有害气体检测与报-警系统设计.doc

《有害气体检测与报-警系统设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有害气体检测与报-警系统设计.doc（57页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、本科学生毕业论文（设计）题目(中 文):有害气体检测与报警系统设计(英 文):Combustible Gas Detectior and Alarm System Design姓 名 学 号 院 （系）电子工程系专业、年级电子信息工程 级指导教师 湖南科技学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

2、 本科毕业论文（设计）作者签名：二 一 三年 月 日 毕业论文（设计）任务书课题名称：有害气体检测与报警系统设计学生姓名： 系 别：电子工程系专 业：电子信息工程指导教师： 1、主题词、关键词： 有害气体、报警器、单片机、数据采集与记录、浓度测量2、毕业论文（设计）内容要求： 采用气体传感器检测气体，当气体浓度超标时，通过单片机进行声光报警，并驱动电机打开鼓风机。论文包括以下内容：（1） 介绍有害气体的检测与报警系统的设计的研究背景和意义；（2） 报警系统结构框图与工作原理；（3） 各单元的硬件设计说明；（4） 软件设计；（5） 仿真结果；3、文献查阅指引：1张国胜.杜 坚.杨志明.室内有害气

3、体检测及处理方法研究A .成都：西南石油大学研究生院610500.2010.2田宏梅.马锁良.可燃及有毒气体报警器的应用J 大连：大连石化公司仪表车间116031.2012.1.3王焕强.朱秋鸿.余 晨.工作场所有毒有害气体检测报警的法规和技术要求A 北京：中国疾病预防控制中心职业卫生与中毒控制所100050.中国科学安全学报.2010.4侯国章. 测试与传感技术M. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社. 2000：84 86.5黄晓波.漫谈有害气体检测报警仪在现实生活中的应用实例A.淮阳： 中原油田地质录井处457001.2008.6寇云起.气敏元件传感器技术发展状况及“十五”发展建议M. 黑龙江

4、：海格敏感技术股份有限公司.中国电子商报.2000.7闫 军.工作区有害气体检测的五种常用传感器M.长春：长春大学出版社.2001.8潘小青.刘庆成.气体传感器及其发展B. 抚州：东华理工学院学报.2004.9管玉国.戴国.瑞焦伯.恒集成气体传感器的进展Z.长春：吉林大学电子工程系130023.1996.10师宝山.张贵州.气体传感器在多参数气体检测仪中的应用B.郑州：轻工业学院450002.2007.11杨 毅.敖天勇.成 强.8通道8位模/数转换器ADC0808/0809原理及应用. 淮阳：中原油田地质录井处457001.河南大学物理与电子学院Z.2007.12元增民.AT89S5单片机与

5、ADC0809模数转换器的三种典型连接A. 长沙：长沙大学学报.2005.1 13黄建. 周建明.单片机与ADC0808接口设计J. 合肥.南昌: 江西电力职工大学学报.1999.2 14刘明兰.MCS一51单片机与A/O转换器的接口 .武汉工学院3 15单片机应用系统设计 何立民 编 北航出版社4 16单片机原理及接口技术 曹琳琳编 国防科技大学出版社5 17谢宜仁.单片机实用技术问答M.人民邮电出版社 , 20026 18张志良. 单片机原理及控制技术M. 北京:机械工业出版社. 2002:17197 19R. Bayindir. H. Ates. Low-cost and high se

6、nsitively microcontroller based control unit for a friction welding machine. Journal of Materials Processing Technology. 2007. 189(1-3)8 20 Cynthia A. Chestek. Paras Samsukha. Massood Tabib-Azar, Reid R. Harrison, Hillel J. Chiel, Steven L. Garverick. Microcontroller-Based Wireless Recording Unit fo

