工业现场报警器

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1、目录第1章 系统设计意义与总体方案的说明11.1工业报警器的实用性11.2系统方案说明1第2 章 系统结构框图与工作原理32.1设计框架图32.2工作原理3第3章 系统硬件设计说明63.1 主芯片89C5163.1.1 51芯片的结构及特点63.1.2 单片机的复位电路83.1.3 单片机的时钟电路93.2 ADC0809的简要介绍103.3 显示单元部分模块123.4 地址锁存器主芯片74LS138133.5 报警电路133.6 电平输入设计14第4章 系统的软件设计154.1自检程序的设计154.2气体检测程序设计164.3注意事项20第5章 系统调试与测试结果分析215.1软件调试215

2、.2硬件测试22结 论23参考文献26第1章 系统设计意义与总体方案的说明 1.1工业报警器的实用性气体报警器就是气体泄露检测报警仪器。当工业环境中可燃或有毒气体泄露时，当气体报警器检测到气体浓度达到爆炸或中毒报警器设置的临界点时，报警器就会发出报警信号，以提醒工作采取安全措施，并驱动排风、切断、喷淋系统，防止发生爆炸、火灾、中毒事故，从而保障安全生产。工业现场报警系统的基本要求是能够在无人监控的情况下自动进行工作，可以检测有害的气体；在气体达到一定的浓度时报警器报警，对超过极限值的浓度都有相应的灯闪动和蜂鸣器来报警。只要当专业人员来检修时按下手动开关来关闭蜂鸣器，但是指示灯却是只要当浓度下降

3、到安全范围内时才会停止工作。1.2系统方案说明用单片机控制一个检测报警系统，与以往用数字逻辑电路组成的控制系统相比，用单片机组成的检测报警系统，应具有更大的灵活性，功能也更强，并具有智能性, 在实际工作中是一种行之有效的方法。因此，从理论上分析利用单片机为核心设计一个工业现场报警器系统是可行的。我们设计的硬件部分由四大模块电路构成，分别是：传感器模块电路、单片机控制模块电路、显示模块电路、报警模块电路。控制模块外围，设计有系统的复位模块电路和振荡电路，让整个系统电路在使用时更方便，稳定。控制模块主要利用了89c51单片机作为整个报警器的控制系统。传感器部分通过感应的物体，形成高低电平

4、信号输出，并经过单片机89C51处理，实现传感器信号的判断、延时、显示、报警等功能。我们系统用于集中检测报警，能对受控制的多个点进行实时检测，当检测到一个或多个点有报警信号时，能用声和数码显示出报警地点，实现了智能报警控制。测试表明，各模块电路能够正常运行，信号接收灵敏度高，报警声音响，较好地实现了单片机多路控制智能报警功能。每种有害气体的浓度的极限值都能够通过LED显示屏来表达出来，对超过极限值的浓度都有相应的灯闪动和蜂鸣器来报警。当专业人员来检修时按下手动开关来关闭蜂鸣器。每种有害气体的浓度的极限值都能够通过LED显示屏来表达出来，对超过极限值的浓度都有相应的灯闪动和蜂鸣器来报警。当专业人

5、员来检修时按下手动开关来关闭蜂鸣器，但是指示灯却是只要当浓度下降到安全范围内时才会停止工作。这样工人们就能更加清楚身边的环境。本系统能实现如下功能：1） 检测工业现场有害气体在规定的范围内。2）8路输入信号,可检测8种有害气体,超标则闪光响铃报警,处于安全范围保持正常状态不变。3)检测电路有自检功能。第2 章 系统结构框图与工作原理ADC08082.1设计框架图 P0 AT89C51 P1 控制总线1602显示模块报警指示按键器蜂鸣器2.2工作原理报警器自检程序就是让8个指示灯轮流点亮一次，可以采用移位寄存的方法来实现，通过观察8个指示灯来确定指示灯是否完好。用延时程序让蜂鸣器响三声。这样整个

