2 系統硬件設計
系統采用32位的STM32F1O1單片機作為主控芯片，通過氣敏探頭檢測空氣中天然氣的濃度，當濃度達到預先設定的值時，系統立馬報警提示，并自動啟動排風設備，同時關閉燃氣管道閥門，保障了生命和財產的安全。
2.1 微控制器
本系統的微處理器選用的是意法半導體公司產的STM32F101單片機，該芯片具有36MHz的時鐘頻率，并且運行速度也快于傳統的51單片機，具備32K~128K的閃存程序存儲器，能很好的對天然氣的濃度進行檢測和報警，同時達到對燃氣管道閥門以及排風扇的開閉。其豐富的管腳足以滿足智能天然氣檢測系統的要求。
2.2 電源模塊
系統中的各芯片以及傳感器的工作電壓一般都是5V,在電路中加入電容進行濾波，然后再用三端穩壓器7805進行穩壓，得到穩定的5V電壓，使系統能夠正常工作。
2.3 報警電路
報警電路采用蜂鳴器。原理：由于STM32F101單片機的I/O接口只能提供25mA的電流，而蜂鳴器的工作電流基本上在30mA左右，如果直接用I/O口驅動蜂鳴器，就會導致其他地方不能正常的工作。基于此，我們用三級管擴流來代替I/O口驅動蜂鳴器。
2.4 氣敏傳感器
根據實際的需求，本系統選用MQ-4氣敏傳感器。其工作原理是：空氣中可燃氣體濃度越高，傳感器的電導率越大。當空氣中可燃氣體濃度大于設定濃度時，單片機IO口輸出低電平，進而控制排風扇的開啟，并關閉燃氣管道閥門。顯示模塊選用1602液晶顯示，該液晶可以很精確的用字體顯示空氣中天然氣的濃度。
2.5 電機驅動
驅動電路如圖2所示。
驅動芯片選用的是33886，該驅動芯片可同時驅動兩個電機，輸出的電流能達到5A,可以實現電機PWM調速、正反轉等實時控制功能。
3 系統軟件設計
如圖3所示，為本次設計的系統流程圖。首先對系統中各個模塊進行初始化操作，而后氣敏傳感器開始工作，將采集到的天然氣濃度數據值經單片機處理后顯示到液晶屏上。當測量的濃度值高于設定值時，蜂鳴器啟動進行報警，同時關閉燃氣閥門并啟動排風扇，延時一段時間后再次檢測空氣中的天然氣濃度值是否高于設定值。如果檢測的濃度值低于設定值，說明所處的環境中，天然氣的濃度是相對安全的。
4 結果與分析
由于天然氣的爆炸極限范圍是5%-15%，所以本文的天然氣濃度設定為5%。通過對氣敏探頭釋放少量的天然氣，來模擬天然氣泄漏時的環境。根據液晶顯示屏上的濃度值來對應的觀察報警器、風扇以及燃氣閥門的工作狀態并記錄來。表1為不同的天然氣濃度下對應的報警器、排風扇以及燃氣閥門的工作狀態。
表1 不同天然氣濃度下報警器、排風扇以及燃氣閥門的工作狀況
全部資料51hei下載地址：
基于單片機的智能天然氣檢測系統_吉炫瑋.pdf
(1.32 MB, 下載次數: 28)
2018-1-16 10:13 上傳
點擊文件名下載附件
|
