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          基于AT89S51的多參數(shù)氣體檢測儀的研制

          作者: 時間:2009-03-19 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          0 引言

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/173852.htm

            井下作業(yè)環(huán)境中氧氣、二氧化碳、一氧化碳、硫化氫及甲烷濃度的高低,直接影響到煤礦的安全生產(chǎn)和礦工的生命安全。同時,隨著各種天然氣、煤制氣、液化氣的開發(fā)和使用,各種可燃性散發(fā)在工作場所和人們生活中,因此連續(xù)、直接檢測工作環(huán)境和生活環(huán)境中有毒、可燃性有著極其重要的意義。目前,氣體檢測大多采用單氣體檢測方式,即每測量一種氣體需要攜帶一種測量儀表。能用一種儀器同時檢測多種不同氣體是氣體的發(fā)展趨勢,即進(jìn)行多測量,多種氣體檢測,實現(xiàn)對多種氣體種類的識別和濃度的判斷,從而更全面地反映被測氣體在特定環(huán)境中所顯示的特性。

            本文介紹單片機(jī)控制的多氣體的設(shè)計和實現(xiàn)方法。

          1 多氣體的功能及測量原理

            1.1系統(tǒng)功能

            系統(tǒng)的功能如圖1所示。

          圖1 系統(tǒng)功能框圖

            由圖1可知,系統(tǒng)由8個功能模塊構(gòu)成:進(jìn)氣過濾系統(tǒng)(包括采樣泵、濾膜、氣室、進(jìn)出氣管路)、傳感

          器及信號處理單元(紅外傳感器、電化學(xué)傳感器)、主控電路板(微處理器、通訊接口、數(shù)據(jù)管理等)、

          LCD顯示屏、人機(jī)對話單元(組合功能鍵、指使燈板)、供電單元(直流穩(wěn)壓電源、電池組、穩(wěn)壓電路)

          以及時鐘輸入單元。

            1.2系統(tǒng)檢測原理

            系統(tǒng)檢測原理如圖2所示。

          圖2系統(tǒng)檢測原理圖

            紅外和電化學(xué)傳感器分別對氧氣、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫和甲烷五種氣體進(jìn)行檢測。其中,二氧化碳和甲烷采用紅外傳感器檢測,氧氣、一氧化碳、硫化氫由電化學(xué)傳感器檢測。被測氣體通過兩類傳感器時產(chǎn)生的信號經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換后,由微處理器進(jìn)行采集、計算、數(shù)據(jù)處理產(chǎn)生濃度結(jié)果數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行超限比較,當(dāng)被測氣體的濃度超過儀器設(shè)定的報警限時,儀器產(chǎn)生聲光報警,并在顯示屏上顯示報警狀態(tài)、故障狀態(tài)、時間參數(shù)等數(shù)據(jù)信息,同時保存數(shù)據(jù)結(jié)果。

            在進(jìn)氣過濾系統(tǒng)中,至少需要1個I/O端口來控制采樣泵的工作;在傳感器及信號處理單元,經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路把傳感器產(chǎn)生的關(guān)于氣體濃度的有關(guān)信息轉(zhuǎn)化為單片機(jī)能識別的數(shù)字信號,選擇8路輸入的ADC0809芯片;在顯示模塊中,采用KS0713液晶顯示器,需要單片機(jī)提供3個I/O控制端口;時鐘的顯示系統(tǒng)采用DS12887芯片與單片機(jī)進(jìn)行通訊,需要1個中斷輸入和1個I/O控制端口;由于系統(tǒng)要存儲至少500組測試信息,而且單片機(jī)只有128KB的RAM,我們外擴(kuò)8K的外部數(shù)據(jù)存儲器6264;由于系統(tǒng)可以設(shè)定報警的限值和變更時間,則需要5個鍵盤接口,來控制設(shè)置、上升、下降、右移和打印,用到5個I/O接口;由于AT89S51單片機(jī)接口有限,利用8255A對I/O接口進(jìn)行擴(kuò)展。

          2 硬件電路設(shè)計


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