基于单片机煤气检测仪

摘要

随着社会的发展，信息时代已经到来，而作为收集各种基础信息的电子元器件传感器也得到了快速的发展和使用。现在传感器的应用越来越广泛，随之对其要求也越来越高，尤其是现在大家受到推崇且快速发展的智能家居。所以，对于生活在这个时代的我们，了解掌握各种传感器的基本机构和工作原理是非常有必要的。MQ-5 半导体可燃气体敏感元件传感器是以二氧化锡（Sn O2）的材料制作的气体传感器，用来检测可燃气体。本设计用单片机和MQ-5传感器结合来设计这个煤气泄漏检测系统。其中MQ-5传感器具有：灵敏度高、稳定性好、使用简单、寿命长等优点，单片机集成度高、体积小、可靠性高且控制能力强又易扩展。现在，煤气气已经成为我们生活中不可缺少的一种燃气，特别是城市里。而城市里基本上又是高楼大厦，一旦有煤气泄漏发生就会造成很多难于挽回的灾难。所以怎么防范煤气泄漏和煤气泄漏带来的灾难已经成为社会迫切需要解决的问题。虽然现在市场上的煤气泄漏检测报警装置种类很多，但是价格功能各有不足。要不是价格便宜功能简单起不到作用，就是价格昂贵功能复杂繁琐普通家庭用不起。本设计是基于单片机设计的简单实用的一个煤气泄漏检测系统，它集齐煤气泄漏检测、煤气泄漏报警、煤气泄漏控制为一体。当环境中煤气浓度超过设定的值后，系统会进行声光报警，且显示空气中煤气浓度，并发出信号控制续电器和电磁阀来控制排气扇和控制煤气开关。这样可以从根本上解决煤气使用泄漏的安全问题。

关键词：传感器；单片机；报警；控制；通讯

Abstract

With the development of society, the information age has arrived, as the sensor collects basi c information of electronic components have also been quick development and use. Now widel y used sensors, with its rising. Sensor technology, has become an important symbol of a country' s level of development of science and technology. So for us living in this day and age, understa nding the basic institutions andprinciples is necessary. Combustible gas sensor MQ-5 semicondu ctor sensor based on Tin oxide (Sn O2) gas sensor material, used to detect combustible gases. T his design with MCU and MQ-5 to design the gas leak detection system. MQ-5 sensor with hig h sensitivity, stability, simple to use, long life and other advantages of monolithic high integratio n, small size, high reliability and strong ability to control and easy to expand. Now, gas has beco me indispensable in our lives life using gas,especially in the city. And the city buildings, once th ere is a gas leak will cause a lotof difficulty irreparable disasters. How to prevent gas leaks an

d gas leaks causedby disasters has becom

e a pressing social problem to be solved. Gas leak detec tion and alarm devices now on the market although many types, but prices have shortcomings. B ut for the cheap simple functions do not work, is the complex o

f ordinary families cannot affor d expensive function. This design is based on single-chipmicrocomputer to design a gas leak det ection system is simple and practical, it collected a gas leak detection, gas leakage alarms, gas le akage control as a whole.When the concentration of gas in the environment exceeds the set value , the system will sound and light alarm and displays the gas concentration in the air, and signal c ontrol electrical and gas solenoid valve controlled exhaust fan and control switch. This can solv e the problem of security of a gas leak.

Keywords: sensor single chip machine alarm control, communications

目录

摘要 (1)

Abstract (1)

目录 (2)

1绪论 (3)

1.1研究背景和意义 (3)

1.2国内外研究现状 (4)

1.3本课题的主要研究内容 (4)

2系统设计 (5)

2.1设计要求 (5)

2.2系统构成方案 (5)

2.3方案分析 (5)

2.4各个模块方案 (6)

2.4.1控制模块方案 (6)

2.4.2显示电路方案 (6)

2.4.3人机交流方案 (6)

2.4.4声光报警模块 (6)

2.5 AT89S51单片机简介 (6)

2.6传感器选择 (7)

2.7A/D转换器选择 (7)

3单元电路的设计与分析 (8)

3.1单片机最小工作系统电路 (8)

3.2数据采集电路 (9)

3.2.1MQ-5简介 (9)

3.2.2 CO电压-浓度曲线拟合过程介绍 (11)

3.2.3数据采集模块电路 (12)

3.2.4传感器自检电路 (13)

3.3A/D转换电路 (13)

3.4人机交互模块电路 (14)

3.5显示模块电路 (14)

3.6声光报警模块电路 (15)

3.7控制模块电路 (15)

4网络通信模块 (16)

4.1网络通信模块原理 (16)

4.2网络通信模块作用 (17)

4.3MAX232芯片简介 (17)

5总体电路原理图及仿真 (18)

5.1总体电路原理图 (18)

5.3 PCB板图 (19)

5.3程序编写 (20)

5.4仿真模拟 (21)

5.4.1程序流程图 (21)

5.4.2仿真运行 (23)

5.4.3 Proteus软件及4Keil C51开发系统简介 (23)

6总结 (23)

7致谢 (24)

1绪论

1.1研究背景和意义

随着社会的发展，科学的进步，我们的生活燃料都已逐渐被煤气、天然气和液化石油

气代替。如今，煤气已在小区，宾馆，公寓广泛使用。在我们方便的使用煤气生活的同时，由于使用不当或者设备的老化也给我们带来了各种安全隐患，严重的威胁着我们的生命和财产安全。如何预防煤气泄漏和煤气泄漏造成的灾难将会是煤气安全使用的一个重点方向。

城市使用的管道煤气主要成分是一氧化碳，它无色无味剧毒，是一种可燃气体，化学式：CO。当浓度达到一定值时遇明火或电火花将会发生火灾甚至爆炸。人体暴露在含有一氧化碳万分之几的空气中，会有中毒的危险。中毒后头痛、眩晕、无力、呼吸困难等，严重时将陷入深度昏迷，各种反射消失，甚至死亡。由于一氧化碳是无色无味气体，所以人体靠视觉和嗅觉是感受不到一氧化碳的。但是城市管道煤气里添加了能刺激鼻粘膜的硫醇气体，这样我们就能及时发现煤气的泄漏。但如果我们不在家或者晚上不注意时发生了煤气泄漏就无能无力了，所以煤气泄漏检测仪对于安全使用煤气来说是很重要的。

总结以上所述，为了能安全的使用燃气，需要设计一种能从根本上有效的解决煤气泄漏安全问题的煤气泄漏检测控制系统。该煤气泄漏检测系统中包括：数据采集模块；A/D 转换模块；人机交流模块；显示模块；MCU模块；控制模块；网络通信模块。

1.2国内外研究现状

在国外，煤气泄漏检测控制仪已经是一种非常成熟的产品。最早发明使用的国家是日本，无论是在传感器技术上还是煤气泄漏检测控制仪研究上，日本都走在了国际的前端。由于日本国内大力推广煤气泄漏报警控制器的使用，日本国内发生的煤气泄漏事故远低于其他国家。在家庭安全使用煤气方面，日本和美国政府都出台了家庭和公寓要安装煤气泄漏报警器的使用法规。

我国在70年代初就对各类传感器开始了研究，并取得了很大的成就，对煤气泄漏检测仪及其相关的研究也已经开始。目前国内的煤气泄漏检测报警器的型号众多、品种也较齐全。但是这些主要都是从国外引进的技术上发展而来，没有自己的特色。

煤气泄漏检测仪主要分固定式的和便携式两种，便携式一般是工业使用，主要用在煤气管道巡检查漏。家用的一般是小型的固定式，主要安装在厨房里，用于煤气泄漏检测。煤气泄漏检测仪的发展和电子技术的发展息息相关，电子技术越发达，煤气泄漏检测仪功能也更完善，可靠性也更高也具备了一定的智能。现在市场上的煤气泄漏检测仪主要都是以单片机为核心设计的，但很多产品都缺少传感器的自检装置。不能再传感器损坏时及时发现，造成误报以及失效。严重时会造成用户判定错误，造成难以挽回的灾难。

1.3本课题的主要研究内容

燃气泄漏报警控制器是非常重要的，能提高燃气使用安全，由气敏传感器、单片机、控制器和报警器组成。当空气中有煤气泄漏时，仪器能及时检测发现且发出声光报警，并控制继电器和电磁阀来打开排气风扇和关闭煤气阀，同时通过网络向用户发出通知。这样，就可以从根本上解决燃气的使用安全隐患。

本设计设计一款全新的家庭煤气泄漏检测仪，具有自动控制煤气开关阀、排气风扇开关，通讯报警功能。主要分为以下几个方面：

1、分析用于家庭煤气泄漏检测仪所需要的功能及市场上产品的不足，由此设计一款家用煤气泄漏检测系统。

2、煤气泄漏检测仪的功能和硬件电路各个模块

3、主要使用电子元器件的选择

4、网络通信模块的设计

5、电路原理图和PCB板的制作和设计

6、程序编辑，仿真

因此，本文的组织如下：

第一章，简单介绍本课题研究背景和意义，分析国内外现状。

第二章，分析课题提出系统设计要求设计出系统框图，得出各个模块的设计方案和各种元器件的选择。

第三章，详细分析各个单元模块的作用、电路组成。

第四章，分析网络通信模块的作用，找出相应的设计方案。

第五章，整机电路原理图的制作，PCB板的制作，程序编辑，仿真。

第六章，总结

2系统设计

2.1设计要求

课题要求设计一款煤气泄漏检测仪，要有煤气泄漏检测、声光报警、单片机控制、网络通信等功能模块。当空气中有煤气泄漏时，仪器能及时检测发现且发出声光报警，并控制继电器和电磁阀来打开排气风扇和关闭煤气阀，同时通过网络向用户发出通知。选择合适的传感器，能有效、灵敏、稳定的工作。设计方案要能在根本上解决煤气泄漏的安全问题。

