智能可燃气体探测控制器设计

1、.：.；常州信息职业技术学院学生毕业设计毕业论文系 别： 机电工程系 专 业： 机电一体化 班 级： 机电051 学 生 姓 名： 吴兴海 学 生 学 号： 0504053148 设计论文标题： 智能可燃气体探测控制器设计 指 导 教 师： 朱江 设 计 地 点： 常州信息职业技术学院 起 迄 日 期： 8月 1 日 8月22 日 目录1毕业设计论文义务书-32毕业设计论文开题报告-43摘要关键字-64前言-65智能可燃气体探测控制器的开展-66. 智能可燃气体探测控制器的任务原理-117.硬件构造-13 8.元气件选择-139.软件设计 -188软件仿真-249.结 束 语-2410答谢词-

2、2411毕业设计论文成果评定表-25 毕业设计论文义务书专业：机电一体化 班级：机电051 姓名： 吴兴海 一、课题称号：智能可燃气体天然气、煤气、液化气、氢气探测控制器设计二、主要技术目的：1.MCS-51系列单片机 2. 三菱PLC交流电源、24V直流输入类型 3. FX2N-32MR-001 32 16 漏型 16 继电器 150*87*904、探测器参数目的：1能设定可燃气体天然气、煤气、液化气、氢气浓度报警值，范围在125LEL查阅国家引荐规范GT/T12474-90爆炸极限大于4%LEL 2探测器的报警动作值与可燃气体浓度报警设定值之差不应超越3%LEL3在报警范围内，实行声、光红

3、色指示灯报警；从报警区移到干净空气区，30秒内应正常显示。三、任务内容和要求：1选题，审题，整理资料2了解PLC系统的应急情况，复习可编程控制的相关内容3分析气体传感器的任务原理，画出控制电路4硬件电路设计 5设计程序6软件仿真：用单步、自动单步或延续执行程序，察看效果7定稿，写总结四、主要参考文献：吴雪峰 刘 洋 杨 波 学 生签名 06年8 月 日 指 导 教师签名 06年 8 月 日 教研室主任签名 06年 月 日 系 主 任签名 06年 月 日毕业设计论文开题报告设计论文标题工 业 污 水 处 理 的PLC控制 一、选题的背景和意义：随着城市煤气、天然气事业的迅速开展和民用石油液化气用

4、户的增多。可燃气体走漏报警问题已提到城市消防与建筑电气设计的议日程。(建筑设计防火规范) (GBJ1687)第1032条明确规定： “分发可燃气体可燃气的甲类厂房和场所， 应设置可燃气体浓度检测报警安装。可燃气体通常是指城市煤气、石油液化气、汽油蒸气、酒精蒸气、天然气以及煤矿瓦斯等。这些气体主要含有烷类、烃类、烯类、醇类、苯类以及一氧化碳和氢等成分。是易燃、易爆、有毒、有害的气体。因此。在消费、保送、储存和运用这些气体的过程中， 如违反操作规程或设备密封质量不好，都有能够发生可燃气体走漏景象， 进而酿成火灾或爆炸事故， 给国家和人民的生命财富呵斥损失。近年来， 这类事故实例不胜枚举。为了防止这

5、类事故的发生，装设可燃气体浓度检测报警安装是非常必要的， 可以及时发现事故隐患，尽早采取补救措麓。二、课题研讨的主要内容：1选题，审题，整理资料2了解PLC系统的应急情况，复习可编程控制的相关内容3分析气体传感器的任务原理，画出控制电路4硬件电路设计 5设计程序6软件仿真：用单步、自动单步或延续执行程序，察看效果7定稿，写总结三、主要研讨设计方法论述：经过查找资料了解智能可燃气体探测控制器系统任务原理，画出采样电路、交流电源开关电路、控制电路和报警电路。在传统的可燃气体报警器根底上进展技术革新，选择适宜的元器件。然后设计软件部分，并在PC环境下用单步、自动单步或延续执行程序，察看仿真效果。最后

6、进展修正写出定稿。四、设计论文进度安排： 7月31日8月22日时间第 周工 作 内 容2006.73183选题、审题、搜集资料、整理资料8.48.5了解PLC控制系统的运用情况，复习可编程控制器的相关实际8.58.7分析控制器的PLC控制系统8.88.9分析气体传感器的任务原理，画出系统框图8.108.11硬件电路设计8.128.13设计程序8.148.15软件仿真：用单步、自动单步或延续执行程序，察看效果8.178.18整理一切资料，完成设计报告8.198.20写总结，修正初稿8.218.21定稿五、指点教师意见： 指点教师签名： 06 年 08月22日六、系部意见： 系主任签名： 06 年