7、r Neurodynamic Studies in Saltwater. IEEE sensors journal. 2006. 6(5):45499 21潘小青.刘庆成.气体传感器及其发展B.抚州:东华理工学院学报.2004.4、毕业论文（设计）进度安排：(1)第7学期的暑假，查文献，熟悉C语言的使用，学会编写类，学习单片机；(2)第8学期的第1周，查文献学习AD转换器，主芯片89C51；(3)第23周，学习有关集成电路主芯片ADC0808；(4)第4周，学习Proteus等相关软件；(5)第5周，进行系统整体架构设计。画出系统框图，基本完成电路原理图；(6)第6周，进行系统详细设计。编写报

8、警系统的程序，完成Proteus仿真。(7)第7周完成把仿真的结果存入文件，初步完成程序，迎接中期检查，填写中期检查表；进一步补充毕业论文内容(8)第8周进行程序结果的测试，修改程序并进一步完善毕业论文内容；(9)第9周完成毕业论文初稿；(10)第10周定稿，填写相关表格；(11)第11周毕业论文装订，准备答辩教研室意见： 负责人签名： 注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一份留系里存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）开题报告书论文（设计）题目有害气体检测与报警系统设计作 者 姓 名周玲莉所属系、专业、年级 电子工程系 电子信息工程 专业 20

9、09 年级指导教师姓名、职称周玲 讲师 预计字数14000开题日期2012-12-24选题的根据：1）说明本选题的理论、实际意义2）综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解1）本选题的理论、实际意义 随着经济的发展，人们收获水平的提高，装修成为一种时尚，但是装修后有毒气体（苯和甲醛）的残留严重危害人们的身体健康甚至生命，在我国每年冬天因燃烧煤炭导致CO中毒而致人死亡的案件经常发生，因此研究一种可行的有毒气体检测及报警装置是刻不容缓的。2）国内外有关本选题的研究动态和自己的见解我国气敏元件传感器及其应用技术有了较快进展，但与国外先进水平仍有较大的差距，主要是产品制造技术、产业化及应用等方面的差

10、距，与日本比较仍要落后10年，随着现代信息技术的飞速发展和传统工业改造的逐步实现，能够独立工作的气体浓度检测和显示系统已经广泛应用于诸多领域。气体传感器向着低功耗、多功能、集成化方向发展。国外气体传感器发展很快，一方面是由于人们的安全意识增强，对环境的安全性和舒适性要求提高；另一方面是由于传感器市场增长受到政府安全法规的推动。据有关统计，美国1996 年- 2002 年气体传感器年均增长率为 27%- 30%。气敏传感器作为新型敏感元件传感器，在国家列为重点支持发展的情况下国内已有了一定的基础。气体传感器及其应用技术有了较快进展，但与国外先进水平仍有较大的差距，主要是产品制造技术、产业化及应用

11、等方面的差距。主要内容：采用气体传感器检测气体，当气体浓度超标时，通过单片机进行声光报警，并驱动电机打开鼓风机做到吹散有害气体的作用。主要以这几个模块设计毕业内容绪论1 系统总体方案的选择与说明2 系统的结构框图与工作原理3 各单元的硬件设计与实现 4 软件总体设计5 仿真实现结论研究方法：(1)文献法。通过查找的资料、文献、论文等，借鉴前人研究成果以指导研究，夯实研究的理论基础。(2)经验总结法。将以前世人研究出的内容、网上发表的文章加以归纳，进行综述，撰写相关的应用性论文。(3)实验法。通过软件仿真与调试，验证设计效果。完成期限和采取的主要措施： 1、完成期限：2013.1.1-2013.

12、5.8(1)第7学期的暑假，查文献，熟悉C语言的使用，学会编写类，学习单片机；(2)第8学期的第1周，查文献学习AD转换器，主芯片89C51；(3)第23周，学习有关集成电路主芯片ADC0808；(4)第4周，学习Proteus等相关软件；(4)第5周，进行系统整体架构设计。画出系统框图，基本完成电路原理图；(5)第6周，进行系统详细设计。编写报警系统的程序，完成Proteus仿真。(6)第7周完成把仿真的结果存入文件，初步完成程序，迎接中期检查，填写中期检查表；进一步补充毕业论文内容(7)第8周进行程序结果的测试，修改程序并进一步完善毕业论文内容；(8)第9周完成毕业论文初稿；(9)第10周