2.2系统构成方案

以单片机为核心，由MCU模块、数据采集模块、A/D转换模块、显示模块、人机交互模块、控制模块、声光报警模块和网络通信模块组成。核心元器件单片机采用AT89S51单片机，重要元器件煤气传感器采用MQ-5半导体气敏传感器。设计中各种复杂的功能可以由软件实现，这样控制灵活易于扩展，使用的硬件资源也较简洁，价格便宜。

2.3方案分析

我们在做一个项目或者某个系统设计时,首先要考虑到的是对设计方案的可行性进行分析评估。此外我们还需要考虑到其他多方面的因素,主要有技术性能参数、经济低廉性和操作可控性能这三个方面。

1、技术的可运行性

本系统采取了当前的热门的单片机技术,系统的核心控制处理器是单片机,在系统中所运用的技术手段是单片机最小系统设计，已经是相对比较成熟的技术。数据采集采用的是半导体气敏传感器，现在国内半导体气体传感器技术已经比较成熟，产品也比较多，价格便宜。

2、经济的可行性

本系统设计的是一个家庭煤气泄漏检测控制仪,能够在不对家庭电源、管道线路进行调整的情况下直接使用,仪器硬件的设计成本也相对较低。采用单片机系统，复杂的功能由软件实现，降低成本。

3、操作的可行性

设计本的目的是为了让家庭使用煤气更加的安全,消除煤气泄漏带来的隐患,因此在本系统的设计时必须具备可操作性。第一,该系仪器在室内安装简便,同时仪器的操作不能很复杂。使用此仪器以后,用户能够及时的发现家里煤气泄漏的情况,用户可以随时随地用自己的智能手机等移动设备,通过互联网连接就可以随时随地收到仪器发出的煤气泄漏报警信息。

2.4各个模块方案

2.4.1控制模块方案

控制就采用单片机直接控制，不需要采用更多的硬件，节约资源控制成本。虽然51

单片机的运行速度较慢，但是在这个较简单的系统中已经足够使用了。由于单片机I/O资源较充足，所以控制由单片机直接控制继电器和电磁阀来打开排气风扇和关闭煤气阀，能及时降低煤气浓度，从根本上解决煤气泄漏带来的安全问题。

2.4.2显示电路方案

如果采用简单的数码管动态扫描来显示。由于要靠单片机不停地扫描才能显示，这会占用大量的单片机内部资源和I/O接口资源。虽然这样做电路简单只需增加一点点成本，但是会造成系统不稳定、显示不稳定。所以我们选择液晶显示模块，显示的内容更加丰富，更符合人机交互的要求。显示时也不要靠单片机不停地扫描，只需要把数据输入就可以，不需要占用单片机内部资源。这样显示内容丰富又清楚，系统运行又流畅稳定。

2.4.3人机交流方案

此系统人机交流的内容较简单，因此只需要4个按键即可。而单片机的I/O接口资源也够用，所以每个按键对应一个I/O接口解决就可以。用户可以用这个模块来输入自己所需要的报警值，当仪器在报警状态时也可以通过按钮来停止报警。此外，该系统还有一个单独的复位按键，用于单片机系统复位及重新启动使用。当长时间没有用户操作时，系统将自动退回到正常工作状态，显示屏实时显示煤气浓度。

2.4.4声光报警模块

本模块由一个蜂鸣器和三个不同颜色的发光二极管组成，整个模块结构简单实用。绿色表示正常工作状态，黄色表示临界报警状态，红色表示报警状态。正常工作状态时只亮绿灯，临界报警状态时绿灯和黄灯同时亮起，报警时只亮红灯。蜂鸣器在报警状态时向起。由于电路构成简单，此模块可以直接靠单片机驱动运行。

2.5 AT89S51单片机简介

单片机作煤气泄漏检测仪的核心部分，要同时完成不同的信号处理和相应控制。在系统正常运行时，单片机需要不停地对数据采集模块采集到的信号进行处理，同时需要控制其他各个模块做出不同反应，如控制显示模块实时显示煤气浓度。要同时完成这些任务这，就要求单片机要有较快的运算速度。在选择单片机时我们还要考虑制作成本，能在满足性能要求的条件下选择可靠性高、价格低的产品。

AT89S51单片机是一个低功耗，高性能的CMOS8位单片机，兼容标准MCS-51指令及80C51的引脚结构。AT89S51是在AT89C51基础上经过改进而来，增加了许多新功能，采用0.35新工艺，大幅提升性能而成本更低。AT89S51单片机具有以下特点：4k Bytes Flash片内程序存储器；

全静态工作：0Hz-33KHz；

三级程序存储器保密锁定；

128*8位内部RAM；

32条可编程I/O线；

两个16位定时器/计数器；

2个中断优先级；

2层中断嵌套中断；

2个全双工串行通信口；

5个中断源；

看门狗（WDT）电路；

与MCS-51兼容；

可编程串行通道；

低功耗的闲置和掉电模式；

片内振荡器和时钟电路。

2.6传感器选择

本设计使用半导体气敏传感器MQ-5，它具有灵敏度高、稳定性好、响应快、使用简单等优点。是气敏材料为Sn O2电阻型金属氧化物的半导体气敏传感器的典型代表，这类传感器的使用温度较高，在200～500℃之间。当传感器所在空气中存在一氧化碳气体的时候，传感器的电阻随着空气中一氧化碳气体浓度的增加而减小。简单的设计电路就可以将传感器的电阻的变化转换成和一氧化碳气体浓度相对应的电压信号，使用简单。为了进一步提高它们的灵敏度，降低它们的工作温度，一般会在气敏材料中掺杂一些贵金属材料（如Ag 、Au 、Pb ）。

2.7A/D 转换器选择

为了满足各种使用任务的要求，大量性能结构不同的A/D 转换器被设计生产出来。A/D 转换器按位数来分有8位、10位、12位、16位等，位数越高价格越高。本设计采用ADC0809A/D 转换器，此转换器是8位的逐次比较式A/D 转换器，价格便宜。在A/D 转换器内部：有一个高阻抗斩波稳定比较器、一个逐次逼近型寄存器、一个电阻分压器。选用个A/D 转换器优点是速度快、功耗低、价格便宜，而且足够此系统使用。ADC0809转换器主要特性：

（1）8路输入通道

（2）8位A/D 转换器，即分辨率为8位。

（3）具有转换起停控制端。

（4）转换时间为100μs(时钟为640KHz 时)，130μs （时钟为500KHz 时）。

（5）单个+5V 电源供电。

（6）输入电压大小：0～+5V ，不需要零点和满刻度校准。

（7）工作温度范围为-40～+85摄氏度。

（8）低功耗，约15mW 。

系统框图如图2.1所示。煤气传感器检测到煤气信号经信号处理后传给单片机，单片机在将信号经过分析处理后作出各种控制。

图2.1 系统原理框图

本设计以单片机为核心，由单片机模块、数据采集模块、A/D 转换模块、显示模块、人机交互模块、控制模块、声光报警模块和网络通信模块组成。采用AT89S51单片机，传煤气传感器 信号处理 AT89C51单片机

单片机

电磁阀 煤气罐 浓度显示 声光报警 继电器 风扇 按键 网络通

用户

感器采用MQ-5气敏传感器。各种复杂的功能可以由软件实现，控制灵活易于扩展。使用的硬件资源也较简洁，价格便宜。传感器检测到煤气浓度改变电阻值，数据采集电路把电阻值信号转成模拟电压信号。模拟信号经过A/D转换器转换后变成数字信号，单片机对输入的数字信号进行相应处理。单片机将经信号处理后输出到显示器显示出来，并根据数值的大小做出不同的控制。当煤气浓度超过设定的数值时，单片机驱动声光报警电路，同时控制继电器打开排气风扇和电磁阀关闭煤气，再通过网络通信向用户发送信息。

3单元电路的设计与分析

本设计煤气泄漏检测仪的硬件电路分为MCU模块、数据采集模块、A/D转换模块、显示模块、人机交互模块、控制模块、声光报警模块和网络通信模块组成，下面将分别介绍各个单元电路模块的具体设计。

3.1单片机最小工作系统电路

单片机是这个设计的核心部分，原理图如图3.1所示。数据采集电路采集到的电压信号经过A/D转换器转换变成数字信号，单片机对输入的数字信号进行处理。单片机将经信号处理后输出到显示器显示出来，并根据数值的大小做出不同的控制。当煤气浓度超过设定的数值时，单片机驱动声光报警电路报警，同时驱动继电器打开排气风扇和电磁阀关闭煤气，通过网络通信向电脑发送信息。

对于51单片机来说单片机最小系统包括单片机、电源、晶振电路、复位电路等。复位电路复位操作完成单片机的内部初始化，根据本设计的要求采用按键脉冲复位较合理。因为这个系统只有一个单片机运行，所以晶振电路就采用单片机内部时钟方式产生时钟信号。下面将分别详细介绍晶振电路和复位电路。

