瓦斯浓度检测系统设计

《瓦斯浓度检测系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、摘要福建电力职业技术学院课程设计课程名称：传感器与检测技术课设课设题目：瓦斯浓度检测系统设计专业班次：10（三）检测1班姓名：hj学号：21指导教师：rf学期：2011-2011学年第一学期日期：2012.2.13-2012.2.20I第一章xxx目录引言1第一章系统硬件电路设计21.1系统整体结构21.2系统工作原理2第二章系统硬件电路设计32.1主控电路设计32.2瓦斯传感器及信号放大电路设计32.3A／D转换电路设计42.4报警模块电路设计42.5键盘模块电路设计4第三章系统软件设计5第四章实验结果及分析6参考文献7tI摘要瓦斯等可燃危险气体的浓度检测一直是保证煤矿安

2、全生产的重要前提。鉴于此，利用单片机智能控制技术并集成了瓦斯传感器等功能电路设计了一种瓦斯检测系统。该系统小巧、轻便，可自动检测瓦斯浓度并报警。重点介绍了系统的硬件设计和软件设计。经多次测试，系统性能稳定，效果良好。关键词：瓦斯；单片机；瓦斯传感器引言近些年来，虽然国家采取了很多有利措施来确保煤矿安全生产，但煤矿生产事故还是不断地发生，特别是煤矿瓦斯爆炸，使国家和人民蒙受了巨大的损失。现今虽已有现代化的瓦斯综合检测装置应用于矿井中，但由于矿井结构错综复杂，往往存在瓦斯检测盲区，留下安全隐患。鉴于此，本文利用AT89S52单片机并集成MJC4／3．0L瓦斯传感器等功能器件设计

3、了一种便携式矿用瓦斯检测系统。该系统小巧、轻便，可自动检测矿井中瓦斯浓度，若检测到其浓度达到危险设定值，会通过蜂鸣器发出报警，提示生产人员组织安全离开。7第一章系统整体机构及工作原理1．1系统整体结构瓦斯检测系统以主控制器单片机为主要核心，配置瓦斯传感器电路、A／D转换电路、报警电路与按键电路等四大功能模块。系统整体结构如图1所示：1．2系统工作原理瓦斯传感器将瓦斯气体浓度转换成相应大小的模拟信号，信号经过信号放大电路和A／D转换电路进行放大、转换，然后送入主控制器单片机中进行数据处理。一旦瓦斯气体浓度超过相应的设定值时，则主控制器立即启动蜂鸣器报警。7第二章系统硬件电路设

4、计2．1主控电路设计主控电路主要用来整合系统各功能电路，完成数据的采集和处理，并发出报警指令。本设计所处理的信息量和复杂程度不是太大，采用8位单片机AT89S52足以满足本设计的要求。它是一款低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8kB系统可编程Flash存储器，256字节RAM，6个中断源，3个16位的可编程定时器／计数器，32个IO口，看门狗定时器等资源。2．2瓦斯传感器及信号放大电路设计系统选用MJC4／3．0L作为瓦斯传感器。MJC4／3．0L型催化元件根据催化燃烧效应的原理工作，由检测元件和补偿元件配对组成电桥的臂，遇可燃性气体时检测元件电阻升高，桥路输出电压变

5、化，该电压变量随气体浓度增大而成正比例增大，补偿元件起参比及温度补偿作用。其具有桥路输出电压呈线性、响应速度快、有良好的重复性、选择性、元件工作稳定、可靠、抗H2S中毒等优点。因MJC4／3．0L的输出电压太小，无法满足AT89S52的要求。故需要将MJC4／3．0L的输出信号进行放大。信号放大是通过调整放大器AD602的增益控制电压来实现的。AD602是美国AD公司专门针对程控放大开发的，其具有两个通道，每个通道的增益范围为-10～30dB，因此两个通道串连起来可以实现的增益控制范围为：-20～60dB。图2为瓦斯传感器及信号放大电路。72．3A／D转换电路设计系统使用的

6、数模转换器LTC1865是凌力尔特推出的16位SARADC，采用单5V电源工作，并能保证在-40℃～+12．5℃的温度范围内工作。每个器件最大电流为8．50uA，最大采样率达250kS／s，供电电流随着采样速率的降低而变小。MSOP-10封装的LTC1865提供2路软件可编程的通道，并且可以根据需求来调整参考电压的大小。A／D转换电路设计如图3所示。2．4报警模块电路设计本设计的报警模块采用普通的蜂鸣器来完成。蜂鸣器一端接地，一端接用来驱动它工作的PNP晶体管的发射极，晶体管基极连接AT89S52的P3．3口。2．5键盘模块电路设计本系统中的按键主要用来设定瓦斯浓度的报警值

7、，采用独立按键式键盘，共3个按键，它们分别与AT89S52的P2．0～P2．2口连接，平时这三个引脚输出高电平，当按键被按下时引脚变成低电平，因此，只要在软件中查询这几个引脚的电平，就可以确定是否有按键按下，从而进人相应的子程序。7第三章系统软件设计系统软件主要包括系统主程序和数据采样处理子程序两部分，主程序流程如图4所示，数据采样处理子程序如图5所示。系统开机上电工作后，首先进行初始化，接着进入主循环扫描是否有按键按下，若检测到有键按下，则设定系统的瓦斯浓度报警上限值，否则直接调用数据采集处理子程序进行数据采集处