7、 08月22日课程总结随着毕业日子的到来，课程设计也接近了尾声。时间过的真快 ,转眼间，毕业设计的写作终于划上了句号，大学最后的光阴就在这样的忙碌和充实中度过了。从拿到毕业设计义务书到完本钱次设计，这一个多月的时间里我觉得本人阅历了很多，也学到了很多。 经过几周的奋战我的课程设计终于完成了。在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是经过这次做课程设计发现本人的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对本人才干的一种提高。经过这次课程设计使我明白了本人原来知识还比较欠缺。本人要学习的东西还太多，以前觉得本人对课本上的知识掌握的曾经可以了，如今觉

8、得有点有点眼高手低。经过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，尤其是对这种操作类的课程在社会中的积累占据很大的比重，所以在以后的任务、生活中我都应该不断的学习，努力提高本人知识和综合素质以顺应这个瞬息万变的社会需求。 这次课程设计中在朱教师的协助 下进展的还算顺利，遇到不懂的地方教师总是可以悉心的教导，耐心的讲解。这次课程设计也使我们的同窗关系更进一步了，同窗之间相互协助 ，有什么不懂的大家在一同商量，听听不同的看法让我们更好的了解知识，所以在这里非常赞赏协助 我的同窗。首先，我要赞赏很多在我完成论文的过程中给予过我关怀协助 的人。然后要谢谢与我一同并肩作战的好朋友好同窗们，在我做毕

9、业设计期间他们不断在我身边陪伴我,帮我查资料,找资料. 总之，谢谢一切关怀、维护过我的人。毕业设计的终了，意味着我将开场属于我的新的人生旅程,我会很努力的走完它。 这次课程设计让我觉得本人需求掌握的东西还很多，以往学过的东西真的被运用时才觉得它的分量，也许是万事开头难，但我想假设真的懂得了那么这种难定会降低程度。做完了这项设计有种如释重负的觉得。此外，还得出一个结论：知识必需经过运用才干实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我以为只需到真正会用的时候才是真的学会了。 赞赏教师们给我们的协助 。设计过程中，在教师的悉心引导下我们的进展还算顺利，我经过在图书馆和网络上

10、查阅大量有关资料，以及与同窗交流阅历和自学，使本人学到了不少知识，当然在此过程中遇到了一些困难但在教师和同窗的协助 下都一一抑制了。在整个设计中我懂得了许多东西，也培育了我独立任务的才干，树立了对本人任务才干和自信心，我置信这次做设计的感受会对今后的学习、任务及其生活有非常重要的引导。它不仅大大提高了动手的才干，而且使我充分领会到了在发明过程中探求的困难和胜利时的喜悦。虽然这个设计做的质量如何还有待教师们的评定，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受害。前言在工业消费和日常生活中，经常运用H2、CO等多种可燃气体。为确保生命和财富平安，在运用可燃气体的场所，必需

11、安装可燃气体探测报警器，以防止发生不测。本设计是在传统的可燃气体报警器根底上进展技术改造的，因此，吸收了原产品的技术优点，增添了新的功能。传统的可燃气体报警器采用分立式元件构成，运用中刚通电时，气敏元件处于不稳定形状，无论有无可燃气源都会发出报警声，输出控制频繁操作，呵斥现场安装调试比较费事。同时，因短少对气敏元件传感器预热时间的控制，短少气敏元件传感器本身短路或断路缺点的检测，短少有明显区别的声、光报警，不能符合可燃气体产品的新规范，必需研制新产品。智能可燃气体探测控制器就是在此根底上进展研制的。本设计以MCS-51系列的单片机AT89C2051为中心，本着设计简单、调试方便、安装灵敏、平安

12、可靠、节约本钱的原那么，完成该设计。智能可燃气体探测控制器主要功能以及技术要求：1、对可燃气体进展丈量和检测可燃气体浓度到达报警设定值时，应能报警。2、能设定可燃气体浓度报警值，范围在125LEL查阅国家引荐规范GT/T12474-90爆炸极限大于4%LEL。3、探测器的报警动作值与可燃气体浓度报警设定值之差不应超越3%LEL。4、常任务：绿灯闪烁，蜂鸣器不报警。5、可燃气体浓度超范围报警：1、在报警范围内，实行声、光红色指示灯报警。2、从报警区移到干净空气区，30秒内应正常显示。6、缺点报警：传感器断路、短路时应发出与可燃气体浓度超范围报警明显区别的声、光黄色指示灯报警。7、声、光设置手动自