（1）晶振电路设计

1时钟原理

时钟电路的原理图如图3.2所示，采用12MHz大小的晶振。

图3.2时钟电路

2晶振电路的作用

51单片机本身就是一个复杂的同步时序工作电路，为了保证51单片机正常稳定的运行，51单片机必须在唯一的一个时钟信号控制下运行，严格的按时序执行各个指令。51系列单片机的时钟信号产生一般有两种方式，内部时钟方式和外部时钟方式。内部时钟方式由单片机内部电路结合外部晶振、电容产生，外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入单片机。

3晶振电路的要求

为了保证51单片机正常稳定的运行，51单片机必须在唯一的一个时钟信号控制下运行，严格的按时序执行各个指令。在设计电路板时，晶振电路中的晶体振荡器和微调电容应该尽量与单片机靠近，减小寄生电容的产生，使系统更加稳定可靠的运行。

（2）复位电路介绍

1复位电路原理图

复位电路原理图如图3.3所示，这个设计是采用按钮复位，按下按钮就可以使单片机进入复位状态。

图3.3复位电路原理图

2复位电路的作用

复位操作可以使单片机内部电路初始化，使单片机重新开始运行程序。除了系统上电复位外，当单片机运行时出现卡死、出错时也需要复位操作来使单片机重新启动。

3电路复位方式

51单片机一般有两种复位方式，上电复位和按键复位两种，如图3.4所示。上电复位利用电容充放电来实现，电路上电后由于电容充电，会使RST持续高电平一段时间，单片机完成复位操作。按键复位电路直接将RST端通过电阻和电源连接接，按钮按下时单片机进入复位状态。一般电容选择10-30UF，电阻100-1000Ω。

3.2数据采集电路

数据采集模块是此煤气泄漏检测仪的一个重要组成部分，数据采集是整个系统有效运行的前提，选用MQ-5气体传感器来采集数据。当传感器感应到泄漏的煤气时，传感器的电阻值会随着煤气浓度的变化而改变，这就产生了一个变化的电压信号。简单的电路设计就可以把电压信号提取出来。

3.2.1MQ-5简介

MQ-5气体传感器使用的材料是二氧化锡（SnO2），此材料在干净的空气中电导率较低。当传感器在有煤气的空气中时，传感器的电导率随空气中煤气的浓度增加而变大。使用简单的电路设计，就可以把传感器变化的电导率转化为与煤气浓度相对应的电压信号。MQ-5气体传感器对液化气、天然气、煤气的灵敏度较高，是一款适合多种气体检测的低成本传感器。它具有使用寿命长、功耗低、驱动电路简单的优点，还有优良的灵敏度和快速的响应恢复特性，具有可靠的稳定性。

（1）MQ-5的规格简介

①标准工作条件如表3.1所示：

表3.1标准工作条件

符号参数名称技术条件备注

Vc 回路电压≤24V DC

VH 加热电压 5.0V±

0.1V

AC or DC RL 负载电阻可调

RH 加热电阻26Ω±3Ω室温

PH 加热功耗≤950MW

②环境条件如表4.2所示：

表3.2环境条件

符号参数名称技术条件备注

Tao 使用温度-10℃-50℃

Tas 储存温度-20℃-70℃

Rh 相对湿度小于95%Rh

O2 氧气浓度21%(标准条件)

氧气浓度会影响传感

器灵敏度特性

最小值大于２％

③灵敏度特性表3.3所示：

表3.3MQ-5规格

符号参数名

称

技术参数备注

Rs 敏感体

电阻

10KΩ

- 60KΩ

(1000ppm

甲烷)

探测气体浓度范

围：

300-5000ppm

液化气，天然气，

煤气。

α

(1000ppm /5000ppm CH4)

浓度斜

率

≤

0.6

标准工作条件

温度：20℃±2℃

Vc:5.0V±0.1V

相对湿度：65%±5% Vh: 5.0V±0.1V

预热时间不少于24小时

（2）MQ-5基本测试电路

MQ-5基本测试电路如图3.5所示，从基本测试电路中可以得到

Rs/RL=(Vcc-Vout)/Vout。传感器需要先加热到一定温度后再使用，有个加热电压和测试电压。RL采用20kΩ的滑动变阻器，用来调节传感器的测试电压，必须使用直流电源。

图3.5基本测试电路

（3）MQ-5灵敏度特性曲线

图3.6 MQ-5型灵敏度特性

MQ-5型灵敏度特性曲线如图3.6所示。纵坐标（Rs/R0）为传感器的电阻比，横坐标为气体浓度。RO 是MQ-5在干净空气中的阻值，RS 表示MQ-5在不同浓度气体中的阻值。根据灵敏度特性曲线关系和基本测试电路，可以得到采集到的电压和空气中煤气浓度的关系。

3.2.2 CO 电压-浓度曲线拟合过程介绍

CO 的电压—浓度计算过程如表5.1所示。 表5.1 CO 的电压-浓度计算过程

浓度（ppm ） RS/RO RS （K Ω）

Vout （V ） 100 4.30 49.45

1.44 200 3.95 45.43

1.53 300 3.70 4

2.55

1.60 400 3.50 40.25

1.66 500 3.40 39.10

1.69 600 3.35 38.53 1.71

MQ-5

0.1

1

10100100010000

ppm R s /R o H2

LPG

CH4

CO

alcohol

Air

700 3.10 35.65 1.79

800 3.08 35.42 1.80

900 3.05 35.08 1.82

1000 3.00 34.50 1.83

2000 2.80 32.20 1.92

3000 2.60 30.25 1.99

4000 2.55 29.33 2.03

5000 2.46 28.29 2.07

6000 2.40 27.60 2.10

7000 2.32 26.68 2.14

8000 2.26 25.99 2.17

9000 2.23 25.65 2.19

10000 2.20 25.30 2.21

通过excel拟合 CO的电压-浓度曲线,为了减小误差，将浓度缩小100倍之后再进行曲线拟合。CO的电压-浓度曲线如图5.5所示。

图5.5 CO的电压-浓度曲线

再将得到的公式扩大100倍，即可以得出电压和浓度的关系：11

y

.1x

64

*

3.2.3数据采集模块电路

数据采集模块如图3.7。在电路中MQ-5传感器检测到煤气信息，并把它转化为电阻值信号，不同煤气浓度对应的电阻值也不同。RO电阻和传感器分压，当传感器电阻不同时两端的电压也不同，RO采用20KΩ滑动变阻器。因为输出电压在不断变动，所以加一个运放LM358起缓冲和隔离作用。由于该设计是用来检测煤气，所以把输出电压代入一氧化碳浓度和电压的关系式就可以算出煤气浓度了。

图3.7数据采集模块电路

3.2.4传感器自检电路

煤气泄漏检测控制仪在长时间使用过程中时，传感器难免会因为使用不当或者使用时间过长失效，加热电阻丝烧断，造成仪器失效。但是这种仪器用户又不是经常查看检测，难以发现这种问题，有可能导致严重的后果。为了让用户在第一时间发现仪内的煤气传感器损坏情况，我们需要增加一个传感器自检电路，提高仪器的安全系数。传感器自检电路的存在，会让设计的仪器更加的安全可靠。

传感器自检电路如图3.8所示。

图3.8自检电路

3.3A/D转换电路

在这个设计中，因为只需要使用一个通道，所以A/D转换器上选用IN0输入其它输入引脚接地。INO口输入采集到的数据，经过内部转换后向单片机输出。如图3.9所示

图3.9A/D转换模块

3.4人机交互模块电路

因为本设计简单实用，所以人机交互只需要4个按键就可以。而单片机的I/O接口资源也充足，所以一个按键接一个I/O接口解决。按下S3按键时，进入报警值设置界面，按一下S5数值增加100，按S4减少100，再按下S3确认报警值。按下S2按键系统退出报警状态。用户长时间不操作时，系统将自动退回显示浓度界面。为了保证电路的稳定性，设计上加了上拉电阻。电路图如图3.10所示。

图3.10人机交互模块

3.5显示模块电路

液晶显示器因为有功耗低、体积小、显示内容丰富等多种优点，在各种系统中使用越来越常见了。本设计采用1602液晶显示模块。是一种专门用来显示字母、数字、符号等

的点阵型显示器。本设计采用5x7点阵的LCM1602液晶模块，可以显示2行16个字。

1602内部的CGROM已经存储了160个不同的字符图形，这些字符包括：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号等。每一个字符都有唯一代码，比如字母“A”的代码是01000001B。显示时把地址41H中的字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。由于储存的字符代码与我们现在PC中的字符代码基本是一致的，所以在写S51字符代码程序时可以直接用P1=‘A’这样的方法来赋值。PC在编译时就把'A'先转换为41H代码了。

图3.11显示电路

3.6声光报警模块电路

声光报警电路因为电子元件较少，所以比较简单。如图3.12所示，共有三个不同颜色的发光二级管和一个蜂鸣器及若干个电阻组成。空气环境正常时，绿色二极管亮起；空气中煤气浓度接近设置的报警值时，黄色二极管闪烁；当空气中煤气浓度超过设置的报警值时，红色二极管闪烁，同时蜂鸣器响起。

