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可燃氣體報警系統(tǒng)整體設(shè)計框圖如圖1所示，主控制器由不間斷電源UPS供電。當空氣中的可燃氣體濃度達到或超過設(shè)定值時，一般設(shè)定高限為20%LEL，高高限為40%LEL，檢測電路即產(chǎn)生與空氣中被測氣體濃度成線性關(guān)系的“氣——電”信號，再對該信號（模擬信號）進行分析處理，通過A/D轉(zhuǎn)化變?yōu)閿?shù)字信號傳至控制器。最后由單片機驅(qū)動LED數(shù)碼管觸摸屏的彩色液晶顯示屏，顯示氣體濃度值，最后由蜂鳴器完成報警過程。經(jīng)延時、判斷，確認為事故泄漏后，發(fā)出聲光報警，啟動應(yīng)急處理程序，關(guān)閉燃氣管道電磁閥，切斷進口氣源，啟動通風換氣設(shè)備（軸流風機）進行排氣。當氣體濃度降低到安全點后，關(guān)閉通風換氣設(shè)備，停止報警，打開氣體管道電磁閥，達到安全保護目的。 并且系統(tǒng)具有自診斷功能，若檢測到氣敏元件損壞，系統(tǒng)關(guān)閉閥門，并啟動故障報警信號，黃色報警燈閃亮，提示用戶更換氣敏傳感器。并考慮了要實現(xiàn)現(xiàn)場氣體濃度顯示，超限預(yù)警及自動處理等功能。
可燃氣體報警器設(shè)計框圖如圖2所示。當環(huán)境中有可燃氣體存在時，傳感器將會產(chǎn)生一定的電壓變化ΔV，考慮到安裝的需要，處理器與可燃氣體傳感器會有一段距離，所以將電壓信號ΔV轉(zhuǎn)化成4~20mA電流信號，為保證檢測到的信號有較遠的傳輸距離，此電流通過采樣電阻，最后通過A/D轉(zhuǎn)化電路，將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，通過數(shù)碼顯示管顯示出來。
可燃氣體報警系統(tǒng)中的核心元件是傳感器。在初次使用時，對傳感器需進行調(diào)零，以便使數(shù)碼管顯示的氣體濃度為0%，當環(huán)境中存在可燃氣體時，差分放大電路將傳感器生成的電壓信號百度ΔV轉(zhuǎn)化為4~20mA電流信號，然后送至單片機采樣端口。
檢測電路由補償元件和檢測元件配對組成電橋的兩個臂，遇到可燃氣體時，檢測元件電阻升高，橋路輸出電壓變量，此變量與氣體濃度成正比增大，補償元件起參比及溫度補償作用，其特點是橋路輸出電壓呈線性，具有良好的重復(fù)性、響應(yīng)速度快，元件工作穩(wěn)定、可靠，本文在設(shè)計系統(tǒng)，采用MC102作為氣體傳感器，它對1%濃度的甲烷，其靈敏度為20-40mA。
三、程序?qū)崿F(xiàn)
3.1程序?qū)崿F(xiàn)時應(yīng)考慮的問題
控制器設(shè)計
1.控制器設(shè)計框圖
主控制器是設(shè)計的難點，也是系統(tǒng)的最主要部分。一方面：實時的顯示濃度信息，判斷接受數(shù)據(jù)，進行聲光報警，連鎖控制閥門和排風設(shè)備的動作；另一方面：及時響應(yīng)顯示終端，實現(xiàn)查詢、設(shè)定等功能，同時還要實現(xiàn)故障自診斷功能。主控制器主要包括通訊模塊、人機界面、存儲、打印、報警，電源等功能模塊。智能顯示終端通過串口通訊方式，用32KB的EEPROM存儲系統(tǒng)參數(shù)及歷史記錄等關(guān)機保存數(shù)據(jù)，用32KB的RAM存儲實時濃度信息。24V到5V電壓轉(zhuǎn)化通過電源電路部分實現(xiàn)。同時也檢測市電、備電及充電狀況等，其主控制器結(jié)構(gòu)圖如圖3。
- #include<reg51.h> //包含單片機寄存器的頭文件
- #include<intrins.h> //包含_nop_()函數(shù)定義的頭文件
- unsigned char flag=0; //緊急報警標示位
- unsigned char flag1=0; //傳感器檢測報警標示位
- unsigned int after_AD_val=0; //儲存濃度數(shù)值范圍是100-10000
- unsignedcharcodetable[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f共陰極
- unsigned int TIME_1;
- sbit CS=P1^0; //將CS位定義為P3.4引腳0xc0,
- sbit CLK=P1^1; //將CLK位定義為P1.0引腳
- sbit DIO=P1^2; //將DIO位定義為P1.1引腳
- sbit K1=P2^4;
- sbit LED1=P2^0; //警情指示燈
- sbit LED2=P2^1; //正常指示燈
- 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;
- }
- }
- }
- /*****************************************************
- 函數(shù)功能：報警子程序
- *****************************************************/
- 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;
- }
- /*****************************************************
- 函數(shù)功能：將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號
- ***************************************************/
- unsigned int A_D()
- {
- unsigned char i,dat;
- CS=1; //一個轉(zhuǎn)換周期開始
- CLK=0; //為第一個脈沖作準備
- CS=0; //CS置0，片選有效
- DIO=1; //DIO置1，規(guī)定的起始信號
- CLK=1; //第一個脈沖
- CLK=0; //第一個脈沖的下降沿，此前DIO必須是高電平
- DIO=1; //DIO置1， 通道選擇信號
- CLK=1; //第二個脈沖，第2、3個脈沖下沉之前，DI必須跟別輸入兩位數(shù)據(jù)用于選擇通道，這里選通道CH0
- CLK=0; //第二個脈沖下降沿
- DIO=0; //DI置0，選擇通道0
- CLK=1; //第三個脈沖
- CLK=0; //第三個脈沖下降沿
- DIO=1; //第三個脈沖下沉之后，輸入端DIO失去作用，應(yīng)置1
- CLK=1; //第四個脈沖
- for(i=0;i<8;i++) //高位在前
- {
- CLK=1; //第四個脈沖
- CLK=0;
- dat<<=1; //將下面儲存的低位數(shù)據(jù)向右移
- dat|=(unsigned char)DIO; //將輸出數(shù)據(jù)DIO通過或運算儲存在dat最低位
- }
- CS=1; //片選無效
- return dat; //將讀書的數(shù)據(jù)返回
- }
- /*****************************************************
- 函數(shù)功能：警情檢測子程序
- *****************************************************/
- unsigned int jq()
- {
- unsigned int AD_val; //儲存A/D轉(zhuǎn)換后的值
- AD_val=A_D(); //進行A/D轉(zhuǎn)換
- if(AD_val>=30)
- flag1=1;
- else
- flag1=0;
-
- after_AD_val=(9900/256)*AD_val+100;
-
- return AD_val;
- }
- /*****************************************************
- 函數(shù)功能：主函數(shù)
- ***************************************************/
- 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();
-
-
- }
- }
設(shè)計1.doc
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2020-6-13 13:34 上傳
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