8;i++)  //高位在前
  137.     {
  138.       CLK=1;         //第四个脉冲
  139.       CLK=0;
  140.       dat<<=1;       //将下面储存的低位数据向右移
  141.                 dat|=(unsigned char)DIO;          //将输出数据DIO通过或运算储存在dat最低位
  142.     }                                 
  143.     CS=1;          //片选无效
  144.          return dat;         //将读书的数据返回     
  145.   }
  146. /*****************************************************

  148.   函数功能：警情检测子程序

  150. *****************************************************/
  151. unsigned int  jq()
  152. {
  153.         unsigned int AD_val;    //储存A/D转换后的值
  154.         AD_val=A_D();    //进行A/D转换
  155.         if(AD_val>=30)   
  156.         flag1=1;
  157.         else
  158.         flag1=0;
  159.         
  160.         after_AD_val=(9900/256)*AD_val+100;
  161.         
  162. return AD_val;
  163. }
  164. /*****************************************************
  165. 函数功能：主函数
  166. ***************************************************/
  167. void timer1() interrupt 3
  168. {        
  169.         
  170.   TH1=(65536-65535)/256;
  171.         TL1=(65536-65535)%256;
  172.         TIME_1++;
  173.         
  174.         if(TIME_1 > 8)
  175.         {TIME_1=0;
  176.         jq();
  177.         }
  178. }
  179.         

  181. main(void)
  182. {        
  183.         LED2=1;
  184.         LED1=1;
  185.         BEEP=1;
  186.         EA=1;
  187.         TMOD=0X10;
  188.         TH1=(65536-60000)/256;
  189.         TL1=(65536-60000)%256;
  190.         ET1=1;
  191.         TR1=1;
  192.          
  193.     while(1)
  194.       {
  195. //jq();
  196.                         display();        
  197.                   key();
  198.                   baojing();
  199.                                 
  200.                                 
  201.           }
  202. }
复制代码
Word格式文档51黑下载地址：
设计1.doc (718.89 KB, 下载次数: 54)
单片机, 程序设计

相关帖子
回复

使用道具 举报

ID:328014 发表于 2020-6-20 02:22 | 显示全部楼层
好资料，51黑有你更精彩!!!
回复

使用道具 举报

返回列表 发新帖
高级模式
B Color Image Link Quote Code Smilies
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

手机版|小黑屋|51黑电子论坛 |51黑电子论坛6群 QQ 管理员QQ:125739409;技术交流QQ群281945664

Powered by 单片机教程网

快速回复 返回顶部 返回列表