3.7控制模块电路

控制电路中继电器和电磁阀直接由单片机控制，继电器用来控制排气风扇，电磁阀选用燃气电磁阀用来控制煤气的通断。当系统处在报警状态时，单片机控制继电器开关打开风扇同时控制电磁阀关闭煤气。

风扇的控制电路如图3.13所示。继电器控制风扇的开关，而单片机控制继电器，从而控制风扇的开关。风扇启动带动空气流动，使房屋内煤气浓度下降。

图3.13风扇驱动模块

电磁阀的控制电路如图3.14所示。电磁阀不通电时是关闭状态的。由于煤气泄漏时遇到点燃源会发生爆炸，而电磁阀是电动的工作时可能会产生电火花，所以选用燃气电磁阀。当系统处在报警状态时，单片机给三极管一个低电平的信号。三极管截止，燃气电磁阀就关闭了，基于安全考虑系统需要手动复位。正常状态下，单片机给三极管高电平信号，燃气电磁阀是导通状态的。

图3.14电磁阀控制模块

4网络通信模块

4.1网络通信模块原理

51系列单片机内部有个全双工串行异步通信接口，可以方便的和PC机通信。单片机实现串口通信非常重要，不但可以实现电脑对单片机的控制和下载程序，而且可以实现单片机向电脑传输数据。PC机的串口是RS232电平的，所以单片机和电脑通信之间要有个电平转换电路。我们可以选用MAX232芯片来进行转换，这种芯片是专用芯片，比起用电路模拟转换更简单可靠。用来和电脑连接的串口，我们接三根线就够了，这也是最简单的连接方法，也足够使用。第2、3、5针脚分别接RXD、TXD、GND。电路原理图如图4.1。

图4.1 网络通信模块

4.2网络通信模块作用

如今信息时代已经到来，个人PC已经非常的普遍，互联网也在快速的发展，基本每个家庭都有电脑。作为新一代的年轻人，已经离不开互联网了。我们可以电脑把煤气泄漏检测仪发出来的信息向在外的用户及时发送。虽然以上设计可以让单片机和电脑通信，但是用户要在电脑上查看单片机传输过来的信息并加以运用，那么用户还得再电脑上装上配套的软件。软件可以把煤气泄漏检测仪报警时向电脑发送的信息经过各种实时聊天软件向用户远程发送，让用户在外面也能及时发现家里煤气的泄漏，及时处理。

4.3MAX232芯片简介

MAX232是MAXIM公司设计的芯片。专为RS-232标准串口设计的电平转换芯片，使用+5V单电源供电。

1、符合RS-232C技术标准。

2、只需要单一+5V电源供电。

3、具有片载电荷泵，能够产生+10V、-10V电压。

4、功耗低，典型供电电流5mA。

5、内部集成2个RS-232C驱动器。

6、高集成度，只需4个电容即可正常运行。

7、内部集成两个RS-232C接收器。

MAX232芯片基本参数：

驱动器/接收器数：2/2

电源电压：4.5 V ~ 5.5 V

典型单电源电压：5V

发送器信号类型：单端

发送器数目：2

引脚数目：16

接口标准：EIA/TIA-232-F,V.28

接收器信号类型：单端

接收器数目：2

收发器数目：2

数据传输布局：点对点

工作温度：0°C~70°C

最大电源电流：10mA

最小单电源电压：4.5V

安装类型：通孔

5总体电路原理图及仿真

5.1总体电路原理图

为了方便仿真实验，我们画电路原理图使用Proteus软件画。画原理图应当注意以下方面：

元器件符号不能搞错，要按照原理图各个元器件标准要求来标准。

各个元件标注符号不能重复。

线路不能出现虚接。

有方向性的元件不可以搞错方向和正负极。

原理图要按照从左到右或从上到下的顺序来排列。

各种标注要明确、到位、清晰。

原理图尽量以功能块为单元

为了后续制作，各个元件要选合适的封装。

电路原理图画好后如图5.1

图5.1整体电路图

硬件是系统的躯体，硬件布局的好坏和选材对系统的稳定性有直接的影响。硬件调试是整个设计中一个重要的环节，调试时先各个模块分开测试。分别编写各个模块的程序，再分别导入单片机检测各个模块可不可以正常的运行。

5.3 PCB板图

画PCB板一般规则如下：

数字、模拟元器件及走线尽量分，开并放置在各自的区域内。

高速数字信号走线尽量短。

敏感模拟信号走线尽量短。

合理分配电源和地。

DGND、AGND、实地分开。

数字电路应该放在并行总线/串行接口附近。

DAA电路放在电话线接口边上。

PCB板图画好后如图5.2

5.3程序编写

打开Keil uVision4软件，进入主界面。如图5.3所示。

（1）源文件建立：使用菜单“File-New”或点击工具栏的新建按钮，就可以打开编辑程序的窗口，编辑源程序时就在此窗口编辑。新建文件后要先保存文件，加上后缀（.c），文本名字随意英文名。

（2）建立工程文件：点击“Project-New Project”菜单，建立新的工程，输入工程名字保存，在新的弹出对话框里选择所用的CPU，确定。接下来需要我们向新建的工程里添加源程序，在工程窗口中点击“Targ et1”前面“+”，选中“Souce Group”右键鼠标。在出现的下拉菜单中选择“Add file to Group Souce Group1”，这时弹出新的窗口要求选择源文件，选择我们一开始新建的源文件双击即可，点击”Close”返回主页面。

（3）工程的详细设置：首先点击左边Project窗口的Target 1,然后使用菜单“Proget-Option for target ‘target 1’”就可以打开设置详细对话框。这个对话框一共有8个页面，设置内容比较复杂，一般使用时需自己设置的内容很少，大多数选择默认值。设置完成后点击确认，返回主页面，一个新工程就建好了。

（4）编译、连接：在设置好工程后，既可以进行编译、连接。新工程源文件编辑完成后，我们就要进行编译。编译中出现的问题将出现在Build页中，双击Build页中出错的

项，就可以定位到出错的源程序位置。对出错的源文件进行修改，最终得到后缀为.hex的

基于单片机空气质量检测仪设计(毕业设计)

基于单片机空气质量检测仪设计 摘要 随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，人们对环境问题及健康问题日益重视，室内空气品质（IAQ）状况受到越来越多的关注。人的一生中有三分之二的时间是在居室内度过的。本文研究的室内便携式智能空气品质监测仪是以室内空气中有毒有害气体的监测监控为背景，是以STC工公司的一款8位超低功耗单片机STC90C51为控制核心，能够实现对室内温度，湿度，VOC气体的实时采集处理、显示、报警等功能。仪器采用锂电池供电，具有良好的便携性和通用性，并且使用LCD1602点阵式液晶屏显示菜单，有良好的人机对话界面。同时设计了声光报警系统，实现在参数超标时及时的报警。室内智能空气品质监测仪体积小，功耗低，操作简单，适合应用于家庭和社区的医疗健康保健，能够实时知道室内空气的质量。 关键词：STC90C51，室内空气品质，LCD显示，温湿度，VOC气体

BASED ON SINGLE CHIP MICROCOMPUTER AIR QUALITY TESTER DESIGN ABSTRACT We paid more attention to the environment and health problems especially, indoor air quality (IAQ) conditions with the development of the national economy and the improvement of people's living standard. In that, about two-thirds of people's life spent in the house. In this paper, Indoor Air Quality Portable Intelligent Monitor which will be studied in this paper, is on the background of toxic and harmful gases, and based on an STC 8-bit working ultra-low power MCU STC90C51 as control core. It can process, display, and alarm the real-time acquisition indoor temperature, humidity, VOC gas and so on. The instrument is powered by lithium batteries with a good portability and versatility. What’s more, it uses the LCD1602 dot matrix LCD screen to display menu, and has a good interactive interface. At the same time sound and light alarm system is designed to achieve a timely manner when the parameter level exceeds the limit. With the features of small size, low power consumption, operating easily, Indoor Air Quality Portable Intelligent Monitor is suitable for family and community health care for its real-time acquisition of indoor air quality. KEY WORDS：STC90C51, IAQ, LCD display, Temperature and humidity, VOC gas

基于51单片机的酒精测试仪设计

第一章研究内容 TGS822对酒精浓度的变化，其阻值产生相应的变化，然后通过取样电阻分压的变化表现出来；人体血液酒精浓度的不同，其呼出的气体中酒精浓度也不同。通过TGS822对呼出气体中酒精浓度的反应以取样电压的形式送入到ADC0809，进行A/D转换后并将转换的数据送入单片机进行分析处理，并判断是否醉酒驾车，再通过液晶板显示出来。 DS18B20其自身的温度传感器所产生的温度数字数据存入其自身的存储器，单片机对其控制读出温度数据，然后经过计算处理，将当前环境温度由液晶板输出。