13、定稿，填写相关表格；(10)第11周毕业论文装订，准备答辩。2、采取的主要措施：(1)密切联系本组设计成员及毕业设计指导导师，寻求有关毕业设计信息，确定设计课题方向与设计内容；(2)充分利用图书馆和网络查阅相关资料，广泛获取必要的知识，了解最新研究动态。(3)虚心向老师请教和同学进行学习交流，保障毕业设计的顺利完成。主要参考资料：1张国胜.杜 坚.杨志明.室内有害气体检测及处理方法研究A .成都：西南石油大学研究生院610500.2010.2田宏梅.马锁良.可燃及有毒气体报警器的应用J 大连：大连石化公司仪表车间116031.2012.1.3王焕强.朱秋鸿.余 晨.工作场所有毒有害气体检测报警

14、的法规和技术要求A 北京：中国疾病预防控制中心职业卫生与中毒控制所100050.中国科学安全学报.2010.4侯国章. 测试与传感技术M. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社. 2000：84 86.5黄晓波.漫谈有害气体检测报警仪在现实生活中的应用实例A.淮阳： 中原油田地质录井处457001.2008.6寇云起.气敏元件传感器技术发展状况及“十五”发展建议M. 黑龙江：海格敏感技术股份有限公司.中国电子商报.2000.7闫 军.工作区有害气体检测的五种常用传感器M.长春：长春大学出版社.2001.8潘小青.刘庆成.气体传感器及其发展B. 抚州：东华理工学院学报.2004.9管玉国.戴国.瑞焦伯.

15、恒集成气体传感器的进展Z.长春：吉林大学电子工程系130023.1996.10师宝山.张贵州.气体传感器在多参数气体检测仪中的应用B.郑州：轻工业学院450002.2007.11 Cynthia A. Chestek. Paras Samsukha. Massood Tabib-Azar, Reid R. Harrison, Hillel J. Chiel, Steven L. Garverick. Microcontroller-Based Wireless Recording Unit for Neurodynamic Studies in Saltwater. IEEE sensors

16、journal. 2006. 6(5)：454912潘小青.刘庆成.气体传感器及其发展B.抚州：东华理工学院学报.2004.指导教师意见：指导教师签名： 教研室意见：签 名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时间 2012年12月24日地点三教517与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）陈泽顺副教授张文昭副教授周玲讲师刘爱林副教授徐晓副教授刘志壮教授会议记录摘要：1 为什么要研究有害气体的检测？ (刘爱林老师)答因为在当前社会因为有害气体死亡的人太多咯，所以气体检测非常有必要。2一般考虑传感器的哪几个指标？（周玲老师）答： 检测范围和分辨率； 检测精度和重复性； 稳

17、定性和零点漂移； 反应速度； 选择性和抗干扰能力； 3危险化学物品有害气体检测有哪些方面？（陈泽顺老师）答：泄漏检测：设备管道有害气体或液体（蒸气）现场所泄漏检测报警，设备管道运行检漏。检修检测：设备检修置换后检测残留有害气体或液体（蒸气），特别是动火前检测更为重要。应急检测：生产现场出现异常情况或者处理事故时，为了安全和卫生要对有害气体或液（蒸气）进行检测。进入检测：工作人员进入有害物质隔离操作间，进入危险场所的下水沟、电缆沟或设备内操作时，要检测有害气体或液体蒸气。巡回检测：安全卫生检查时，要检测有害气体或液体蒸气。会议主持人：记 录 人：年 月 日指导小组意见负责人签名： 年 月 日系部

18、 意 见负责人签名：年月日注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份湖南科技学院毕业论文（设计）中期检查表毕业论文（设计）题 目有害气体检测与报警系统设计学生姓名周玲莉学 号200906002337系 别电子工程系专 业电子信息工程指导教师周玲检查日期2013.4.10指导教师检查情况记载及修改意见：检查情况记载：1、已查阅各种相关资料，对相关知识有一定的了解和掌握；2、论文内容较为合理；3、介绍现有技术过多，创新性欠佳；4、参考文献书写不规范；5、中文摘要和关键词写得不好；修改意见：1、注意论文格式，请参照湖南科技学院毕业论文设计模版；2、参考文献按照学校的规