13、检功能。8、浓度超限报警时，应能启动输出控制功能。一、智能可燃气体探测控制器系统任务原理1、可燃性气体传感器任务原理目前，运用最广泛的是烧结型SnO2和Fe2O3气敏传感器。烧结时埋下加热丝和测定电极制成管芯。任务时，加热丝通电加热，丈量丝用于丈量器件的阻值。运用该气敏元件丈量气体成分含量的原理是：当被测可燃气体经过气敏元件的外表时，会发生热化学反响无焰熄灭，熄灭后的SnO2等金属氧化物中的氧与复原性气体结合，使金属氧化物的阻值发生变化，而且其大小与被测气体浓度成一定比例。经过丈量这一变化，就可知空气中可燃性气体浓度的大小。本设计是基于可燃性气体传感器的单片机检测和控制。根据设计要求，选择可燃

14、气体气敏元件MQ-412作为本设计用气体传感器，可检测天然气、煤气、液化气、氢气等多种可燃性气体。该传感器具有长期的稳定性，对可燃性气体有较高的灵敏度、良好的抗温性、良好的反复性；丈量范围宽，为10010000PPM；对可燃性气体呼应时间10秒，从可燃性气体区移到干净区域恢复时间30秒；加热电压为5V，丈量电压范围为510V；在干净空气中的丈量电阻大于50K；丈量可燃性气体浓度和丈量端电阻成线形变化。传感器构造和丈量电路如图1所示，Vb为加热电压，Va为丈量电压。图1 传感器构造和丈量电路图2、智能可燃气体探测控制器系统任务原理根据可燃性气体传感器任务原理，按照传感器丈量电路图，将可燃性气体浓

15、度转换为电压信号，供浓度采样电路和报警电路运用。根据本设计检测要求，思索经济要素，不采用模/数转换器，而采用可燃气体浓度丈量值与可燃气体浓度超范围的电压设定值进展比较的方法。干净空气中可燃性气体传感器丈量电阻大于50K，在可燃性气体浓度中可燃性气体传感器丈量电阻变化较大，其值可变至几K。因此，在丈量电压为+5V时，可燃性气体传感器丈量输出电压也可从0.3V变化到4.5V以上。根据本设计的要求，实践丈量的可燃性气体浓度电压范围在0.3V3.5V之间，思索余量，设计可燃性气体的浓度电压范围限制在0.3V4.0V之间。设计中，采用运算放大器作为可燃性气体浓度丈量值和设定可燃性气体超限浓度电压基准的比

16、较器，比较器输出连到单片机的输入端。可燃性气体传感器丈量电压为+5V时，设定可燃性气体浓度超限电压基准范围在0.3V4.0V之间。假设可燃性气体浓度大于电压设定值时，那么单片机检测到气敏元件有浓度超限发生，单片机发出声、光报警，封锁气源阀门。在进展气敏元件断路缺点检测时，可燃性气体传感器输出端电压接近0V，为低电平；气敏元件短路的缺点检测时，可燃性气体传感器输出端电压接近+5V，为高电平。因此，采用运算放大器作为可燃性气体输出和缺点设定电压值的电压比较器。短路比较器的电压基准值设定为+0.3V，断路比较器的电压基准值设定为+4.9V，比较器输出连到单片机的输入端。当单片机检测到气敏元件有缺点发

17、生时，发出缺点声、光报警。此处声、光报警与可燃性气体浓度超范围报警有明显区别。手动自检功能经过不互锁按钮实现，常开按钮输出连到单片机的输入端，经过检测常开按钮的电平变化来检测按钮的闭合和松开。由于输出控制不频繁操作，所以选择继电器输出控制电磁阀来实现气源阀门的封锁，从而到达确保生命和财富平安的目的。系统硬件衔接框图如图2所示。二、硬件构造：硬件构造主要有交流电源开关电路、电源整流电源稳压等组成。1、开关电源：由于本设计要求体积小，功率不大，思索分量及抗干扰要素，电源设计采用普通自激式开关电源，单电源+5V供电。由L1、R1R7、V1V2、C1C5、T等组成开关电路， 并由二极管D1、C6、C1

18、8构成整流滤波电路，最后经过LM7805稳压和电容滤波，输出+5V电压。如图3所示。2 、采样电路：采用太原电子厂消费的MQ-412型半导体气敏元件，作为可燃气体浓度丈量的传感器。从经济角度出发，加热电压、传感器回路电压均有+5V电压供应。丈量电路由二极管D2、半导体气敏元件M1、电位器RW、R14、R15、R19、C14、C15等元件组成。二极管D2起一个降压和丈量隔离作用。可燃气体浓度的电压比较值，利用的是电压叠加的原理。+5V电压经R14、R15、R19、RW分压后，叠加可燃气体传感器输出的电压一同提供应比较器3脚。调理电位器RW可以调理电压的初始值，从而到达改动可燃气体浓度的设定值。在

