标题:
单片机可燃气体报警系统设计
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作者:
fxyz
时间:
2020-6-13 13:31
标题:
单片机可燃气体报警系统设计
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。
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2020-6-13 15:05 上传
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。
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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。
#include<reg51.h> //包含单片机寄存器的头文件
#include<intrins.h> //包含_nop_()函数定义的头文件
unsigned char flag=0; //紧急报警标示位
unsigned char flag1=0; //传感器检测报警标示位
unsigned int after_AD_val=0; //储存浓度数值范围是100-10000
unsignedcharcodetable[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f共阴极
unsigned int TIME_1;
sbit CS=P1^0; //将CS位定义为P3.4引脚0xc0,
sbit CLK=P1^1; //将CLK位定义为P1.0引脚
sbit DIO=P1^2; //将DIO位定义为P1.1引脚
sbit K1=P2^4;
sbit LED1=P2^0; //警情指示灯
sbit LED2=P2^1; //正常指示灯
sbit BEEP=P2^2;
sbit wei1=P3^0;
sbit wei2=P3^1;
sbit wei3=P3^2;
sbit wei4=P3^3;
unsigned int wan,qian,bai,shi,ge;
void delay1ms()
{
unsigned char i,j;
for(i=0;i<10;i++)
for(j=0;j<33;j++)
;
}
void delay2ms()
{
unsigned char i,j;
for(i=0;i<120;i++)
for(j=0;j<33;j++)
;
}
void delaynms(unsigned char n)
{
unsigned char i;
for(i=0;i<n;i++)
delay1ms();
}
void key()
{
if(K1==0)
{
delaynms(5);
if(K1==0)
{
while(!K1);
flag++;
if(flag==2)
flag=0;
}
}
}
/*****************************************************
函数功能:报警子程序
*****************************************************/
void baojing()
{
if(flag==1||flag1==1)
{
LED2=1;
LED1=0;
BEEP=0;
delaynms(10);
BEEP=1;
delaynms(10);
}
if(flag==0&&flag1==0)
{
LED2=0;
LED1=1;
BEEP=1;
}
}
void display()
{
//unsigned sel;
wan=after_AD_val/10000;
qian=(after_AD_val/1000)%10;
bai=(after_AD_val/100)%10;
shi=(after_AD_val/10)%10;
ge=after_AD_val%10;
//sel=0x01;
//P0=table[wan];
// P3=sel;
// delaynms(3);
//P3=0x00;
//sel=sel<<1;
P0=table[qian];
wei1=1;
delaynms(1);
wei1=0;
//sel=sel<<1;
P0=table[bai];
wei2=1;
delaynms(3);
wei2=0;
//sel=sel<<1;
P0=table[shi];
wei3=1;
delaynms(3);
wei3=0;
//sel=sel<<1;
P0=table[ge];
wei4=1;
delaynms(3);
wei4=0;
//sel=sel<<1;
}
/*****************************************************
函数功能:将模拟信号转换成数字信号
***************************************************/
unsigned int A_D()
{
unsigned char i,dat;
CS=1; //一个转换周期开始
CLK=0; //为第一个脉冲作准备
CS=0; //CS置0,片选有效
DIO=1; //DIO置1,规定的起始信号
CLK=1; //第一个脉冲
CLK=0; //第一个脉冲的下降沿,此前DIO必须是高电平
DIO=1; //DIO置1, 通道选择信号
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
CLK=0; //第二个脉冲下降沿
DIO=0; //DI置0,选择通道0
CLK=1; //第三个脉冲
CLK=0; //第三个脉冲下降沿
DIO=1; //第三个脉冲下沉之后,输入端DIO失去作用,应置1
CLK=1; //第四个脉冲
for(i=0;i<8;i++) //高位在前
{
CLK=1; //第四个脉冲
CLK=0;
dat<<=1; //将下面储存的低位数据向右移
dat|=(unsigned char)DIO; //将输出数据DIO通过或运算储存在dat最低位
}
CS=1; //片选无效
return dat; //将读书的数据返回
}
/*****************************************************
函数功能:警情检测子程序
*****************************************************/
unsigned int jq()
{
unsigned int AD_val; //储存A/D转换后的值
AD_val=A_D(); //进行A/D转换
if(AD_val>=30)
flag1=1;
else
flag1=0;
after_AD_val=(9900/256)*AD_val+100;
return AD_val;
}
/*****************************************************
函数功能:主函数
***************************************************/
void timer1() interrupt 3
{
TH1=(65536-65535)/256;
TL1=(65536-65535)%256;
TIME_1++;
if(TIME_1 > 8)
{TIME_1=0;
jq();
}
}
main(void)
{
LED2=1;
LED1=1;
BEEP=1;
EA=1;
TMOD=0X10;
TH1=(65536-60000)/256;
TL1=(65536-60000)%256;
ET1=1;
TR1=1;
while(1)
{
//jq();
display();
key();
baojing();
}
}
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51hei团团
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2020-6-20 02:22
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