第2章 总体设计 2.1 本课题的设计任务及要求 2.1.1 设计任务 设计并制作酒精测试仪，其组成如图2.1所示。TGS822对酒精浓度的变化，其阻值产生相应的变化，然后通过取样电阻分压的变化表现出来；人体血液酒精浓度的不同，其呼出的气体中酒精浓度也不同。通过TGS822对呼出气体中酒精浓度的反应以取样电压的形式送入到ADC0809，进行A/D 转换后并将转换的数据送入单片机进行分析处理，并判断是否醉酒驾车，再通过液晶板显示出来。 DS18B20其自身的温度传感器所产生的温度数字数据存入其自身的存储器，单片机对其控制读出温度数据，然后经过计算处理，将当前环境温度由液晶板输出。 图2.1系统设计方框图 2.1.2 设计要求 （1）传感器TGS822的电压模拟输出范围为0-5V ； （2）模数转换芯片ADC0809采样电压范围为0-5V ，分辨率为8位，采样精度为5/256V ，达到256个量化级的数字电压，其工作频率为1MHz; （3）单片机AT89C52工作频率为6 MHz ； 传感 器 LCD 显示输出 单片机 数字输出 控制输出 模数转换 模拟输出

测爆工作的体会

测爆工作的体会 船舶行业安全部门有一项主要的工作就是测爆工作，我是1977年开始搞测爆的，和我一起从事测爆的船检局的哥们最大的还当上了国家某部副部长，有的当了船检局的头。当时买外国的测爆仪贵且要外汇，无奈买了南京产的国产测爆仪，用后极不准，明明气体味道很浓，可是仪器就是没有反应或反映过头，又买了北京产的，情况也差不多。80年左右，单位进口日本高空作业车同时，顺便给安全部门配了日本的理研气体检测仪和新宇宙的XP-311A，使我们的测爆工作如虎添翼，得心应手。后又参加了中船总在广州举办的测爆学习班，学的内容不敢苟同。 30年的测爆工作经历，我想对从事测爆的同行说几句： 1、搞测爆就要有责任感，不能偷懒少爬舱，对每个舱室要取上中下三个点，而且要取死角的气体。 2、测爆前要与船方联系取得舱室分布图，做到心中有数。 3、要确认仪器： （1）检查仪器的外观，确保仪器没有损坏； （2）检查探头是否过期，如过期应更换，测爆仪是强检范围，按规定应半年进行一次检测校对，但很多企业做不到，我体会正常操作，进口仪器探头应可以使用三年左右，但探头很贵，约占仪器成本的50%以上； （3）检查电池是否符合仪器的要求； （4）在舱外进行仪器零位调整和设置报警；

（5）有条件的可使用标准气样对仪器调整，没有条件的，可用打火机的气体试验一下表是否正常,注意浓度和距离； （6）应同时准备两台可靠的仪器便于互相校对。 4、入舱前要确认舱内可燃气体浓度在爆炸下限的5%以下，氧气含量大于19.5％时才可进入。 5、船舶行业的测爆合格是：仪器检测在爆炸下限的1%以下，外观检查无油垢油脚，铁板见锈，但是到目前为止船企还没有一个可燃气体检验标准，有的国家和行业如日本，美国，海洋是爆炸下限的5%-20%。 6、进入舱室： （1）测爆时要特别注意自身的安全和着装。 （2）进入深舱时不要盲目移动，要等对环境适应后，才开展工作。（3）进入复杂的双层底要做好标记。 （4）要携带防爆强光电筒。 （5）坚持双人监护制。 （6）要注意缺氧环境中检测，表针有可能反向移动。 7、在测爆作业中要防止产生静电或火花。 8、有心人应尽可能的收集各类油品，因为各产地原油的组分都不尽相同，有条件的单位可取样进行色谱分析，计算出较为准确的爆炸极限。 当然还有许多值得总结的地方，这里就不详细叙述了。

基于某AT89C51单片机酒精浓度检测仪

邮电大学 毕业设计（论文） 基于AT89C51单片机酒精浓度检测器 学院（系）： 专业班级： 学生： 指导教师：

学位论文原创性声明 本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 年月日 学位论文使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于1、囗，在年解密后适用本授权书 2、不囗。 （请在以上相应方框打“√”） 作者签名：年月日 导师签名：年月日

邮电大学 本科生毕业设计（论文）任务书 学生专业班级 指导教师工作单位 设计（论文）题目：基于AT89C51单片机酒精浓度检测器 设计（论文）主要容： 本课题的主要功能是设计一个采用AT89C51单片机的酒精浓度探测仪，酒精传感器采用MQ-3型，传感器的作用是将酒精气体浓度信号转化为可以让ADC采集的电信号，同时让电信号驱动LED，LED亮度代表酒精浓度，ADC采集的数据传输给51单片机，并由51单片机控制，采用液晶显示器LCD1602显示酒精的浓度。 要求完成的主要任务： 1、查阅不少于15篇的相关资料，其中英文文献不少于3篇，并完成开题报告。 2、掌握51系列单片机原理及编程技术，熟悉ADC0809的工作原理及特性；LCD1602显示技术。 3、用altium designer绘制其原理图，由于资金有限，没有打印出PCB板，用面包板焊接实物。 4、完成不少于5000字的英文文献翻译。 5、完成不少于14000字的毕业论文。 必读参考资料： [1] 何立民．MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术[M]．：航天航空大学版社，2009． [2] 吴建平．传感原理及器应用第二版[M]．科学技术，2011． 指导教师签名系主任签名 院长签名（章）

酒精浓度测试仪设计详解

酒精浓度测试仪设计报告

目录 酒精浓度测试仪设计报告 (1) 一、设计意义 (3) 二、硬件设计 (3) 1、设计框图 (3) 2、乙醇信号检测及调理电路 (4) 3、单片机电路 (7) 4、显示电路 (8) 5、供电及程序下载电路 (9) 三、Protel硬件开发软件 (10) 1．Protel软件组成 (10) 2．PCB板设计 (11) 四、软件编程 (13) 1、软件流程图 (13) 2、主程序 (14) 五、下载与调试 (20) 1、USB转串口驱动安装 (20) 2、下载程序 (21) 参考文献 (22) 程序 (22)

一、设计意义 自《刑法修正案(八)》和修改后的《道路交通安全法》正式实施，“醉酒驾驶”正式入刑。不仅交警部门，而且很多车主都期盼能够有便携仪器方便地测量气体酒精浓度，为安全驾驶提供保障，有效减少重大交通事故的发生。 本研究设计的酒精浓度测试仪是一款实用性强、安全可靠的气体乙醇浓度检测工具，采用高精度MQ-3乙醇气体传感器对空气中的乙醇浓度进行检测，利用宏晶公司高性能低成本单片机STC89C52对检测信号进行A/D转换和处理，最后通过液晶屏显示输出。本研究设计的酒精浓度测试仪还具有醉酒阈值设定功能，可以根据法律法规或用户需要设定修改醉酒阈值，并进行保存。 二、硬件设计 1、设计框图 本研究设计的酒精浓度测试仪框图如图1所示。MQ-3乙醇气体传感器输出信号经信号调理电路处理，输出随乙醇浓度变化的电压信号，该电压信号送入单片机系统，经AD转换，与设定的醉酒阈值进行比较，并显示或报警。

图1 酒精浓度测试仪方框图 2、乙醇信号检测及调理电路 MQ-3乙醇气体传感器可以应用用于机动车驾驶人员及其他严禁酒后作业人员的现场检测，也用于其他场所乙醇蒸汽的检测。其技术特点为： ●对乙醇蒸汽有很高的灵敏度和良好的选择性 ●快速的响应恢复特性 ●长期的寿命和可靠的稳定性 ●简单的驱动回路 主要技术指标：

常用气体检测仪报警值设定标准

常用气体检测仪报警值设定标准 按《GB 6222-2005工业企业煤气安全规程》、《工业企业设计卫生标准（GBZ1—2002）》、《工作场所有害因素职业接触限值（GBZ2—2007）》中规定的限值设定。 低报警值 气体名称 LOW 可燃气体 一氧化碳CO 30mg/m3 6PPM/ 硫化氢H2S 10mg/m3 氧气O2 名词解释： 职业接触限值occupational exposure limits，OELs 职业性有害因素的接触限制量值。指劳动者在职业活动过程中长期反复接触，对绝大多数接触者的健康不引起有害作用的容许接触水平。 化学有害因素的职业接触限值包括时间加权平均容许浓度、短时间接触容许浓度和最高容许浓度三类。 1.1时间加权平均容许浓度permissibleconcentration-timeweighted average，PC-TWA 以时间为权数规定的8h工作日、40h工作周的平均容许接触浓度。

1 9."5%28mg/m3 23%14mg/m3 /21mg/m3 /200mg/m3 20PPM/20mg/m3 10PPM/30mg/m3 15PPM/10%LEL 24PPM/HIGH 50%LEL 160PPM/许浓度TWA/16PPM/浓度STEL/24PPM/高报警值时间加权允短时间接触允许 1."2短时间接触容许浓度permissible concentration-short termexposure limit，PC-STEL 在遵守PC-TWA前提下容许短时间（15min）接触的浓度。 1.3最高容许浓度maximum allowable concentration，MAC工作地点、在一个工作日内、任何时间有毒化学物质均不应超过的浓度。 1.4超限倍数excursion limits 对未制定PC-STEL的化学有害因素，在符合8h时间加权平均容许浓度的情况下，任何一次短时间（15min）接触的浓度均不应超过的PC-TWA的倍数值。