6、自检程序就完成了。 通过模拟电平来限制气体浓度的最大值，在正常情况下，8种气体的浓度低于安全浓度以下。为此，我们设计了8个可变电阻来调节电平的变化，电平的变化可以看成是8种气体通过传感器的电平变化。当电平低于设定的电平时，单片机通过报警程序中的检验程序后，由于没有达到报警条件，不执行报警，也就是说此时报警器不蜂鸣，8个指示灯也都不亮。当电平高于预设的安全电平时，将气体传感器的输出端接到A/D模数转换器的IN0至IN7端，作为A/D模数转换器的输入。再将A/D模数转换器的输出端D0D7接到89C51单片机的P0口，将闪光响铃报警电路接到89C51单片机的P3.7和P3.2接口，单片机通

7、过报警程序的检验程序后，由于达到了报警条件，立即执行报警，也就是说此时报警器蜂鸣，P3.7=0相应的指示灯点亮。当报警后，我们通过开关检验程序判断报警声音停止手动开关是否按下，当检验到有电平按下时，要执行关断蜂鸣器的程序，但指示灯不关闭，这里我们可以通过一个中断程序来实现。当检验没有电平按下时，就继续保持原状。 完成以上程序后，我们设置一个浓度检验程序，即通过电平的高低来判断是否终止亮相应的指示灯，这里我们也可以采用一个中断程序来实现。当检测到电平低于预设的安全电平时，启动中断程序，停止亮灯，显示屏显示every thing is ok。当监测到电平高于预设安全电平时，不启动中断程序

8、。同时设置启动中断程序时，返回监测电平的变化，这样，整个工业现场报警器程序完毕。 同时，我们还设置了实时显示功能。实时显示程序是利用P1口的8个端口作为电平显示输出的，直接连LCD显示器。34第3章 系统硬件设计说明3.1 主芯片89C51通用型单片机的种类很多，相对基础的MCS-51单片机通常在速度上、资源上或者编程应用方式上做了改进，使得芯片能力更强、适应力更出色、开发更加便利，常被作为实时监测及控制等领域应用中的优选机。3.1.1 51芯片的结构及特点一、MSC-51 单片机的主要特性如下： 1. 与MCS-51 兼容  2. 4K字节可

9、编程闪烁存储器   3. 寿命：1000写/擦循环  4. 全静态工作：0Hz-24Hz  5. 128*8位内部RAM  6. 32可编程I/O线  7. 两个16位定时器/计数器  8. 5个中断源  9. 可编程串行通道二、51单片机的引脚功能：1. 电源引脚 Vcc接+5v；Vss接地2. 时钟信号引脚XTAL1，XTAL2,：外部时钟管脚3. 控制线：RST为复位输入端，在时钟工作时，此引脚出现两个机器周期的高电平将单片机复位；4. 输

10、入输出口线：P0口作为低8位地址总线复用口，通过分时操作，先传送低8位地址。P1口是具有内部上拉电阻的8位准双向I/O口；图3-1 AT89C51单片机的引脚图3.1.2 单片机的复位电路单片机的RST管脚为主机提供一个外部复位的信号输入端口，复位电路是高电平有效，高电平持续的时间是应为2个机器周期以上，复位以后，单片机内各部件恢复到初始状态。上电复位：上电复位电路是种简单的复位电路，只要在RST复位引脚接一个电容到VCC，接一个电阻到地就可以了。上电复位是指在给系统上电时，复位电路通过电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号，这个复位信号随着VCC对电容的充电过程而回落，所以RST引脚复位

11、的高电平维持时间取决于电容的充电时间。为了保证系统安全可靠的复位，RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。只要Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位。电路图如下3-2。3.1.3 单片机的时钟电路 时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊的一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式：一种是内部时钟方式，另一种为外部时钟方式。本文用的是内部时钟方式。电路图如3-2 图 3-23.2 ADC0809的简要介绍ADC0809