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1、黑龙江大学 电子工程学院,基于Proteus的可燃气体报警器设计,1,高等课堂,学 习 目 标,通过本课的学习，理解什么是可燃气体报警器可燃报警器的原理、结构、作用，以及发展前景,2,可燃气体报警器的发展现状,近年来生产的可燃气体报警器，其中类型有气体分离型、切断连动系列、集中监视系统防止中毒、报警防护系统等。结构又有便携式、手推式、固定式、壁挂式、多路巡检式等气种有天然气，液化气等.,3,可燃气体报警器的发展现状,国内外对新的气敏材料和气体传感器的研究非常活跃，其主要研究和发展方向主要集中在以下几点： （1）开发新的气敏材料。 （2）研制和开发复合型和混合型半导体气敏材 料和高分子气敏材料，
2、使这些材料对不同 气体具有高灵敏度、高选择、高稳定性。 （3）开发新的可燃气体报警器。,4,可燃气体检测报警器的用途、原理、结构,用途： 用于检测空气中存在的可燃气体的含量 例如：空气中的氢气、甲烷、乙烯、汽油等可燃气体。 适合于非矿业作业环境空气中可燃气体爆炸下限内浓度的测定和报警。,5,可燃气体检测报警器的用途、原理、结构,6,可燃气体检测报警器的用途、原理、结构,原理： 使用可燃气体传感器将气体信号转换成电信号。通过AD转换后将数字信号送单片机进行处理并显示测量的浓度值，当浓度接近极限爆炸点的时候进行报警，按键是用来控制是否测量浓度的，并且作为报警的开关。,7,可燃气体检测报警器的用途、
3、原理、结构,一般报警器的原理框图,8,可燃气体检测报警器的用途、原理、结构,结构： 硬件电路有由气体传感器、AD转换器、 液晶显示屏、按键等组成。,9,可燃气体检测报警器的用途、原理、结构,10,1、 气 体 传 感 器,2. AD 转 换 器,3. 时 钟 芯 片,4. 显 示 模 块,可燃气体检测报警器的硬件的选择,11,可燃气体检测报警器的硬件的选择,气体传感器： 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,12,可燃气体检测报警器的硬件的选择,气体传感器： 气体传感器包括：半
4、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、热导式气体传感器、红外线气体传感器等。,13,可燃气体检测报警器的硬件的选择,红外,催化燃烧式,半导体气体传感器,电化学气体传感器,14,可燃气体检测报警器的硬件的选择,半导体气体传感器由于具有灵敏度高、响应时间和恢复时间快、使用寿命长以及成本低等优点，从而得到了广泛的应用。 按其用途可分为以下几种类型： 检测 报警 监控,15,二氧化碳传感器,烟雾报警器,酒精传感器,16,可燃气体检测报警器的硬件的选择,稳 定 性,灵 敏 度,选 择 性,气体传感器的基本特征,17,可燃气体检测报警器的硬件的选择,这是气敏元件应用电路的主体部分。 下图
5、是设有串联蜂鸣器的应用电路。随着环境中可燃性气体浓度的增加，气敏元件的阻值下降到一定值后，流入蜂鸣器的电流，足以推动其工作而发出报警信号。,可燃性气体报警器电路,18,可燃气体检测报警器的硬件的选择,MD61型气敏元件,19,可燃气体检测报警器的硬件的选择,气体传感器的作用： 气体浓度经MD61型气敏元件转换后为电压信号，经放大器放大后进入单片机中进行AD转换，转换为数字量后经一定的算法，输出到液晶显示部分，显示其浓度。,20,可燃气体检测报警器的硬件的选择,A/D转换器：,模 拟 信 号,数 字 信 号,21,可燃气体检测报警器的硬件的选择,22,可燃气体检测报警器的硬件的选择,A/D转换器
6、分类： 积分型 逐次逼近型 并行比较型/串并行型 -调制型 电容阵列逐次比较型 压频变换型。,23,可燃气体检测报警器的硬件的选择,A/D转换器介绍： ADC0809是典型的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片,24,可燃气体检测报警器的硬件的选择,ADC0809引脚图,25,可燃气体检测报警器的硬件的选择,DS1302是DALLAS公司生产的涓流充电时钟芯片，内部含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM。通过简单的串行接口与单片机进
7、行通信，每一个数据位按位逐次操作，与单片机进行串行通信。,可燃气体检测报警器的硬件的选择,26,可燃气体检测报警器的硬件的选择,27,可燃气体检测报警器的硬件的选择,液晶介绍： LCD1602为显示两行的液晶显示模块，图为LCD1602管脚图，单片机P0接口接LCD1602的数据线，LCD1602的RS接单片机的P3.6，RW接单片机的P3.7，单片机对字符型LCD1602显示模块的操作是通过软件来实现的，单片机每一次访问都要先对忙标志进行识别，不忙时才能进行下一次操作，对于LCD1602来说，读写时序最重要，在写时序中RS=0时，为写指令，确定数据写的位置；RS=1时，为写数据指令,28,可
8、燃气体检测报警器的硬件的选择,29,硬件电路设计,采用Proteus设计硬件电路图，操作的步骤：新建一个设计文档，设计编辑环境；放置元器件；进行原理图的连接；建网络表；电气规则检查。在放置元器件的时候，首先要在元器件拾取对话框中选取相应的元器件，然后放置于文档，进行元器件属性编辑。,30,硬件电路设计,31,程序框图,32,程序框图,主程序的步骤： 先初始化，包括液晶初始化在LCD第二行显示“work ON alarm ON”，调用A/D转换子程序，获得当前的浓度，通过液晶屏显示屏在第一行显示当前浓度，当前的浓度高于设定的限值时，并且此时“alarm ON”状态，就报警，否则就不报警，直至”work ON”,P1.3控制是否停止浓度测量，当P1.4按下，显示”alarm OF”,P1.5按下，显示当前时间，没键按下，显示原来的状态，在进行下一轮循环,33,实验结果,正常情况下的显示屏,接近爆炸点的显示屏,显示时间的显示屏,34,Thank You !,35,高等课堂,