基于单片机的空气质量检测仪的设计与实现

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/9d13873580.html, 基于单片机的空气质量检测仪的设计与实现作者：彭玲 来源：《科学与信息化》2017年第08期 摘要本文主要介绍了基于arduino单片机和夏普GP2Y1010AUOF粉尘传感器的空气质量PM2.5测量设计系统。该系统通过传感器多次采集空气粉尘浓度数据，把相应的模拟量传回单片机，系统通过模数转换、滤波算法，最后把检测到PM2.5浓度数值显示到OLED显示屏 上，如果检测值超过了污染指标，就发出警报提醒使用者，除此之外，还加入了温湿度和时间，增加了设备的实用性。该设计对检测空气质量，提高人们的生活质量以及环境意识，促使人们改善环境，具有重要的意义，因此应用前景非常广泛。 关键词单片机；传感器技术；滤波算法；PM2.5 引言 由种种环境空气污染带来的危害是人所皆知的，人们也越来越渴望有个空气干净的居住环境，每天都看不到雾霾天气，呼吸新鲜空气。对PM2.5进行更深入细致地研究，可以有助于 我们了解身边的空气质量。天气预告往往只能给出某一个地区的近期空气质量大体情况，带有不少的时间、地域局限性。因此设计出一款轻便、小巧的PM2.5、温湿度检测仪对我们实时了解身边空气质量具有重要的意义和市场价值。 2 总体设计 本设计将单片机与传感器相结合，开发和研究时采用模块化设计的方案，系统架构图如图1所示，实现集成温湿度、空气PM2.5监测为一体的环境质量检测系统。 3 硬件设计 3.1 MCU（微控制单元） 本设计采用Arduino uno R3核心板作为开发单片机，是Arduino USB接口系列的最新版，集成了USB接口贴片芯片ATmega16U2和ICSP在线串行编程接口。其MCU是使用ATMEGA328P-PU芯片，是一款高性能、低功耗的8位AVR微处理器。另外最重要的是它分别集成了6个独立的ADC模拟输入口和6个PWM数字输出口，这极大地方便了传感器等设备在其身上的应用。 3.2 PM2.5粉尘传感器 本设计采用的是一款GP2Yl010AUOF光学空气质量传感器，其内部结构为对角安放着红外线发光二极管和光电晶体管，使其能够探测到空气中尘埃反射光[1]。相对于同类产品

气体检测仪常用知识

气体检测仪是一种气体泄露浓度检测的仪器仪表工具，主要是指便携式/手持式气体检测仪。主要利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类，武汉中试高测电气有限公司气体传感器是用来检测气体的成份和含量的传感器。一般认为，气体传感器的定义是以检测目标为分类基础的，也就是说，凡是用于检测气体成份和浓度的传感器都称作气体传感器，不管它是用物理方法，还是用化学方法。比如，检测气体流量的传感器不被看作气体传感器，但是热导式气体分析仪却属于重要的气体传感器，尽管它们有时使用大体一致的检测原理。 早在上个世纪70年代，气体传感器就已经成为传感器领域的一个大系，属于化学传感器的一个分支。 目前流行于市场的气体传感器大约有如下一些种类： 1、半导体式气体传感器 它是利用一些金属氧化物半导体材料，在一定温度下，电导率随着环境气体成份的变化而变化的原理制造的。比如，酒精传感器，就是利用二氧化锡在高温下遇到酒精气体时，电阻会急剧减小的原理制备的。 半导体式气体传感器可以有效地用于：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、酒精、甲醛、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、乙炔、氯乙烯、苯乙烯、丙烯酸等很多气体地检测。尤其是，这种传感器成本低廉，适宜于民用气体检测的需求。 下列几种半导体式气体传感器是成功的：甲烷(天然气、沼气)、酒精、一氧化碳(城市煤气)、硫化氢、氨气(包括胺类，肼类)。高质量的传感器可以满足工业检测的需要。 缺点：稳定性较差，受环境影响较大;尤其，每一种传感器的选择性都不是唯一的，输出参数也不能确定。因此，不宜应用于计量准确要求的场所。 目前这种传感器的主要供应商在日本(发明者)，其次是中国，最近有新加入了韩国，其他国家如美国在这方面也有相当的工作，但是始终没有汇入主流!中国在这个领域投入的人力和时间都不亚于日本，但是由于多年来国家政策导向以及社会信息闭塞等原因，我国流行于市场的半导体式气体传感器性能质量都远逊于日本产品，相信，随着市场进步，民营资本的进一步兴起，中国产的半导体式气体传感器达到和超越日本水平已经指日可待 2、催化燃烧式气体传感器 这种传感器是在白金电阻的表面制备耐高温的催化剂层，在一定的温度下，可燃性气体在其表面催化燃烧，燃烧是白金电阻温度升高，电阻变化，变化值是可燃性气体浓度的函数。 催化燃烧式气体传感器选择性地检测可燃性气体：凡是可以燃烧的，都能够检测;凡是不能燃烧的，传感器都没有任何响应。当然，『凡是可以燃烧的，都能够检测』这一句有很多例外，但是，总的来讲，上述选择性是成立的。 催化燃烧式气体传感器计量准确，响应快速，寿命较长。传感器的输出与环境的爆炸危险直接相关，在安全检测领域是一类主导地位的传感器。 缺点：在可燃性气体范围内，无选择性。暗火工作，有引燃爆炸的危险。大部分元素有机蒸汽对传感器都有中毒作用。 目前这种传感器的主要供应商在中国、日本、英国(发明国)!目前中国是这种传感器的最大用户(煤矿)，

气体传感器在工业安全领域的应用

气体传感器在工业安全领域的应用(一) 2016-02-01 10:23:24 气体传感器在工业安全领域的销量是最大的，产值大约占到60%。工业安全类的传感器的全球出货量约500万只。 工业安全的分类比较多，凡是有可能产生气体爆炸、窒息或中毒的场合都会用到，这些场合包括：煤矿、天然气、钢铁厂、石油开采、炼化、空气分离、石油化工、煤化工、氨化工等。 最近十年，中国煤矿的产能大增，随着矿难的频发，国家在煤矿安全上颁布了大量的法规和行政命令，因此用在煤矿里的气体传感器数量快速增长。主要需要检测的气体是甲烷、一氧化碳和硫化氢。甲烷传感器的用量每年约100万只，CO传感器约10万只，H2S传感器约1万只。因为雾霾天和燃煤之间关系密切，国家从环保战略考虑，要求减少燃煤。因此，从2013年下半年开始，矿用仪表企业的产品销售量呈现下跌趋势。到目前为止，还看不到缓解的趋势。 天然气行业却得益于国家的环保战略。燃煤消减的这部分能源供给，需要天然气、核电、风电、太阳能发电来填充，其中绝大部分需要天然气来填充。天然气行业所需要的检测的气体包括：甲烷、一氧化碳、硫化氢、氧气。天然气行业利润较高，因此可以接受的安全仪表价格也较高，性能要求也较高。天然气管道沿线都会有加压站、每个加压站内几乎都会配红外原理的CH4检测仪表。每个加压站之间的距离少则1、2公里，多则7、8公里，因此计算一下中国天然气管道就知道大概需要多少仪表了。除了管道，沿海的LNG船只的接气站也需要配置大量的气体监测仪表。随着燃气商用车的大量推广，车载的低成本天然气监测仪表的需求也是会有爆发式增长的。 气体传感器在工业安全领域的应用(二) 2016-02-01 10:23:42 在石油开采、除杂质、运输的过程中也会用到大量气体检测仪表和传感器。石油成分很复杂，不仅含有大量液态烃，还含有水、泥沙、甲烷CH4、一氧化碳CO、硫化氢H2S，以及挥发出来的有机物气体VOC。石油工业安全隐患有两点，一是爆炸和燃烧，二是毒气扩散导致人体中毒。所用到的传感器包括: 1. 催化燃烧原理和红外原理的CH4传感器，全中国所用到的量大约20万只，用在固定表和便携表中。 2. 电化学原理的CO和H2S的用量差不多，各5万只左右。 3. 测VOC主要靠光离子化传感器PID。和石油炼化、化工合并在一起，销量约5千只。 现如今，石油最主要的用途还是提炼成汽油、煤油、航空煤油、柴油，这个产业叫炼化。在提炼的过程中，石油裂解的成分非常复杂，而且还有加氢H2工艺。因此，所需要测的气体包括CH4、H2、CO、H2S、乙烷C2H6、乙烯C2H4、丙烯C3H6，和很多种VOC。提炼完成的油品需要大型的储油罐储存，为提供漏油预警，在储油罐和管线周边都要安装气体监测仪。油品的挥发性各不相同:汽油挥发性最强、柴油较弱、航空煤油最弱。要侦测到油品的泄露，最理想的还是用能够检测到PPB——PPM级别VOC的PID，但价格也是最贵。 气体传感器在工业安全领域的应用(三) 2016-02-01 10:24:00 钢铁冶金是气体传感器应用的大户，所用到的传感器种类不多，但数量较大。