19、干净空气中保证比较器3脚的电压值为0.3V左右。交流电源开关电路电源整流电源稳压交流电源电磁阀声、光报警输出控制采样电路浓度比较缺点比较自检电路单片机图2系统硬件衔接框图图3 开关电路比较器2脚为比较电压的基准。由R16、RT、R17、R18分压提供，C13起稳定任务点电压的作用。该规范基准电压为2.2V。当可燃气体浓度增大时，气敏元件的阻值变小，运放U3A输入端3脚的电压升高，与2脚电压进展比较，其结果由U3A 1脚输出。R14、R15对小信号进展整形、放大。U3B、R16R18、RT、C13对放大信号进展比较。大于比较电压，输出+5V电压，为高电平；小于比较电压，输出低电平。输出衔接到单片

20、机的输入脚，供单片机判别。单片机输入脚等于高电平，可燃气体浓度不超范围；等于低电平，可燃气体浓度超范围，发出浓度超限声、光报警，封锁气源阀门。图4 浓度采样电路3、手动按钮控制如图5所示：由不互锁按钮K、R9、C17构成。在可燃气体浓度丈量正常范围内，按一下，自检可燃气体浓度超范围缺点，发出声、光报警，封锁气源阀门。再按一下，自检恢复正常绿灯闪烁。长时间按住3秒钟，自检发光二极管和蜂鸣器任务形状，不封锁气源阀门： (1)、正常显示，绿灯闪烁，计时5秒。2、可燃气体浓度超范围发出声光报警计时5秒。3、气敏元件断路和短路缺点发出声、光报警，计时5秒 4、控制电路继电器输出电路由V3、V4、D6、R

21、11、R13和继电器组成。当检测可燃气体浓度大于浓度设定值时，单片机对应引脚输出低电平，三极管V3、V4导通，继电器吸合，1、3脚连通，+8V电压加到电磁阀两端，电磁阀动作，封锁气源。二极管D6起续流作用，维护三极管不被继电器反电势击穿。二极管D11起续流作用。 图5按钮电路 图6 继电器控制电路5、报警电路报警电路由R12、V5、S2组成。三极管V5任务在饱和形状，起功率放大作用。当可燃气体浓度小于浓度设定值正常任务时，单片机对应引脚输出高电平，不报警；当检测可燃气体浓度大于浓度设定值时，单片机对应引脚输出低电平，三极管V5导通，执行报警。当气敏元件发生短路或断路缺点时，单片机对应引脚输出低

22、电平，三极管V5导通，发出缺点报警。浓度超限报警和缺点报警两种报警声有明显区别，分别由单片机程序设定。 图7 报警电路和LED光报警电路6、LED光报警电路由于对发光颜色有不同要求，所以选择LED双色红、绿共阳极发光二极管作为光源。绿色指示灯闪烁点亮，阐明智能可燃气体探测控制器正常任务。检测可燃气体浓度大于浓度设定值时，单片机对应引脚输出低电平，红灯常亮，发出声、光报警。当气敏元件发生短路或断路缺点时，单片机对应引脚全部输出低电平，黄灯红灯和绿灯合成常亮，发出有明显区别的声、光报警。7、缺点检测：气敏元件发生短路时，气敏元件输出直接连到+5v,为高电平。气敏元件发生断路时，气敏元件输出接近0V

23、，为低电平。而正常任务及可燃气体浓度超越浓度设定值的气敏元件输出范围为(0.3V4.0V)。所以设定气敏元件短路的基准。电压值为4.9V，设定气敏元件断路的基准电压值为0.3V。气敏元件输出小于0.3V，为气敏元件断路缺点。气敏元件输出大于4.9V，为气敏元件短路缺点。由电阻R20R21 、R23R24、双运放U4构成缺点检测电路。图8 缺点检测电路类型指示灯继电器蜂鸣器正常任务绿灯秒闪烁不动作不报警短路与断路缺点黄灯常亮不动作急促报警浓度超限红灯常亮动作缓慢报警按自检按钮单数红灯常亮动作缓慢报警按自检按钮双数绿灯秒闪烁不动作不报警长按3秒钟自检：绿灯秒闪烁5秒红灯常亮5秒黄灯常亮5秒不动作不

24、报警缓慢报警急促报警表1、 声、光任务形状表图9、智能可燃气体检测控制器原理图三、元器件的选择1、电源部分本设计是在传统的可燃气体报警器根底上进展技术革新的，因此采用原有的开关电源。本设计单片机部分负载电流约100毫安，气敏元件负载电流约150毫安，LM7805输入电压为+8V，思索余量，设总的任务电流为300毫安，那么总的功率约3W，LM7805的功耗为300毫安3V1W。因此，LM7805必需加散热器。开关电源以效率高、电压顺应范围宽而得到广泛运用。开关电源的稳压原理均采用脉冲调宽式的稳压方式，即经过自动改动开关功率管的封锁和导通时间的比例，或经过改动振荡器输出脉冲的占空比来到达稳压的目的