19、范写，同时在正文中出现的位置以上标的形式标出，参考文献要求10篇以上，且其中要有1篇以上的外文参考文献；3、流程图的画法不规范，注意修改；4、摘要内容应包括研究的目的、方法、结果和结论，要突出所做的工作及做的效果；签名： 注：此表用于指导教师在学生毕业论文（设计）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。湖南科技学院毕业设计（论文）指导过程记录表毕业论文(设计)题目有害气体检测与报警系统设计学生姓名周玲莉学号200906002337专业班级电信0903指导教师周玲职称讲师系（教研室）信息技术教研室指导过程记录指导内容记录(一)指导如何查阅文献资料，并推荐一些参考文献和相关

20、书籍。学 生 签 名： 2013 年 1月10 日 指导教师签名： 2013年 1月10 日指导内容记录(二)根据毕业设计论文要求，指导确定初步方案以及大致如何去实现学 生 签 名： 2013 年2月 10 日 指导教师签名： 2013 年2月10 日指导内容记录（三)指导系统的硬件设计，以AT89C51单片机为控制核心，一些接口电路及外围电路的设计学 生 签 名： 2013年3 月 10 日 指导教师签名： 2013年3 月 10 日指导内容记录(四)指导系统的软件设计，根据系统功能的要求，建议采用模块化程序设计。具体怎样分块及大致控制流程学 生 签 名： 2013年 4 月 1 日 指导教

21、师签名： 2013年4 月1 日指导过程记录指导内容记录(五)指导控制主程序及中断程序等的编写及软件的调试中应注意的问题。学 生 签 名： 2013年4 月 3日 指导教师签名： 2013年4 月 3日指导内容记录(六)指导仿真软件Proteus的使用，整个有害气体的检测与报警系统的仿真及调试。学 生 签 名： 2013年 4 月 5 日 指导教师签名： 2013年 4 月5 日指导内容记录(七)论文初稿的审阅，指导章节内容的调整及图表标注的规范性。学 生 签 名： 2013年 4 月 26 日 指导教师签名： 2013年 4 月 26 日指导内容记录(八)论文初步定稿。学 生 签 名： 20

22、13年 5 月 6 日 指导教师签名： 2013 年5 月 6 日答辩小组组长意见(对情况是否属实做出意见)组长(签名)： 年 月 日注：本表与毕业论文一起装订存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）评审表论文题目有害气体检测与报警系统设计作者姓名周玲莉所属系、专业、年级电子工程系 电子信息工程 专业 2009年级指导教师姓名、职称周玲 讲师字 数14000定稿日期2013.5.8中 文 摘 要无论是在石油、化工等企业，还是在商场或居民楼宇，一旦发生可燃或有毒气体等有害气体的泄漏而未采取有效的措施，将会对人员及财产安全产生极大地影响。对气体泄漏及早的做出检测，在泄漏未扩大之前采取有效措施，可以避

23、免事故的发生或恶化。本文针对有害气体在生产生活中存在的问题，设计了一种便携式的有害气体检测装置。该装置以气体浓度传感器为检测元件，可以准确地对有害气体浓度进行实时测量。当空气中有害气体含量超过预设报警值时，采用声光方式进行报警。有害气体检测仪可以实时准确地检查企业和居民楼宇中有害气体浓度，预防重大事故发生，为工作人员和居民提供了安全保障，具有较大的推广应用价值。关键词有害气体、报警器、单片机、数据采集与记录、浓度测量英文摘要Coal mine methane is the main harmful gases; it is serious threat to underground opera

24、tions personnel. How to check real-time accurate concentration of methane concentration reaches a certain limit, can easily cause a major of safety incidents, the concentration of methane gas detector used to detect the existence of methane leaks, and thus prevent such accidents from happening.In th

