传感器与检测技术课程设计报告标准

黑龙江科技学院

课程设计报告

项目名称：瓦斯浓度检测系统设计

所属课程：传感器与检测技术

实践日期： 2011.x.x—2011.x.x

班级测控08---3班

学号04号

姓名王蕊

成绩

电气与信息工程学院

提示生产人员组织安全离开。

1 系统整体机构及工作原理1．1 系统整体结构便携式矿用瓦斯检测系统以主控制器单片机为主要核心，配置瓦斯传感器电路、A／D转换电路、报警电路与按键电路等四大功能模块。系统整体结构如图1所示：

1．2 系统工作原理瓦斯传感器将瓦斯气体浓度转换成相应大小的模拟信号，信号经过信号放大电路和A／D转换电路进行放大、转换，然后送入主控制器单片机中进行数据处理。一旦瓦斯气体浓度超过相应的设定值时，则主控制器立即启动蜂鸣器报警。

2 系统硬件电路设计2．1 主控电路设计主控电路主要用来整合系统各功能电路，完成数据的采集和处理，并发出报警指令。本设计所处理的信息量和复杂程度不是太大，采用8位单片机AT89S52足以满足本设计的要求。它是一款低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8 kB系统可编程Flash存储器，256字节RAM，6个中断源，3个16位的可编程定时器／计数器，32个IO口，看门狗定时器等资源。

2．2 瓦斯传感器及信号放大电路设计系统选用MJC4／3．0L作为瓦斯传感

器。MJC4／3．0L型催化元件根据催化燃烧效应的原理工作，由检测元件和补偿元件配对组成电桥的臂，遇可燃性气体时检测元件电阻升高，桥路输出电压变化，该电压变量随气体浓度增大而成正比例增大，补偿元件起参比及温度补偿作用。其具有桥路输出电压呈线性、响应速度快、有良好的重复性、选择性、元件工作稳定、可靠、抗H2S中毒等优点。

因MJC4／3．0L的输出电压太小，无法满足AT89S52的要求。故需要将MJC4／3．0L的输出信号进行放大。信号放大是通过调整放大器AD 602的增益控制电压来实现的。AD602是美国AD公司专门针对程控放大开发的，其具有两个通道，每个通道的增益范围为-10～30 dB，因此两个通道串连起来可以实现的增益控制范围为：-20～60 dB。图2为瓦斯传感器及信号放大电路。

2．3 A／D转换电路设计系统使用的数模转换器LTC1865是凌力尔特推出的16位SAR ADC，采用单5 V电源工作，并能保证在-40℃～+12．5℃的温度范围内工作。每个器件最大电流为8．50 uA，最大采样率达250 kS／s，供电电流随着采样速率的降低而变小。MSOP-10封装的LTC1865提供2路软件可编程的通道，并且可以根据需求来调整参考电压的大小。A／D转换电路设计如图3所示。

2．4 报警模块电路设计本设计的报警模块采用普通的蜂鸣器来完成。蜂鸣器一端接地，一端接用来驱动它工作的PNP晶体管的发射极，晶体管基极连接AT89S52的P3．3口。

2．5 键盘模块电路设计本系统中的按键主要用来设定瓦斯浓度的报警值，采用独立按键式键盘，共3个按键，它们分别与AT89S52的P2．0～P2．2口连接，平时这三个引脚输出高电平，当按键被按下时引脚变成低电平，因此，只要在软件中查询这几个引脚的电平，就可以确定是否有按键按下，从而进人相应的子程序。

3 系统软件设计系统软件主要包括系统主程序和数据采样处理子程序两部分，主程序流程如图4所示，数据采样处理子程序如图5所示。

系统开机上电工作后，首先进行初始化，接着进入主循环扫描是否有按键按下，若检测到有键按下，则设定系统的瓦斯浓度报警上限值，否则直接调用数据采集处理子程序进行数据采集处理。

主程序调用数据采样处理子程序后，就进入该子程序运行，首先启动A／D 转换进行数据采样，得到的数据信号输入到AT89S52进行滤波、零点修正并计算瓦斯气体浓度值，若浓度超限则启动扬声器声音报警，否则关闭蜂鸣器并返回。