25、。本设计采用原设计中成熟的开关电源电路。电路中参与了吸收电路由电容和二极管并联组成、电感、压敏电阻等以提高电源的抗干扰和耐冲击性能。电路中，整流二极管流过的电流约300毫安，直流电压约300V，整个开关电路任务频率只需几十KHz，本着经济的原那么，选用市场上通用的IN4007整流二极管、开关功率管E13003等元器件。触发二极管选用DB3。思索功耗，R3、R4、R6、R7选用0.5W的电阻，其他电阻选用0.25W。主要器件的选择：整流二极管：1N40071A/1000V； 开关功率管：E130033A/1000V触发二极管：DB3 ； C1、C2电容：CBB-400-100N-I2、单片机该单

26、片机为双列直插式DIP20封装，内带2K闪存ROM，有P1口、P3口，运用方便，指令与MCS-51系列兼容。片内程序存储器为电擦写型ROM，整体擦除时间仅为10毫秒，可写入/擦除1000次以上，数据保管10年。图10、单片机引脚表示图该产品普通运用于室内可燃气体场所，外界干扰较少，从经济角度出发，单片机采用上电复位方式，复位时间由R8、C12决议，通常选200毫秒左右。思索单片机的运转速度，选用常用的12M晶振频率。在此频率下，单片机一个机器周期为1微秒，运转速度较快. AT89C2051是一个功能强大的单片机，但它只需20个引脚，15个双向输入/输出I/O端口，其中P1是一个完好的8位双向I

27、/O口，两个外中断口，两个16位可编程定时计数器,两个全双向串行通讯口，一个模拟比较放大器。同时AT89C2051的时钟频率可以为零，即具备可用软件设置的睡眠省电功能，系统的唤醒方式有RAM、定时/计数器、串行口和外中断口，系统唤醒后即进入继续任务形状。省电方式中，片内RAM将被冻结，时钟停顿振荡，一切功能停顿任务，直至系统被硬件复位方可继续运转。表2、主要功能特性：兼容MCS51指令系统2k可反复擦写(1000次)Flash ROM15个双向I/O口6个中断源两个16位可编程定时/计数器2.7-6.V的宽任务电压范围时钟频率0-24MHz128x8bit内部RAM两个外部中断源两个串行中断可

28、直接驱动LED两级加密位低功耗睡眠功能内置一个模拟比较放大器可编程UARL通道软件设置睡眠和唤醒功能3、声光报警单片机AT89C2051的P1口、P3口低电平常的吸收电流可达20mA，不需求外接驱动电路，可直接驱动发光二极管。所以选用LED双色红、绿共阳极发光二极管BT311057，经限流电阻直接连到单片机引脚。单片机高电平常，发光二极管不亮；低电平常点亮发光二极管。发光二极管的发光亮度强弱由流过它的电流决议，通常2mA以上就能保证发光二极管可靠发光，它的正常任务电流为810mA，发光二极管的压降为1.5V。所以，选择发光二极管的正常任务电流为10mA，那么它的限流电阻可由以下公式计算：RL=

29、5-1.5V/10mA=350，取限流电阻为360。蜂鸣器用来作为报警指示，选用直流型FM12-5V型号。蜂鸣器任务电压为+5V，任务电流在20mA以上。单片机的驱动电流不够，不能直接驱动，必需外接功率驱动。因此，选用PNP型三极管9012作为蜂鸣器的功率驱动，与基极相连的电阻取2K阻值，保证三极管任务在饱和形状。4、自检电路自检电路经过按钮触点的闭合和松开来实现，按钮选用不互锁的KA8型号。按钮常开触点一端接电源+5V；另一端连到单片机输入端并经过电阻接地。电阻值取100，电阻两端并联电容是保证开关信号输入的稳定。因此，按钮按下时接+5V，松开时接低电平。单片机经过对应端的电平变化可检测自检

30、电路的按键变化，经过程序完成自检功能的实现。5、继电器输出控制电路继电器是感性元件，驱动电流较大，单片机不能直接驱动，必需经过电路的转换。继电器选用SRS-05DC-SL型号，用直流+5V供电。三极管选用常用的PNP型9012、NPN型9013作为继电器的功率开关。继电器的常开触电一端接7805稳压电源的输入端+8V，另一端接电磁阀。单片机对应引脚输出低电平，三极管V3、V4导通，继电器常开触点吸合，供应外界电磁阀直流+8V电压。接着，电磁阀动作，电磁阀常开触点闭合，封锁气源。二极管D6选用IN4007型号，在电路中起续流作用，维护三极管不被继电器反电势击穿。电磁阀是感性元件，驱动电流较大，电