基于单片机空气质量检测仪设计毕业设计

基于单片机空气质量检测仪设计毕业设计 目录 前言 (1) 第1章本课题的主要研究容、方法及总体设计 (3) §1.1 课题设计的容 (3) §1.2课题设计的方法 (3) 第2章空气质量检测仪的硬件设计 (5) §2.1 空气质量检测仪系统简介 (5) §2.1.1 系统硬件结构及原理 (5) §2.2 STC90C51单片机简介 (5) §2.2.1STC90C51主要性能参数： (6) §2.2.2时钟电路模块 (7) §2.2.3复位电路模块 (7) §2.3传感器的选用 (8) §2.3.1气体传感器 (8) §2.3.2温湿度传感器 (10) §2.4模数转换电路设计 (16) §2.5声光报警电路设计 (18) §2.6液晶显示电路设计 (18) §2.6.1LCD1602的基本参数及引脚功能 (19) §2.6.2LCD1602的指令说明及时序 (20) §2.6.31602LCD的RAM地址映射及标准字库表 (23) §2.6.4LCD1602的一般初始化过程 (24) §2.7按键电路设计 (25) §2.8电路电源设计 (25) §2.9本章小结 (26) 第3章空气质量检测仪的软件设计 (27)

§3.1 系统软件设计思路 (27) §3.1.1 编程语言的选择 (27) §3.1.2 软件功能需求 (27) §3.2软件模块设计 (28) §3.2.1主程序模块 (28) §3.2.2AD转换模块 (30) §3.2.3液晶显示模块 (30) §3.2.4声光报警模块 (30) §3.2.5按键模块 (30) §3.3本章小结 (31) 第4章仿真调试 (32) §4.1系统硬件调试 (32) §4.1.1 常见的硬件故障 (32) §4.1.2硬件调试方法 (32) §4.2 系统软件调试 (33) §4.3本章小结 (34) 结论 (35) §1主要结论 (35) §2展望 (35) 参考文献 (37) 致谢 (38) 附录 (39) 附录一 (39) 附录二 (40)

实验三——基于气敏传感器的驾驶员酒精浓度测试仪

实验三——基于气敏传感器的驾驶员酒精浓度测试仪 一．设计要求 （1）测试浓度：安全浓度≤0.25mg/L，0.4mg/L＜酒驾浓度＞0.25mg/L，醉驾浓度≥ 0.4mg/L （2）显示方式：LCD显示 （3）供电电压：3VDC （4）控制方式：单片机控制 二．电路设计方框图： 三．电路设计图

四．程序流程图 五．电路设计原理 1.各单元电路原理 （1）模数转换电路 模数转换电路的作用是将传感器电路输出的模拟量信号转换为适合单片机处理的数字信号，并输入给单片机。本课题采用的是ADC0809 A／D转换芯片。ADC0809是8路8位逐次比较式A/D转换器，它能分时地对8路模拟量信号进行A／D转换，结果为8位2进制数据。其由+5V电源供电，片内有带锁存功能的8路选1的模拟开关，由A，B，C的编码来决定选择通道。0809完成一次转换需要1001xS左右。输出具有TTI三态锁存缓冲器，可以直接连到MCS一5l单片机数据总线上。ADC0809可对0-5V的模拟信号进行转换。 （2）键盘电路 8279对键盘部分提供一种扫描工作方式，能对64个按键键盘阵列不断扫描，自动消抖，自动识别出闭合的键并得到键号，能对双键或N键同时按下进行处理。显示部分为显示器提供了按扫描方式工作的显示接口，可以显示多达16位的字符或数字。传感器输出的信号经ADC0809和单片机采集、处理后输出的信号为BCD码形式，它经过8279及显示电路处理后送入LCD显示。 （3）显示电路 LJDl28X64液晶显示模块是128X64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字(16X16点阵)、128个字符(8X16点阵)及64X256点阵显示RAM(GDRAM)。可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8一位并行及串行两种连接方式。 （4）声光报警电路 报警电路分为蜂鸣器报警电路和LED发光报警电路组成。当输入端P1．0为低电平时，

泵吸式气体检测仪常见的5个故障及解决方法

泵吸式气体检测仪常见的5个故障及解决方法 气体检测仪，又称气体泄漏报警器、气体探测器、气体变送器、气体检测探头、智能气体传感器、气体浓度分析仪、气体检漏仪、气体监测仪。如果按类型来划分，可分为在线式、固定式、泵吸式、扩散式、管道式、流通式等六种气体检测仪。在生产生活中，根据不同环境场所需要，选择相应的气体检测仪。这里以泵吸式气体检测仪为例，深圳信立科技总结出常见的5个故障及解决方法。 故障1：低浓度的时候检测不出来 解决方法： 1、检查泵是否工作，泵正常工作的时候有轻微的振动，并且用手指堵住进气口2秒钟可以感觉到有明显的吸力。然后再检查过滤器的进气口是否被堵塞或连接处没有密封好导致漏气而无吸力。 2、通入氮气校准零点或在洁净空气中校准零点，校准完以后马上进行检测。 3、校准零点以后还检测不出被测气体，需要进行恢复出厂设置操作。 4、恢复出厂设置以后还检测不出来，需要再次通入氮气或在洁净空气中进行零点校准操作，校准完以后马上进行检测。 5、检查传感器的连接线有没有被人为损坏或接触不良。 6、以上步骤都做了还是检测不出来，需要确认一下现场是否存在被测气体，或者被测气体的浓度确实很低，如果低于仪器的最小检出限值就无法检测。 故障2：在空气中，没有被测气体，但是数值波动很大或者乱跳 解决方法： 1、一般短时间零点波动范围小于最大量程的1%属于正常范围，在没有被测气体的情况下长时间漂移小于最大量程的2%属于正常范围，若超出此范围，需要确认现场是否存在被测气体，或空气中的温度和湿度波动较大，导致数值不稳定，一般情况下温度和湿度波动大会造成仪器检测数值短时间波动较大，待空气中的温度和湿度恒定以后，数值也会相对比较稳定。 2、确认是否对仪器进行了零点校准或目标点校准操作，若在有被测气体的场合进行零点校准操作就可能检测不出低浓度的气体，若在有被测气体的场合进行了目标点校准，但是校准的浓度值和实际浓度值不符，可能造成仪器数值波动很大或检测到的数值偏小，这两种情况都进行恢复出厂操作就可以解决。 3、如果还无法解决问题，需要确认是否通入了高浓度的气体或有高浓度的气体冲击了传感器，如果有冲击过传感器，将仪器上电老化24小时以后，数值还不稳定就可能是传感器被

石油天然气浓度检测仪

石油天然气浓度检测仪 石油天然气气体检测报警器是东日瀛能科技多年来技术积累的杰作,拥有自主知识产权的高精度检测设备,同时、通过国家的防爆电气产品质量监督检验中心和质量技术监督局颁发的相关检测证书,通书为迎合国际市场,通过了CE ROHS CCC的国际认证.该系统产品适用于各种环境和特殊环境中的石油天然气气体浓度和泄露，在线检测及现场声光报警，对危险现场的作业安全起到了预警作用，此仪器采用进口的电化学传感器和微控制器技术，具有信号稳定，精度高，重复性好等优点，防爆接线方式适用于各种危险场所，并兼容各种控制器，PLC,DCS等控制系统，可以同时实现现场报警和远程监控，报警功能，4-20mA标准信号输出，继电器开关量输出。 气体变送器产品特性： ①进口电化学传感器具有良好的抗干扰性能，适用寿命8年。 ②采用先进微处理技术，响应速度快，测量精度高，稳定性和重复性好。 ③检测现场具有具有现场声光报警功能，气体浓度超标即时报警，是危险场所作业的安全保障。 4现场带背光大屏幕LCD显示，直观显示气体浓度，类型，单位，工作状态等。 5独立气室，更换传感器无须现场标定，传感器关键参数自动识别。 6全量程范围温度数字自动跟踪补偿，保证测量准确性。 气体变送器技术参数： 检测气体：空气中的石油天然气气体 检测范围：0~100ppm,0~200ppm,0~1000ppm,0~1000ppm,0~5000ppm,100%LEL可选。 分别率：0.01ppm(0~100ppm);0.1ppm(0~1000ppm);1ppm(0~10000ppm以上)；0.1LEL. 工作方式：固定式连续工作，扩散式，管道式，流通时，泵吸式可选。 检测误差：≦1%（F.S） 响应时间：≦10S 输出信号：电流信号输出4-20MA

GX-2012说明书中文

GX-2012操作手册 保证 理研有限公司保证，我们销售的型号为GX-2012气体检测仪从出厂起一年内仪器的材料，工艺，以及性能无损坏，包括仪器本身以及原配传感器。更换用的备件保证期为出厂后一年。在保证期内任何部件损坏我们将无偿更换。此保证不包括在正常使用中老化和消耗的部件，以及须按规程进行清洁，修理，更换的部件。此类部件举例如下： 吸气装置 滤器元件，盘，片 泵膜及阀件 如果因不正常使用，包括机械损伤、更换、野蛮操作，或者未按指导手册进行维修，我们将不提供保证。此保证涵盖我们全方位的责任，但若不按我们事先的要求而导致的诸如拆卸和更换费用，本地修理费，运输费，以及其它附加费用，我们将不承担。 其它的保证和声明中也清楚地描述或包含了此保证的内容，理研有限公司分部的其它 责任和义务包括但不局限于对于特定用途的设备和适用性的保证。任何由于使用理研的产品，或者功能正常、操作正常的情况下所引起的非直接的，偶然的，或相应的损失和破坏，理研公司将不承担责任。 此保证包括由理研有限公司指定的发行商，经销商和代表处销售给客户的仪器和备件。 我们的保证只限于更换我们仪器自身及其部件，而不包括由于操作气体检测仪而引起的任何事故或损失。 1

目录 概述 简介 技术规格 说明 外壳 传感器 LCD 控制按钮 印刷电路板 报警LED灯 红外通讯端口 蜂鸣器 振动器 充电电池和碱性电池的要求 泵 流量室 过滤器 进气口过滤器 标准附件 圆锥橡胶喷嘴 腕带 样品管和10英寸探头 启动和关闭GX-2012 GX-2012开启 零点调整 关闭GX-2012 测量模式-正常运行 监测的区域 使用可选的探头和配件 可燃气体检测 捕捉日志模式 测量模式-报警 报警指示 复位和静音报警 响应警报 惰性模式 数据存储 显示模式 设置CH4通道量程 设定用户ID和工作站ID 显示峰值 显示运行时间 2

基于单片机的气体检测系统设计..

