煤气报警器的毕业论文设计
价格便宜、可靠性好，所以本设计采用方案一。
2.12煤气泄露测试的功能
在本设计中，煤气泄露测试报警器装置的主要功能就是快速准确的检测被测气体中有害气体（主要是CO有毒气体）的在空气中的含量，通过LED显示屏将CO气体浓度显示出来，与计算机通信端口。所以为了实现以上功能：系统应该具备气体传感器、数据采集、A/D转换电路、单片机、LED数码显示、声光报警单元、光电隔离技术和切断阀、看门狗。
2.13煤气泄露测试系统框图 有毒气体（CO）传 感器 温度补差、取样放大 A/D转换器 AT89S52系列单片机 数码显示 预警设 置 排气 继电器 光电隔离接口 A/D转换器 切断器 图2-1测试系统框图
这个煤气报警器的设计主要是依靠AT89S52系列的单片机来实现，其中系统的工作的大概流程如下:
起先由装在室内的有毒气体（一氧化碳气体）传感器获得被测量对象(室内CO气体的浓度)原始信号,经过温度补偿和取样放大得到矫正后的可匹配信号，再进入数模（A/D）转换器,把原始模拟的信号转化为数字信号（电信号），从而得到被测对象的数字量信号,传给单片机，再由单片机进行数据处理,最后得到最终的室内环境一氧化碳浓度值,将此数据通过数码管显示并保存,同时根据系统设定的限值参数判断环境浓度是否超标,如果超标立即向光隔离接口输出控制信号,通过继电器打开排气扇, 如果超出
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下限值，切断阀关闭，并开始进入危险期计时,如果发现环境中一氧化碳浓度长时间处于危险状态,则有可能排气扇未能打开,或者房间发生严重一氧化碳气体泄露事故,此时启动预警信号进行光电报警提示,提示室内人员打开门窗、关闭气源，并迅速撤离事故现场。
2.2相关技术和器件的基本知识
2.21气体传感器介绍
1.气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理仪表显示部分。
气体传感器也是一种将气体的成份、浓度等信息转换成可以被观察人员、仪器仪表、计算机等利用的信息的装置。气体传感器一般被归为化学传感器的一类，尽管这种归类不一定科学。
“气体传感器”包括：热导式气体传感器、半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、红外线气体传感器等。
2. 气体传感器应满足的基本条件
一个气体传感器可以是单功能的，也可以是多功能的；可以是单一的实体，也可以是由多个不同功能传感器组成的阵列。但是，任何一个完整的气体传感器都必须具备以下条件：
(1) 能选择性地检测某种单一气体，而对共存的其它气体不响应或低响应。 (2) 对被测气体具有较高的灵敏度，能有效地检测允许范围内的气体浓度。 (3) 制造成本低，使用与维护方便。 (4) 长期工作稳定性好。并且使用寿命长。 (5) 对检测信号响应速度快，并且重复性好。 3.气体传感器的选定
气体传感器是本系统检测的起点，也是系统的核心和重点，选择合适的传感器理所
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当然的成为决定这次设计系统成功的关键。
一氧化碳气体传感器属于气敏传感器，通过A/D转换电路将模拟量转换成数字量后送到单片机，进而由单片机完成数据处理、浓度处理及报警控制等相关工作。传感器作为煤气泄露测试装置报警器的信号采集部分，是仪表的核心组成部分之一。本次设计采用MQ-9半导体气体传感器，MQ-9传感器是装有活性炭过滤器的传感器，从而可以消除杂质气体的影响，对有机溶剂或其他挥发性气体的灵敏度低，而对氢气和一氧化碳的灵敏度高，所以非常适合用于检测人工煤制气。
图2.2灵敏度特性
纵坐标以传感器电阻比（Rs/Ro）表示Rs，Ro的定义如下： Rs ＝不同浓度气体中的电阻值 , Ro ＝1000ppm一氧化碳中的电阻值 基本测试回路：
此传感器需要施加 2 个电压：加热器电压（VH）和回路电压（VC）。这个加热器电压（VH）用于维持敏感素子处于与对象气体相适应的特定温度而施加在集成的加热器上。VC则是用于测定与传感器串联的负载电阻（RL）上的两端电压（VRL）。这种传感器具有极性，所以VC需用直流电源。只要能满足传感器的电性要求，回路电压VC和VH可以共用同一个电源电路。为了将判定值水平最佳化，并使敏感素子的功耗（PS）低于15mW的限度值，需要选择RL的值。 MQ-9的管脚连接如图2.3所示：
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1或3接传感器，4或6接传感器，2 和5接加热器
图2.3 MQ-9的管脚连接
MQ-9传感器的工作原理是它的表面电阻 Rs ，是通过与其串联的负载电阻 RL 上的有效电压信VRL 输出而获得的。二者之间的关系为：Rs/R L = (Vc-V RL ) / V RL
MQ- 9 型气敏元件的敏感层是用非常稳定的二氧化锡制成的。因此，它具有优秀的长 期稳定性，在正常使用条件下，其使用寿命可达 5 年，所以被广泛运用。
2.22 单片机选择
52单片机芯片内集成了定时/计数器、中断系统和串行口等基本功能部件，一块小的芯片就是一个完整的小微机系统，可以应用于简单的测控系统。Atmel公司是世界著名的Flash存储器制造商。Flash存储器是一种可以反复擦写的电擦/电写闪速存储器（FPEROM)。控制器部分采用了美国ATMEL公司的AT89S52单片机，AT89S52单片机是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，非易失性存储技术制造，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S52具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，2个16位可编程定时计数器，5个中断优先级，2层中断嵌套中断，2个全双工串行通信口，片内时钟振荡器,看门狗电路。
此外,AT89S52设计和配置了振荡频率可为0 Hz，并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM（随机）定时计数器，串行口,，外中断系统可继续工
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作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PLCC、PDIP和TQFP等三种封装形式,以适应不同产品的需求。
AT89S52单片机的主要功能特性： 兼容MCS-51指令系统
8k可反复擦写(>1000次）ISP Flash ROM 3个16位可编程定时/计数器 时钟频率0-33MHz
32个双向I/O口、4.5-5.5V工作电压 全双工UART串行中断口线 256x8bit内部RAM 2个外部中断源
中断唤醒省电模式、低功耗空闲和省电模式 看门狗电路 3级加密位
软件设置空闲和省电功能
灵活的ISP字节和分页编程、双数据寄存器指针
图2.4 89S52的各个管脚
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