31、磁阀选用ExiBIIBT3型号，采用直流+8V电压供电；D11选用IN4007型号，在电路中起续流作用。6、气敏元件选择目前，运用最广泛的是烧结型SnO2和Fe2O3气敏传感器。烧结时埋下加热丝和测定电极，制成管芯。任务时，加热丝通电加热，丈量丝用于丈量器件的阻值。加热电压为+5V，丈量电压范围为510V本设计是基于可燃性气体传感器的单片机检测和控制。根据设计要求，选择太原电子厂消费的可燃气体气敏元件MQ-412作为本设计用气体传感器，可检测天然气、煤气、液化气、氢气等多种可燃性气体。加热电压为+5V，通电电流为150mA，由7805输出直接提供；丈量电压选+5V。该传感器具有长期的稳定性，对

32、可燃性气体有较高的灵敏度、良好的抗温性、良好的反复性；丈量范围宽，为10010000PPM；对可燃性气体呼应时间10秒，从可燃性气体区移到干净区域恢复时间30秒；加热电压为5V，丈量电压范围为510V；在干净空气中的丈量电阻大于50K；丈量可燃性气体浓度和丈量端电阻成线形变化。7、浓度采样电路元件选择本设计对运放精度要求不高，可选用双运放TL062作为浓度电压比较器。丈量电路由二极管D2、半导体气敏元件M1、电位器RW、R14、R15、R19、C14、C15等元件组成。二极管D2起一个降压和丈量隔离作用。比较器2脚的电压基准，由+5V电压经R16、RT、R17、R18分压提供，C13起稳定任务

33、点电压的作用，RT为热敏电阻。选择适宜的参数，使该规范基准电压为2.2V。可燃气体浓度的电压比较值，利用的是电压叠加的原理。+5V电压经R14、R15、R19、RW分压后，叠加可燃气体传感器输出的电压一同提供应比较器3脚。调理电位器RW可以调理电压的初始值，从而到达改动可燃气体浓度的设定值。在干净空气中比较器3脚的电压值为0.3V左右，在丈量浓度范围内，比较器3脚的电压值小于4.0V。主要器件的选择：热敏电阻RT：RM-12K ；电阻R16、R18：RJ-0.25-10K； 双运放：TL062；电阻R17：RJ-0.25-6.8K ； 电阻R19：RJ-0.25-1K； 电阻R14：RJ-0.

34、25-2K；电容C14：16V-220uf ； 电阻R15：RJ-0.25-330K； 电位器RW：W-203 ；二极管D2：IN4007 ； 电容C13：16V-10uf8、检测缺点元件选择气敏元件发生短路时，气敏元件检测点直接连到+5V，为高电平。气敏元件发生断路时，气敏元件输出接近0V，为低电平。而正常任务及可燃气体浓度超越浓度设定值的气敏元件输出范围为(0.3V4.0V)。根据这一设计要求，选择双运放TL062作为短路和断路的电压比较器。断路比较器基准电压为0.5V，短路比较器基准电压为4.9V。TL062 A作断路比较器。2脚为基准电压输入。基准电压由+5V经电阻分压提供，取R20为

35、10K，R21为1K，那么断路电压基准为5/10+10.5V。3脚为断路检测输入点。TL062 B作短路比较器。6脚为基准电压输入。基准电压由+5V经电阻分压提供，取R23为1K，R24为47K，那么短路电压基准为5/47+1474.9V。5脚为短路检测输入点。主要器件的选择：电阻R20、R23：RJ-0.25-1K；电阻R21：RJ-0.25-10K；电阻R24：RJ-0.25-47K；双运放：TL062四、软件设计1、软件设计流程图如图11所示2、软件设计要求1、气敏元件开场任务时，在没有遇到可燃性气体时，其电阻值也会添加，经过5min左右，其电阻值下降到一个稳定值，这时才可以运用。所以，

36、程序有一个预热过程，预热时间为5min。2、按钮检测中采用软件延时方法执行按键的去抖动。3、电磁阀的驱动电压取之于开关变压器二次侧整流的输出。采用脉冲驱动方式。脉冲时间为20ms。4、正常任务绿灯闪烁时间定义如下：秒循环显示。1秒钟内，绿灯点亮600ms，熄灭400ms。5、可燃气体浓度超限：红灯常亮。秒循环显示。1秒钟内，蜂鸣器报警750ms，不报警250ms。6、缺点报警： 黄灯常亮。200毫秒循环。200毫秒钟内蜂鸣器报警100ms，不报警100ms。3、软件程序设计1、整个程序延时地方较多，因此设立10ms、200ms延时子程序DELAY10MS：MOV R7，#10 ；延时10msD

