單片機(jī)可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

ID:755744 · 發(fā)表于 2020-6-13 13:31

可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示，主控制器由不間斷電源UPS供電。當(dāng)空氣中的可燃?xì)怏w濃度達(dá)到或超過(guò)設(shè)定值時(shí)，一般設(shè)定高限為20%LEL，高高限為40%LEL，檢測(cè)電路即產(chǎn)生與空氣中被測(cè)氣體濃度成線性關(guān)系的“氣——電”信號(hào)，再對(duì)該信號(hào)（模擬信號(hào)）進(jìn)行分析處理，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)化變?yōu)閿?shù)字信號(hào)傳至控制器。最后由單片機(jī)驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管觸摸屏的彩色液晶顯示屏，顯示氣體濃度值，最后由蜂鳴器完成報(bào)警過(guò)程。經(jīng)延時(shí)、判斷，確認(rèn)為事故泄漏后，發(fā)出聲光報(bào)警，啟動(dòng)應(yīng)急處理程序，關(guān)閉燃?xì)夤艿离姶砰y，切斷進(jìn)口氣源，啟動(dòng)通風(fēng)換氣設(shè)備（軸流風(fēng)機(jī)）進(jìn)行排氣。當(dāng)氣體濃度降低到安全點(diǎn)后，關(guān)閉通風(fēng)換氣設(shè)備，停止報(bào)警，打開(kāi)氣體管道電磁閥，達(dá)到安全保護(hù)目的。并且系統(tǒng)具有自診斷功能，若檢測(cè)到氣敏元件損壞，系統(tǒng)關(guān)閉閥門，并啟動(dòng)故障報(bào)警信號(hào)，黃色報(bào)警燈閃亮，提示用戶更換氣敏傳感器。并考慮了要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)氣體濃度顯示，超限預(yù)警及自動(dòng)處理等功能。

可燃?xì)怏w報(bào)警器設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。當(dāng)環(huán)境中有可燃?xì)怏w存在時(shí)，傳感器將會(huì)產(chǎn)生一定的電壓變化ΔV，考慮到安裝的需要，處理器與可燃?xì)怏w傳感器會(huì)有一段距離，所以將電壓信號(hào)ΔV轉(zhuǎn)化成4~20mA電流信號(hào)，為保證檢測(cè)到的信號(hào)有較遠(yuǎn)的傳輸距離，此電流通過(guò)采樣電阻，最后通過(guò)A/D轉(zhuǎn)化電路，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)數(shù)碼顯示管顯示出來(lái)。

可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)中的核心元件是傳感器。在初次使用時(shí)，對(duì)傳感器需進(jìn)行調(diào)零，以便使數(shù)碼管顯示的氣體濃度為0%，當(dāng)環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，差分放大電路將傳感器生成的電壓信號(hào)百度ΔV轉(zhuǎn)化為4~20mA電流信號(hào)，然后送至單片機(jī)采樣端口。
檢測(cè)電路由補(bǔ)償元件和檢測(cè)元件配對(duì)組成電橋的兩個(gè)臂，遇到可燃?xì)怏w時(shí)，檢測(cè)元件電阻升高，橋路輸出電壓變量，此變量與氣體濃度成正比增大，補(bǔ)償元件起參比及溫度補(bǔ)償作用，其特點(diǎn)是橋路輸出電壓呈線性，具有良好的重復(fù)性、響應(yīng)速度快，元件工作穩(wěn)定、可靠，本文在設(shè)計(jì)系統(tǒng)，采用MC102作為氣體傳感器，它對(duì)1%濃度的甲烷，其靈敏度為20-40mA。
三、程序?qū)崿F(xiàn)
3.1程序?qū)崿F(xiàn)時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題
控制器設(shè)計(jì)
1.控制器設(shè)計(jì)框圖
主控制器是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，也是系統(tǒng)的最主要部分。一方面：實(shí)時(shí)的顯示濃度信息，判斷接受數(shù)據(jù)，進(jìn)行聲光報(bào)警，連鎖控制閥門和排風(fēng)設(shè)備的動(dòng)作；另一方面：及時(shí)響應(yīng)顯示終端，實(shí)現(xiàn)查詢、設(shè)定等功能，同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)故障自診斷功能。主控制器主要包括通訊模塊、人機(jī)界面、存儲(chǔ)、打印、報(bào)警，電源等功能模塊。智能顯示終端通過(guò)串口通訊方式，用32KB的EEPROM存儲(chǔ)系統(tǒng)參數(shù)及歷史記錄等關(guān)機(jī)保存數(shù)據(jù)，用32KB的RAM存儲(chǔ)實(shí)時(shí)濃度信息。24V到5V電壓轉(zhuǎn)化通過(guò)電源電路部分實(shí)現(xiàn)。同時(shí)也檢測(cè)市電、備電及充電狀況等，其主控制器結(jié)構(gòu)圖如圖3。