25、is paper, coal mine production problems in the design of a portable methane gas concentration detector. The apparatus for the catalytic combustion type sensors for the detection of components, it can be accurately carried out on-site real-time measurement of methane concentration. When the methane c

26、ontent in the air exceeds a preset alarm value, alarm with the use of sound and light way. Harmful gas detector can accurately check the businesses and residents in the building the harmful gas concentration, prevention of major accidents, for workers and residents to provide security, has great pop

27、ularization and application value. 关键词combustible gas; annunciator; data processing; microcontroller; density measurement; detection ; alarm; distance control指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分指导教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的

28、某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文

29、质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 指导教师评审意见：指导教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格评阅教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分评阅教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求

30、，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并

31、加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 评阅教师评审意见： 评阅教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。湖南科技

32、学院本科毕业论文（设计）答辩记录表论文题目有害气体检测与报警系统设计作者姓名周玲莉所属系、专业、年级电子工程系 电子信息工程专业 2009年级指导教师姓名、职称周玲 讲师答 辩 会 纪 要时间2013年5月18日地点三教707答辩小组成员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）陈泽顺副教授刘志壮教授周玲讲师(硕士)张文昭副教授徐晓副教授刘爱林副教授答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：会议主持人：记 录 人：年 月 日答辩小组意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年 月 日系学位委员会意见评语：论文（设计）最终评定等级：负责人（签名）： 系部（公章） 年月 日校学位委员会意

33、见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年月 日目 录 绪论.11系统总体方案设计 41.1方案选择.41.2系统说明. 51.3系统的结构框图与工作原理. 51.3.1设计框图. 51.3.2工作原理. 62测量有害气体传感器的类型与发展.72.1 测量有害气体传感器的类型72.2 气体传感器的发展92.3 集成气体传感器的类型与展望.112.4气体传感器的性能指标113各单元的硬件设计与实现.133.1主控芯片89C51 .133.2 A/D转换集成电路主芯片0808.143.21ADC0808的主要特性.143.22 ADC0808的外部引脚特征153.23 ADC0808的内部结构及工作

34、流程163.3可燃气体传感器TGS2610元件.173.3.1 TGS2610传感器的特点183.3.2 TGS2610传感器详细说明183.3.3基本测试回路.183.3.4 TGS2610传感器浓度与电压的关系193.4 地址锁存器主芯74LS373 203.5 单片机时钟电路.213.6 复位电路.223.7声光报警系统223.7.1灯光报警.223.7.2声音报警.234 软件总体设计.245仿真实现.25结论27参考文献.28附录.30致谢.34插图索引图1设计框图5图2传感器的技术指标.12图3 89C51的引脚图.13图4 ADC0808引脚图15图5 ADC0808通道选择表.

35、15图6 ADC0808的内部结构16图7 数据采集模块电路.17图8 TGS2610灵敏度特性曲线.18图9 TGS2610测试回路.19图10输出电压与气体浓度百分比的对应曲线.19图11浓度值与输出电压对应表20图12 74LS373外部管脚图20图13 74LS373真值表21图14 内部时钟方式.22图15 按键电平复位.22图16光报警电路图23图17声音报警器原理图23图18程序流程图24图19电压高于预设值时仿真图25图20电压低于预设值时仿真图26图21出现故障时仿真图26有害气体的检测与报警系统的设计 摘 要无论是在石油、化工等企业，还是在商场或居民楼宇，一旦发生可燃或有毒气体等有害气体的泄漏而未采取有效的措施，将会对人员及财产安全产生极大的影响。对气体泄漏及早的做出检测，在泄漏未扩大之前采取有效措施，可以避免事故的发生或恶化。本文针对有害气体在生产生活中存在的问题，设计了一种便携式的有害气体检测装置。该装置以气体浓度传感器为检测元件，可以准确地对有害气体浓度进行实时测量。当空气中有害气体含量超过预设报警值时，采用声光方式进行报警。有害气体检测仪可以实时准确地检查企业和居民楼宇中有害气体浓度，预防重大事故发生，为工作人员和居民提供了安全保障，具有较大的推