基于单片机的天然气泄漏检测系统设计完整(4)

2018-12-04 22:39

北华大学毕业设计(论文)

表3.3 MQ-4材料组成

1 2 3 4 5 6 7 8

部件 气体敏感层 电极 测量电极引线 加热器 陶瓷管 防爆网 卡环 基座 材料 二氧化锡 金(Au) 铂(Pt) 镍铬合金(Ni-Cr) 三氧化二铝 100目双层不锈钢(SUB316) 镀镍铜材(Ni-Cu) 胶木或尼龙

图3.5 MQ-4基本电路

MQ-4基本电路中有如公式3.5:

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RL?20K? (3.1)

浓度与电压的关系函数如公式3.2:

浓度=(0.7-(10-10*ADdata)/1.4*14.43*ADdata)10^4 (ppm) (3.2)

3.5 A/D转换部分

3.5.1 A/D转换电路

MQ-4传感器采集到的电压信号接单片机P1.1。

图3.6 A/D转换部分

3.5.2 A/D 转换芯片 ADC0832

ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片。由于它体积小,兼容性,性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎,其目前已经有很高的普及率。学习并使用ADC0832 可是使我们了解A/D转换器的原理,有助于我们单片机技术水平的提高。

ADC0832 具有以下特点: 8位分辨率;

逐次逼近式A/D转换器; 双通道A/D转换;

输入输出电平与TTL/CMOS相兼容; 5V电源供电时输入电压在0~5V之间;

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工作频率为250KHZ,转换时间为32μS; 一般功耗仅为15mW;

8P、14P—DIP(双列直插)、PICC 多种封装;

商用级芯片温宽为0°C to +70°C,工业级芯片温宽为?40°C to +85°C。 如图 3.7,ADC0832 芯片顶视图:

图3.7 ADC0832顶视图

芯片接口说明:

CS_片选使能,低电平芯片使能。 CH0 模拟输入通道0,或作为IN+/-使用。 CH1 模拟输入通道1,或作为IN+/-使用。 GND 芯片参考0 电位(地)。 DI 数据信号输入,选择通道控制。 DO 数据信号输出,转换数据输出。 CLK 芯片时钟输入。

Vcc/REF 电源输入及参考电压输入(复用)。

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3.6 气体结果测量计算

图3.8 MQ-4气敏的灵敏度特性

其中X轴表示外界可燃气体的浓度,Y轴表示变化内阻与固定电阻的值(Rs/Ro)。

Rs:元件在不同气体,不同浓度下的电阻值。 Ro:元件在洁净空气中的电阻值。(Ro=14.43 K?)

3.7 声光报警部分

采集到的数字信号经过单片机计算后,如果天然气浓度达到报警器设置的临界点时,单片机将控制蜂鸣器报警,同时LED亮。LED的正极与PNP三极管的集电极c相连,负极接2K电阻后接地。蜂鸣器采用PNP三极管来驱动,三极管发射极e接电源正极(+5V),基极接1K电阻后接单片机P3.4端,集电极接蜂鸣器,通过蜂鸣器后接地。

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图3.9 声光报警电路

3.8 计数器译码显示电路

3.8.1 LED 的综述

在单片机的应用系统中,为了便于人们观察和监视单片机的运行情况,常常需要用显示器显示运行的中间结果、状态等信息,因此显示器也是不可缺少的外部设备之一。LED显示屏是八十年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体,显示屏由几万到几十万个半导体发光二极管像素点均匀排列组成。利用不同的材料可以制造不同色彩的LED像素点。目前应用最广的是红色、绿色、黄色。而蓝色和纯绿色LED的开发已经达到了实用阶段。LED显示屏可以显示变化的数字、文字、图形图像;不仅可以用于室内环境还可以用于室外环境,具有投影仪、电视墙、液晶显示屏无法比拟的优点。

在短短的十来年中,LED点阵显示屏就以亮度高、工作电压低、功耗小、小型化、寿命长、耐冲击和性能稳定的优点迅速成长为平板显示的主流产品,在信息显示领域得到了广泛的应用。LED的发展前景极为广阔,目前正朝着更高亮度、更高耐气候性、更高的发光密度、更高的发光均匀性、可靠性、全色化方向发展。

LED显示屏的应用涉及社会经济的许多领域,主要包括:证券交易、金融信息显示。(2)机场航班动态信息显示。(3)港口、车站旅客引导信息显示。(4)体育场馆信息显示。(5)道路交通信息显示。(6)调度指挥中心信息显示。(7)邮政、电信、商场购物中心等服务领域的业务宣传及信息显示。(8)广告媒体新产品等。 3.8.2 LED 的结构

LED数码管显示器是由发光的二极管显示字段组成的。在单片机应用系统中使

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