#include<reg51.h> //包含單片機(jī)寄存器的頭文件
#include<intrins.h> //包含_nop_()函數(shù)定義的頭文件
unsigned char flag=0; //緊急報(bào)警標(biāo)示位
unsigned char flag1=0; //傳感器檢測(cè)報(bào)警標(biāo)示位
unsigned int after_AD_val=0; //儲(chǔ)存濃度數(shù)值范圍是100-10000
unsignedcharcodetable[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f共陰極
unsigned int TIME_1;
sbit CS=P1^0; //將CS位定義為P3.4引腳0xc0,
sbit CLK=P1^1; //將CLK位定義為P1.0引腳
sbit DIO=P1^2; //將DIO位定義為P1.1引腳
sbit K1=P2^4;
sbit LED1=P2^0; //警情指示燈
sbit LED2=P2^1; //正常指示燈
sbit BEEP=P2^2;
sbit wei1=P3^0;
sbit wei2=P3^1;
sbit wei3=P3^2;
sbit wei4=P3^3;
unsigned int wan,qian,bai,shi,ge;
void delay1ms()
{
unsigned char i,j;
for(i=0;i<10;i++)
for(j=0;j<33;j++)
;
}
void delay2ms()
{
unsigned char i,j;
for(i=0;i<120;i++)
for(j=0;j<33;j++)
;
}
void delaynms(unsigned char n)
{
unsigned char i;
for(i=0;i<n;i++)
delay1ms();
}
void key()
{
if(K1==0)
{
delaynms(5);
if(K1==0)
{
while(!K1);
flag++;
if(flag==2)
flag=0;
}
}
}
/*****************************************************
函數(shù)功能：報(bào)警子程序
*****************************************************/
void baojing()
{
if(flag==1||flag1==1)
{
LED2=1;
LED1=0;
BEEP=0;
delaynms(10);
BEEP=1;
delaynms(10);
}
if(flag==0&&flag1==0)
{
LED2=0;
LED1=1;
BEEP=1;
}
}
void display()
{
//unsigned sel;
wan=after_AD_val/10000;
qian=(after_AD_val/1000)%10;
bai=(after_AD_val/100)%10;
shi=(after_AD_val/10)%10;
ge=after_AD_val%10;
//sel=0x01;
//P0=table[wan];
// P3=sel;
// delaynms(3);
//P3=0x00;
//sel=sel<<1;
P0=table[qian];
wei1=1;
delaynms(1);
wei1=0;
//sel=sel<<1;
P0=table[bai];
wei2=1;
delaynms(3);
wei2=0;
//sel=sel<<1;
P0=table[shi];
wei3=1;
delaynms(3);
wei3=0;
//sel=sel<<1;
P0=table[ge];
wei4=1;
delaynms(3);
wei4=0;
//sel=sel<<1;
}
/*****************************************************
函數(shù)功能：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)
***************************************************/
unsigned int A_D()
{
unsigned char i,dat;
CS=1; //一個(gè)轉(zhuǎn)換周期開(kāi)始
CLK=0; //為第一個(gè)脈沖作準(zhǔn)備
CS=0; //CS置0，片選有效
DIO=1; //DIO置1，規(guī)定的起始信號(hào)
CLK=1; //第一個(gè)脈沖
CLK=0; //第一個(gè)脈沖的下降沿，此前DIO必須是高電平
DIO=1; //DIO置1，通道選擇信號(hào)
CLK=1; //第二個(gè)脈沖，第2、3個(gè)脈沖下沉之前，DI必須跟別輸入兩位數(shù)據(jù)用于選擇通道，這里選通道CH0
CLK=0; //第二個(gè)脈沖下降沿
DIO=0; //DI置0，選擇通道0
CLK=1; //第三個(gè)脈沖
CLK=0; //第三個(gè)脈沖下降沿
DIO=1; //第三個(gè)脈沖下沉之后，輸入端DIO失去作用，應(yīng)置1
CLK=1; //第四個(gè)脈沖
for(i=0;i<8;i++) //高位在前
{
CLK=1; //第四個(gè)脈沖
CLK=0;
dat<<=1; //將下面儲(chǔ)存的低位數(shù)據(jù)向右移
dat|=(unsigned char)DIO; //將輸出數(shù)據(jù)DIO通過(guò)或運(yùn)算儲(chǔ)存在dat最低位
}
CS=1; //片選無(wú)效
return dat; //將讀書的數(shù)據(jù)返回
}
/*****************************************************
函數(shù)功能：警情檢測(cè)子程序
*****************************************************/
unsigned int jq()
{
unsigned int AD_val; //儲(chǔ)存A/D轉(zhuǎn)換后的值
AD_val=A_D(); //進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換
if(AD_val>=30)
flag1=1;
else
flag1=0;
after_AD_val=(9900/256)*AD_val+100;
return AD_val;
}
/*****************************************************
函數(shù)功能：主函數(shù)
***************************************************/
void timer1() interrupt 3
{
TH1=(65536-65535)/256;
TL1=(65536-65535)%256;
TIME_1++;
if(TIME_1 > 8)
{TIME_1=0;
jq();
}
}
main(void)
{
LED2=1;
LED1=1;
BEEP=1;
EA=1;
TMOD=0X10;
TH1=(65536-60000)/256;
TL1=(65536-60000)%256;
ET1=1;
TR1=1;
while(1)
{
//jq();
display();
key();
baojing();
}
}

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設(shè)計(jì)1.doc (718.89 KB, 下載次數(shù): 54)

ID:328014 · 發(fā)表于 2020-6-20 02:22

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