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        基于單片機的燃氣泄漏檢測報警系統(tǒng)概要

        2019-10-20 20:31:43杜云飛何晨何榕梁政任泓羽
        廣告大觀 2019年12期
        關(guān)鍵詞:報警單片機檢測

        杜云飛 何晨 何榕 梁政 任泓羽

        摘要:天然氣作為工業(yè)發(fā)展的重要資源,其在現(xiàn)代生活中扮演的角色越來越重要?,F(xiàn)實生活中也不僅僅只有天然氣這一種可燃性氣體,包括液化氣等都是常見的資源[3]。但以近幾年來的新聞報道來看,可燃性氣體帶來的安全事故也時常發(fā)生,少有操作不慎或者疏忽都有可能造成煤氣泄漏,引發(fā)火災(zāi)的情形發(fā)生,對人民的生命財產(chǎn)安全帶來了極大的破壞。

        關(guān)鍵詞:單片機,檢測,報警

        引言:

        基于此,設(shè)計一套安全可靠的系統(tǒng)實時監(jiān)測環(huán)境中的可燃性氣體濃度就顯得尤為重要,這也是降低事故發(fā)生概率最有效的措施。一方面系統(tǒng)顯示可燃性氣體濃度來提醒屋主,另一方面啟動報警裝置讓屋主警覺,可以很好的防止安全事故的發(fā)生。在此背景下應(yīng)運而生的氣體檢測裝置,正是信息時代的典型產(chǎn)物。傳統(tǒng)的氣體檢測裝置需要通過人工一一進行開啟或者關(guān)閉工作,而現(xiàn)代氣體檢測裝置數(shù)量越來越多,種類也越加繁多,當用戶回到家中時,勞累的身體還需要對這些氣體檢測裝置一一進行操作,加重了身體的負擔,傳統(tǒng)的模式已經(jīng)不能夠滿足人們的需求,在這樣的背景下,基于單片機的自動氣體檢測裝置的產(chǎn)生很好的解決了這個問題[1]。

        一,系統(tǒng)功能設(shè)計

        1.1 系統(tǒng)的技術(shù)要求

        在設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時,一個關(guān)鍵步驟就是要對單片機的技術(shù)性能做出選擇,指的是根據(jù)系統(tǒng)的性能要求來選擇合適的單片機類型。這就需要結(jié)合實際的情形來進行合理的選擇,經(jīng)過幾十年的發(fā)展后,業(yè)內(nèi)對單片機的選型已經(jīng)基本形成了標準,適用于大部分場合。常用的幾個標準有以下幾種:

        (1) 體積小:單片機是系統(tǒng)控制的中心模塊,需要盡量選擇體積小的單片機,減少占用的空間,這樣在系統(tǒng)維護階段也能表現(xiàn)出更好的性能。

        (2) 功耗低:功耗問題始終是系統(tǒng)設(shè)計必須考慮的一個問題,一般情況下單片機系統(tǒng)都是采用干電池供電。

        (3) 可靠性高:此標準指的是單片機系統(tǒng)在完成硬件部分的檢測后能夠在不同環(huán)境中表現(xiàn)出相同的性能,受環(huán)境影響較小,性能穩(wěn)定。

        1.2系統(tǒng)的組成及方案設(shè)計

        在設(shè)計初期就明確需要完成的功能,如下:

        (1) 檢測部分:能夠?qū)Νh(huán)境中的可燃性氣體進行實時監(jiān)測,并通過顯示屏顯示出來;

        (2) 報警部分:當檢測氣體的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C主模塊處理后,判斷濃度是否達到上限值,當超過上限值則啟動報警裝備。

        在設(shè)計系統(tǒng)組成時主要參考的需要完成的功能。因為要對環(huán)境中的可燃性氣體進行檢測,因此包含氣體傳感器檢測模塊,接著采集的數(shù)據(jù)信息需要轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息,因此包含AD轉(zhuǎn)換模塊,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息后需要交由單片機進行處理,因此包含核心的單片機模塊,此外,還需要將處理后的濃度信息顯示出來,因此包含顯示模塊,最后,需要將濃度信息與上限值進行對比,超過了上限值需要發(fā)出警告,因此還包含報警模塊。

        二,燃氣泄漏檢測報警系統(tǒng)硬件

        2.1 主控模塊

        可燃性氣體檢測報警系統(tǒng)其核心控制模塊為單片機模塊。其核心控制作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面:首先,當可燃性氣體檢測模塊檢測好氣體濃度數(shù)據(jù)后,會將此數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C模塊進行處理,處理時對單片機的處理性能有較高的要求,需要單片機有較高的處理速度[2],能夠及時獲取從MQ-5傳感器氣體檢測傳感器部分傳來的數(shù)據(jù)信息。其次,單片機需要將處理的信息傳送給顯示模塊進行顯示,讓人們能夠清楚的看到此環(huán)境中的氣體濃度,達到很好的人機交互效果,方便屋主做好下一步計劃和處理,MQ-5傳感器氣體檢測傳感器模塊、顯示模塊和報警器等模塊進行數(shù)據(jù)交互。

        2.2 燃氣檢測電路的設(shè)計

        在設(shè)計可燃性氣體檢測電路時,由于需要將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字數(shù)據(jù),所以需要將MQ-5芯片電路模塊和ADC0809芯片模塊進行統(tǒng)一設(shè)計。當MQ-5傳感器檢測到氣體的濃度信息后[3],會將此模擬數(shù)據(jù)傳給ADC0809模塊進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化,ADC0809處理后的數(shù)據(jù)才能交給單片機進行處理。

        2.3 聲光報警提示電路

        在實現(xiàn)基本功能之外還需增加一個功能模塊,當濃度值超過某一個閾值時,系統(tǒng)就能夠發(fā)出警報信號,告知屋主應(yīng)該進行下一步適當?shù)奶幚怼R虼嗽谙到y(tǒng)設(shè)計中還加入了一個報警模塊,使用的核心器件為蜂鳴器和LED。讓蜂鳴器和LED實現(xiàn)報警功能,操作十分簡單。在設(shè)計電路時需要注意的一個問題是,由于蜂鳴器正常工作的電流一般不超過30毫安,但是相較于單片機系統(tǒng)而言其正常工作的電流要遠遠小于這個值,且單片機本身無法提供30毫安的電流電路,因此為了解決這個問題,一般需要在報警模塊中設(shè)計一個上拉電阻實現(xiàn)電流的降級,或者通過設(shè)計合理的放大電路,將單片機的小電流放大到能夠讓蜂鳴器正常工作的電流。

        結(jié)語:

        燃氣泄漏檢測報警系統(tǒng)的核心部分是單片機、氣體檢測模塊報警和報警的電路連接設(shè)計,檢測報警裝置設(shè)計的過程中融合了多學(xué)科知識,包括自動控制技術(shù)、硬件布線技術(shù)等,通過在電器設(shè)備上安裝傳感器使電器設(shè)備統(tǒng)一連接于單片機中,達到自動控制傳感器工作的目的,減少了人力資源的消耗,同時節(jié)約了資源,操作簡單。

        參考文獻:

        [1]?楊振江杜鐵軍李群《流行單片機實用子程序及應(yīng)用實例》西安電子科技大學(xué)出版社2002.7

        [2]?陳玫玫《可燃性氣體檢測報警器的研制》2007

        [3]?郝光健《基于LabVIEW和單片機的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計》2014

        (作者單位:1.西北農(nóng)林科技大學(xué);2. 天津工業(yè)大學(xué);3.中移鐵通有限公司福州分公司;4. 惠州工程職業(yè)學(xué)院;5.杭州電子科技大學(xué))

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