37、ELAY10_1：MOV R6，#10DELAY10_2：NOPNOPNOPDJNZ R6，DELAY10_2DJNZ R7，DELAY10_1RETDELAY200MS：MOV R7，#200 ；延时200msDELAY4_1：MOV R6，#200DELAY4_2：NOPNOPNOPDJNZ R6，DELAY4_2DJNZ R7，DELAY4_1RET长按3秒？主程序入口 Y按键单数？执 行自检程序程序初始化 N关电磁阀有键按下？预热终了？ Y Y有缺点？正常任务绿灯闪烁 Y浓度超限？ Y按键调试？ 是单数？ 亮红灯报警1关电磁阀 Y亮红灯报警1绿灯闪烁关报警1亮黄灯报警(2)图11、软件

38、设计流程图2、程序选用了一个T0定时中断。中断一次定时时间为5毫秒。设计中断是为了保证计时的准确。定时中断中对计时的误差进展了修正，修正程序如下：CLR TR0MOV A，TL0ADD A，#80HMOV TL0，AMOV A，TH0ADDC A，#0ECHMOV TH0，ASETB TR0(3)、程序中设计了短暂断电电网干扰恢复程序，保证短暂断电后程序能正常运转。掉电判别利用了单片机内部的RAM单元。在程序开场运转时，预置一些数据，只需单片机不断电，该数据不会改动；短时延续电单片机电压仍存在，该数据也不会改动。只需真正断电后再重新运转程序时，断电维护单元数据处于不确定形状，与设定值不符，程序

39、才从头运转。流程图如图124、软件清单：数据相等？BAOJIN EQU P1.2SHUCHU EQU P1.5 LEDLU EQU P3.0不等从头运转，置初值LEDRED EQU P3.1 . KAIGUAN EQU P3.4 重新开场KAILU EQU P1.6DUANLU EQU P1.7CHAOXIAN EQU P3.7初始化ORG 00H LJMP MAINORG 0BHLJMP TIME0 ORG 30H MAIN：MOV SP，#60H LCALL DELAY200MS CLR PSW.3 CLR PSW.4 MOV A，10H ；掉电判别CJNE A，#55H，STARTMOV

40、 A，11HCJNE A，#0AAH，STARTMOV A，12HCJNE A，#55H，STARTMOV A，13HCJNE A，#0AAH,STARTLJMP START1 ；初次开机START:：MOV R0，#10HMOV R1，#30HCLR AMAIN1：MOV R0,AINC R0DJNZ R1，MAIN1MOV R0，#10MAIN1_1：LCALL DELAY200MSDJNZ R0，MAIN1_1MOV 10H，#55HMOV 11H，#0AAHMOV 12H，#55HMOV 13H，#0AAHSTART1：MOV TMOD，#01HMOV TL0，#78H ；晶振=12M

41、 T0=5MSMOV TH0，#0ECHSETB ET0 ；T0SETB TR0SETB EASTART2： MOV A，30HCJNE A，#180，START2_1START2_1：JC START2_2MOV 30H，#0LJMP START3 ；预热阶段5分钟START2_2：SETB BAOJIN ；关报警和继电器输出SETB SHUCHUMOV A，32HCJNE A，#120，START2_3START2_3：JNC START2_4CLR LEDLU ；丈量正常,(0-600MS)亮绿灯SETB LEDREDLJMP START2START2_4： CJNE A，#200，ST

42、ART2_5START2_5： JC START2_6MOV 32H，#0START2_6：SETB LEDLU ；(600MS-1000MS)灭绿灯SETB LEDREDLJMP START2START3：SETB DUANLUJB DUANLU，MAIN1_1A ；短路MAIN1_A：SETB KAILUJNB KAILU，MAIN1_2 ；开路LJMP MAIN2MAIN1_1A：LCALL DELAY200MSSETB DUANLULCALL DELAY200MSJNB DUANLU，MAIN1_ALJMP MAIN9MAIN1_2：LCALL DELAY200MSSETB KAILU

43、LCALL DELAY200MSJB KAILU，MAIN2LJMP MAIN9MAIN2：SETB KAIGUANLCALL DELAY10MSLCALL DELAY10MSJNB KAIGUAN，MAIN2_0SETB KAIGUANLCALL DELAY10MSLCALL DELAY10MSJNB KAIGUAN，MAIN2_0LJMP MAIN5 ；=0，有键按下MAIN2_0：SETB DUANLUJB DUANLU，MAIN11_1 ；短路MAIN11_A： SETB KAILUJNB KAILU，MAIN11_2 ；开路LJMP MAIN12MAIN11_1：LCALL DELA

44、Y200MSSETB DUANLULCALL DELAY200MSJNB DUANLU，MAIN11_ALJMP MAIN9MAIN11_2：LCALL DELAY200MSSETB KAILULCALL DELAY200MSJB KAILU，MAIN12LJMP MAIN9MAIN12：SETB CHAOXIANJNB CHAOXIAN，MAIN4 ；超限 ；丈量正常CLR 20H.1JB 20H.0，MAIN2_3 ；偶次按下,消音形状,绿灯闪烁SETB BAOJIN ；关报警和继电器输出SETB SHUCHUMOV A，32HCJNE A，#120，MAIN2_1MAIN2_1：JNC