高等教育自学考试本科毕业论文基于单片机的气体检测系统设计考生：号： 专业层次：院（系）： 指导教师：职称： 科技学院 二O一三年九月十五日

摘要 本论文研究设计了一种用于公共场所及室具有检测及超限报警功能的室空气质量检测系统。其设计方案基于89C51单片机，选择瑞士蒙巴波公司的CH20/S-10甲醛传感器和MQ-5气体传感器。系统将传感器输出的4~20mA的标准信号通过以AD0832为核心的A/D转换电路调理后，经由单片机进行数据处理，最后由LCD显示甲醛浓度值。文中详细介绍了数据采集子系统、数据处理过程以及数据显示子系统和报警电路的设计方法和过程。系统对于采样地点超出规定的甲醛容许浓度和天然气规定浓度时采用三极管驱动的单音频报警电路提醒监测人员。同时，操作人员对于具体报警点的上限值可以通过单片机编程进行设置。 另外，该系统对浓度信号进行了信号补偿等处理，减少了测量误差，因此，具有较高的测量精度，而且结构简单，性能优良。本系统的量程为0-10ppm，精度为0.039ppm 。 关键词: 甲醛检测，天然气检测，AT89C52单片机

ABSTRACT This thesis design of a paper for public places and indoor testing and over-limit alarm functions with indoor air quality testing system. Its design is based on 89C51 single chip, with the choice of MQ-5 gas sensors and CH20/S-10 formaldehyde sensor from Switzerland mengbabo pany. Sensor system will output 4 ~ 20mA standard signal through the core ADC0832 for A / D conversion circuit after conditioning, by the single-chip microputer for data processing, at last display the formaldehyde concentration on the LCD . The article detailed the data acquisition subsystem, data processing and data display and alarm system circuit design method and process.When the sampling sites when the formaldehyde and Natural gas concentration exceeded，To the single-transistor drive circuit audio alarm will sound the alarm，Testing staff to remind.At the same time，The concentration of formaldehyde, Can be set through the single-chip programming. In addition, the system signals a concentration pensation signal processing, a reduction of measurement error, therefore, have a high measurement accuracy, and simple structure, excellent performance. The range of the system for 0-10ppm, accuracy 0.039ppm. Keywords:Formaldehyde detection,Natural gas detection, AT89C52 single-chip

气体检测仪管理规定

气体检测仪管理规定 Prepared on 24 November 2020

便携式可燃有毒检测器管理制度 1目的 为规范可燃和有毒气体检测报警器(以下简称报警器)、便携式检测仪的购置、安装、维护、使用和报废的管理工作，制定本规定。2范围 本规定适用于公司及所属各单位固定式可燃气体检测报警器、便携式可燃气体检测报警器、便携式可燃气体检测仪、便携式硫化氢检测仪、便携式氧含量分析仪的管理工作。 3术语和定义 无 4职责 自动化中心 负责公司范围内报警器、便携式检测仪使用情况的监督管理； 负责对产品的技术性能进行审核，参与报警器、便携式检测仪合格供应商的确定。 负责组织与报警器、便携式检测仪运维承包商签订定期维护的服务协议。 负责建立完善报警器、便携式检测仪技术档案； 负责组织本单位报警器、便携式检测仪的年度检定，并对各个分厂使用与维护情况进行监督检查； 负责本单位更新报警器、便携式检测仪的安装、投用和验收。 设备部 负责在报警器、便携式检测仪合格供方范围内组织商务谈判与采购。

工艺部 负责组织建设项目中固定式可燃气体报警器的设计、采购、安装、验收和按规定进行检测标定。 各分厂车间 负责建立健全本单位报警器、便携式检测仪技术资料及分布图； 负责报警器、便携式检测仪的日常维护及管理，对发现的问题进行及时处理，保证报警器的正常投用； 负责组织岗位员工进行技术培训，以满足正常使用和维护的需要。5管理内容 固定式可燃气体报警器的设置及更新 新改扩建的输油气管道建设项目,由项目建设方按照设计规范的要求配备报警器。 现役装置按照规范要求需要新增报警器的，应组织进行设计，以满足国家和行业标准要求。 通过工程项目安装或购置的各类报警器，由承建单位利用工程投资进行首次检定，交工时由项目主管部门组织验收。验收合格后，纳入各分厂进行日常管理。 报警器的更新自动化中心提出更新改造投资计划，按照《投资计划管理程序》进行申报、审批。 可燃气体报警器的选型、设计和安装应按照自动化中心规范的可燃气体检测报警系统安全技术执行。 便携式气体检测报警器、检测仪使用场所及配备要求

日本理研GX-2012复合气体检测仪

日本理研GX-2012复合气体检测仪 一、产品参数： 1、规格：GX-2012 2、检测气体：所有可燃气体、氧气（O2）、硫化氢（H 2S）、一氧化碳（CO） 3、检测原理：催化燃烧、原电池原理、电化学原理、导热 4、检测范围：（分辨率） 0~100%LEL（1%LEL） 0~100%VOL（1%VOL） 0~40vol%（0.1vol%） 0~100.0ppm（0.5ppm） 0~500ppm（1ppm） 5、采样方式：泵吸式 6、液晶显示：液晶数段显示；警报时背光自动点亮 7、报警点：（用户可调）1st：10%LEL、2nd：50%LEL、超量程：100%LEL 低报警：19.5vol%、高报警：23.5vol%、超量程：40.0vol% 一级：5.0ppm、二级：30.0ppm、

TWA：10.0ppm、STEL：15.0ppm超量程：100.0ppm 一级：25.0ppm、二级：50.0ppm、TWA：25.0ppm、STEL：200ppm、超量程：500ppm 8、报警类型：气体报警：两级预设报警点；STEL、TWA、超量程报警(用户可调)和结束 9、故障报警：传感器连接,电池电量低,低流量、电路麻烦和标定误差 10、报警显示：气体报警：LED灯闪烁；蜂鸣器鸣叫；气体浓度值闪烁；振动 11、故障报警：震动，显示故障信息 12、功能：手动背光液晶（报警时自动点亮）；数据下载（40小时）；STEL、TWA、峰值保持； 报警曲线，直接充电；实时显示时间，自动校准数据传输红外数据传输 13、温湿度：-20℃~+50℃；0~95%RH，非凝结 14、反应时间：T90：小于30秒 15、工作时间：碱性电池:锂离子电池15小时:10小时70°F (21°C) 16、使用电源：锂离子电池组,或3“AA碱性电池”;可互换 17、安全认证：ATEX II1G Ex ia IIC T4、IECEx Zone 0Ex ia IIC T4、CSA Approval、CE 18、尺寸重量：约143(H)*71(W)x43(D，约350克。

一种单片机智能煤气监控系统的设计

第13卷第3期高等职业教育Ｎｏ．３ 　 一种单片机智能煤气监控系统的设计 姚丰1　刘念聪2 °2?? 巢湖 238000??′¨ 成都 610059 煤气泄漏具有巨大危害性本文介绍了一种基于单片机技术的智能型煤气监控系统报警可广泛作为智能报警器及监控系统来使用单片机浓度检测 TP368.1 文献标识码1008-8415[2004]-03-0035-04 近年来随着人民生活水平的提高 但由于使用不当或设备老化等 原因导致的煤气泄漏极大地威胁着人们的生命财产安全 一般的煤气报警器功能单一 性能稳定性低 需专门的技术人员来管理 针对此类煤气管理现状 具有结构简单 易于操作等特点 可以实现对前端煤气监控系统的各种实 时多功能地控制操作 厂矿等场所的煤气监控系统来使用 实现对煤气泄漏的实时监测 ２ 具有超限声光报警功能 ４ 故障排除后 1 监控系统的工作原理与结构 1.1 监控系统的工作原理 监控系统的工作原理是利用半导体气敏传感器将煤 气浓度变换为模拟电压信号 放大器把信号放大为0后 变换成数字量送C P U进行数据分析 将输出数字量 将煤气管道关闭并打开排气装置 以 让监控人员进行处理可操纵控制面板按键 1.2 监控系统的结构 集群监控系统以多机方式与前端机通信 单片机系统作为从机与本地通信主机 联系 中央控制操作站 PC机以 Windows98作为操作平台 完 成现场煤气浓度数据显示数据库建立 数据分析打印等操作 单片机控制系统由于系统对实时性 系统采用单片机作为现场控制 器运算 2 单片机系统硬件结构与工作原理 单片机控制系统组成如图1所示 2004-04-20 作者简介1976— °2??ê?32otêDè? 万方数据