家用煤气报警器毕业设计硬件部分Word文件下载.docx
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整个系统的硬件电路设计合理,性能安全可靠。
关键词:
电位器采样;
报警临界值;
煤气浓度
Abstract
Inthecurrentsociety,alotofcoalgasalarmshaveappeared,andtheseproductsaremostlytolettingoutcorrespondingalarmsmadeofcoalgas,itisfamily.Butwiththedevelopmentofsociety,coalgasalarmdeveloptoo.Microcomputercontroltechnology,sensorsintheindustrialcontrol,mechatronics,smartinstrumentation,communications,householdappliances,etc.hasbeenwidelyapplied,significantlyimprovedthetechnologicallevelofequipmentanddegreeofautomation.Thusthestructureoftheseprinciplesandweneedtounderstandandgraspthegood.
CoalgaswarningsystemadoptRCM5700computerCPUofsystem,Designarealizationthroughasinglesliceofmachinesystemtothecontrolfunctionofhousehold-usecoalgas.TheNG-CO-001electricitychemistrycarbonmonoxideairspreadsafeelingmachinetocarryonanexaminationtothecoalgasandcomparesdensityvalueandenactmentdensityvaluegainingtogetdeviation,theprocessingthatpassestothedeviationsignalacquirescontrolsignalandregulatecoalgastogiveventtoangertheofvalvebreak.fourcoalgasdensitycorrespondinganalogquantityofunitutilizeA/Dpersonwhochangesfigureinto,andhasjoinedkeyin,carryoutthecontrolthatleaksairtothehousehold-usecoalgasthus.Thehardwarecircuitofthewholesystemisreasonableindesign,performanceissafeandreliable.
Keywords:
Potentiometerssampling;
Alarmthreshold;
Gasconcentration
1绪论
1.1课题研究的背景
随着我国燃气的变革及西气东输工程的进行,煤气或天燃气已成为多数家庭的燃料。
每年,因煤气泄露造成的煤气中毒事故中,因使用热水器不当或产品本身的质量问题,造成的煤气中毒事故,全国均有不少事例。
有甚者,因室内煤气浓度过高,引起煤气爆炸的事故也不少见。
家用煤气有时会因各种原因发生泄漏,煤气的主要成分是甲烷,甲烷是一种可燃性气体,遇到明火会发生燃烧甚至爆炸,所以如果在煤气泄漏时打电话,使用家用电器的话,煤气遇到电火花可能会发生爆炸事故。
人呆在煤气泄漏的空间内,甲烷的不完全燃烧可能会生成一氧化碳,人体吸入有毒气体一氧化碳后,一氧化碳将会迅速与血液中的红细胞结合导致人体中毒昏迷,如果长时间吸入泄露的煤气甚至会发生中毒死亡。
一氧化碳中毒属内科急症,如不及时发现及治疗,将会危及生命。
近年来,我国部分地区非职业性一氧化碳中毒事件时有发生。
特别是冬春季高发,据不完全统计,我国2006年因非职业性一氧化碳中毒,造成至少3850人中毒,142人死亡。
2007年3-5月份,南汇区发生了2起非职业性一氧化碳中毒事件。
1.2课题研究的目的
人们面对燃气泄漏而造成的种种事故威胁,就真的没有一个彻底的解决办法吗?
据有关专家介绍,使用燃气报警器是对付燃气无形杀手的重要手段之一。
燃气专家指出,燃气泄漏或废气排放而大量产生的一氧化碳是燃气中毒事响应的根源,如采有用燃气泄漏报警器就能得到及时的警示。
有关部门经长期测试同样得出结论,燃气报警器防止一氧化碳中毒事故发生的有效率达95%以上。
计算机的普及和信息技术的迅猛发展,人们己不满足于传统的居住环境,对家庭及住宅小区提出了更高的要求,智能化被引入家庭,并迅速在世界各地发展起来。
人们对居住环境要求的日见增高,体现在希望住宅不仅更便利、舒适而且更安全。
单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛,煤气泄漏则是人们日常生活中常常需要测量和控制的一个问题。
单片机有利于为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施。