45、MAIN2_2CLR LEDLU ；丈量正常,(0-600MS)亮绿灯SETB LEDREDLJMP MAIN2MAIN2_2：CJNE A，#200，MAIN2_2AMAIN2_2A：JC MAIN2_2BMOV 32H，#0MAIN2_2B：SETB LEDLU ；(600MS-1000MS)灭绿灯SETB LEDREDLJMP MAIN2 ；处于报警形状,报警停顿,亮红灯MAIN2_3：SETB LEDLU ；亮红灯CLR LEDREDMOV A，32HCJNE A，#150，MAIN2_4MAIN2_4：JNC MAIN2_5CLR BAOJIN ；(0-750MS)报警LJMP MA

46、IN2MAIN2_5：CJNE A，#200，MAIN2_5AMAIN2_5A： JC MAIN2_5BMOV 32H，#0MAIN2_5B：SETB BAOJIN ；(750-1000MS)消音LJMP MAIN2 ；超限缺点MAIN4：JB 20H.1，MAIN4_1LCALL DELAY200MSLCALL DELAY200MSLJMP MAIN4_2MAIN4_1：LCALL DELAY10MSLCALL DELAY10MSMAIN4_2：SETB CHAOXIANMOV 30H， #0JNB CHAOXIAN，MAIN4_3 ；退出超限LJMP MAIN2 ；继续超限MAIN4_3：

47、SETB LEDLU ；亮红灯CLR LEDREDJB 20H.0，MAIN4_6 ；=偶次，(0-750MS)报警， (750-1000MS)消音MOV A，32HCJNE A，#150，MAIN4_4MAIN4_4：JNC MAIN4_5CLR BAOJINLJMP MAIN4_6MAIN4_5：CJNE A，#200，MAIN4_5AMAIN4_5A：JC MAIN4_5BMOV 32H，#0MAIN4_5B： SETB BAOJINLJMP MAIN4_6MAIN4_6：JB 20H.1，MAIN4_7SETB 20H.1 ；继电器输出脉冲CLR SHUCHULCALL DELAY20

48、0MSLCALL DELAY200MSSETB SHUCHUMAIN4_7：MOV A，30HCJNE A，#10，MAIN4_7AMAIN4_7A：JC MAIN4_3LJMP MAIN2MAIN5：MOV 30H,#0SETB LEDLUSETB LEDREDMAIN5_0：MOV A，30HCJNE A，#3，MAIN5_1MAIN5_1：JC MAIN5_2LJMP MAIN6 ；延续按3S以上,执行自检MAIN5_2：LCALL DELAY10MSLCALL DELAY10MSLCALL DELAY10MSSETB KAIGUANLCALL DELAY10MSJB KAIGUAN，M

49、AIN5_0JB 20H.0，MAIN5_3SETB 20H.0 ；继电器输出脉冲CLR SHUCHULCALL DELAY200MSLCALL DELAY200MSSETB SHUCHULJMP MAIN2MAIN5_3：CLR 20H.0SETB BAOJIN ;关继电器输出,报警SETB SHUCHULJMP MAIN2 ；自检程序MAIN6：MOV 30H,#0SETB LEDRED ；亮绿灯CLR LEDLUMAIN6_1：LCALL DELAY10MSSETB CHAOXIANJNB CHAOXIAN，MAIN6_3 ；超限MAIN6_2：MOV A，30HCJNE A，#5，MA

50、IN6_2AMAIN6_2A：JC MAIN6_1LJMP MAIN7MAIN6_3：LCALL DELAY200MSSETB CHAOXIANJB CHAOXIAN，MAIN6_2 ；自检继续超限,亮红灯CLR LEDRED ；亮红灯SETB LEDLUMAIN6_4：MOV A，32HCJNE A，#150，MAIN6_5MAIN6_5：JNC MAIN6_6CLR BAOJIN ；(0-750MS)报警JB 20H.1，MAIN6_4SETB 20H.1 ；继电器触发脉冲CLR SHUCHULCALL DELAY200MSSETB SHUCHULJMP MAIN6_4MAIN6_6：CJNE A，#200，MAIN6_6AMAIN6_6A：JC MAIN6_6BMOV 32H，#0MAIN6_6B：SETB BAOJIN ；消音LJMP MAIN6_4MAIN7：MOV 30H，#0MAIN7_1：LCALL DELAY10MSMOV A，32HCJNE A，#40，MAIN7_1AMAIN7_1A：JNC MAIN7_2CLR LEDRED ；(0-200MS)亮红灯SETB LEDLUCLR BAOJINLJMP MAIN7_3MAIN7_2：CJNE A，#80，MA