为了防止中毒事件再次发生,提出利用单片机系统进行有效的预防对策。
所以怎样防止煤气中毒与爆炸已成为人们的迫切需要。
为此我们开发研制了智能煤气报警系统。
1.3系统设计基本内容
针对经常发生的煤气泄漏中毒事件,采用煤气、甲烷、乙烷及一氧化碳等气体传感器、单片机、电磁阀和电铃,设计一套有毒气体检测、报警电路,显示室内空气质量(分优、良、中、好、差五级),用单片机模块分路控制继电器、发光二极管和电铃。
报警系统由硬件和软件两大部分组成。
其中硬件部分由各报警感应器、感应器控制器、主控器等设备组成。
软件部分主要是报警系统控制程序。
气敏传感器用来检测空气中煤气的浓度,当空气中煤气含量超过允许标准浓度后,感应器所获得的感应信号均被感应器控制器所接收,再由感应器控制器对各感应信号进行相应识别和处理,并将处理后的感应信号通过串口送至主控器,由主控器对其采取相应的警报动作。
报警信号加至报警声响电路的控制端后,报警声响电路被触发,发出报警声,同时关闭总气阀。
本课题在硬件设计方面主要研究组成家用煤气泄漏报警控制系统的单片机芯片、气体传感器总线的使用方法,同时研究电路设计思路、电路组成,包括控制芯片、气体传感器、单片机、显示电路等的选用和设计,最后给出结构框图、电路原理图。
系统软件设计方面的分析设计包括主机和从机程序设计分析等。
2系统设计技术基础
微处理器的出现极大地促进了生产力的发展,提高了人们生活的质量,实现了工业的现代化和自动化。
Internet技术的飞速发展,使得基于分组交换技术的通信性能、通信质量和可靠性得到稳步提高。
基于8位和16位单片机的嵌入式设备(如仪器仪表、数据采集和显示、过程控制、工业自动化等)的实时应用、测控系统正在走向网络智能化。
这就要求企业从现场控制层到管理层能实现全方位的无缝信息集成,实现远程维护、智能诊断以及远程管理功能,提供一个开放的基础构架,并具有高可靠性、分散控制、集中监视和管理的功能。
2.1系统实现方案与选择
针对目前主要处理芯片的不同,本文提出了2种实现方案,分别为基于8051单片机实现方案以及基于RabbitRCM5700实现方案。
并最终选择了一种方案进行系统实现。
2.1.1基于单片机的实现方案
基于8051单片机实现的煤气报警器的具体方案如图2.1所示。
该方案主要包括了可燃气体传感器、A/D转换器、键盘控制电路、8051单片机电路、晶振、蜂鸣器以及LED显示电路[1]。
可燃气体传感器输出为模拟量,需要利用A/D转换器将模拟量转换成数字量送给8051单片机;
晶振和键盘控制作为8051单片机的外围输入电路,蜂鸣器作为报警用的8051单片机的外围输出电路;
显示电路采用了LED显示,由8051单片机控制实现显示。
图2-1基于8051单片机的实现
2.1.2基于MiniCore的实现方案
基于MiniCore实现的煤气报警器的具体方案如图2-2所示。
该方案主要包括了可燃气体传感器、A/D转换器、键盘控制电路、RabbitRCM5700模块电路、晶振、蜂鸣器以及LED显示电路。
可燃气体传感器输出为模拟量,需要利用A/D转换器将模拟量转换成数字量送给RabbitRCM5700模块电路;
晶振和键盘控制作为RabbitRCM5700模块电路的外围输入电路,蜂鸣器作为报警用的RabbitRCM5700模块电路的外围输出电路;
显示电路采用了LED显示,由RabbitRCM5700模块电路控制实现显示。
图2-2基于MiniCore的实现
2.1.3方案选择
方案1中采用的是8051单片机实现煤气报警器,该方案具有结构化设计简单,器件成本较低的特点,是一种较为广泛采用的实现方案。
方案2中采用的是RabbitRCM5700模块实现煤气报警器,该方案基于RabbitRCM5700模块进行开发设计,RabbitMiniCore模块用于加速嵌入式系统的开发和实施。
编程开发采用我们经过业界广为验证的DynamicC开发系统,一个包括编辑器、链接器、装载器和编译器在内的C语言集成开发环境。
从你的计算机通过USB端口或串口下载程序,立即在目标硬件上进行调试——无需在线仿真器。
这种开发环境减少了工作量,加速了软硬件集成。
Rabbit提供了广泛的驱动函数库和例程、免费的TCP/IP及其源代码。
RabbitMiniCore系列产品采用超小型miniPCIExpress接口,具有可互相兼容的以太网与Wi-Fi无线网两个版本,除了拥有Mini的外型,使得产品的设计更加容易之外,它还配置了32个通用输入/输出端口、6个串行端口和一台Rabbit5000微处理器。
这些特点使其成为超小型产品中最具成本效益的网络连接解决方案,既可用于网络连接也可用于控制。
由于该模块具有设计灵活,外围扩展功能强大的特点,可以构成当今体积最紧凑、成本最低的嵌入式解决方案,可以为系统方便可靠增加网络连接。
针对其应用扩展,本设计选择了方案2,基于RabbitRCM5700模块实现煤气报警器的方案。
既基于MiniCore实现的家用煤气报警系统,利用可燃气体传感器检测某一环境中可燃气体含量的指标,对于可燃气体的检测,由于可燃气体传感器输出量为模拟量,需要将其进行A/D转换后送给RabbitRCM5700模块,当其含量超过设定值时,由主芯片RabbitRCM5700模块控制
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