利用Proteus进行仿真的气体报警
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黑龙江大学研究生课程案例库建设项目
基于Proteus的可燃气体报警器设计
黑龙江大学 电子工程学院
a
1
学 习目标
▪ 通过本课的学习，理解什么是可燃气体报
警器可燃报警器的原理、结构、作用，以 及发展前景
黑龙江大学研究2 生课程案例库建设项目
可燃气体报警器的发展现状
▪ 近年来生产的可燃气体报警器，其中类型有气体
黑龙江大学研究10生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
1、 气 体 传 感 器 2. A∕D 转 换 器 3. 时 钟 芯 片 4. 显 示 模 块
黑龙江大学研究11生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
▪ 气体传感器：
气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对 应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气 体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、 干燥或制冷处理仪表显示部分
黑龙江大学研究20生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
▪ A/D转换器：
模
数
拟
字
信
信
号
号
黑龙江大学研究21生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
黑龙江大学研究22生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
▪ A/D转换器分类：
积分型
逐次逼近型
并行比较型/串并行型
黑龙江大学研究26生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
黑龙江大学研究27生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
▪ 液晶介绍：
LCD1602为显示两行的液晶显示模块，图为LCD1602管脚 图，单片机P0接口接LCD1602的数据线，LCD1602的RS 接单片机的P3.6，RW接单片机的P3.7，单片机对字符型 LCD1602显示模块的操作是通过软件来实现的，单片机 每一次访问都要先对忙标志进行识别，不忙时才能进行 下一次操作，对于LCD1602来说，读写时序最重要，在 写时序中RS=0时，为写指令，确定数据写的位置；RS=1 时，为写数据指令
催化燃烧式 黑龙江大学研究14生课程案例库建设项目
红外
可燃气体检测报警器的硬件的选择
▪ 半导体气体传感器由于具有灵敏度高、响应时
间和恢复时间快、使用寿命长以及成本低等优 点，从而得到了广泛的应用。 按其用途可分为 以下几种类型：
￭检测 ￭报警 ￭监控
黑龙江大学研究15生课程案例库建设项目
酒精传感器
分离型、切断连动系列、集中监视系统防止中毒、 报警防护系统等。结构又有便携式、手推式、固 定式、壁挂式、多路巡检式等气种有天然气，液 化气等.
黑龙江大学研究3 生课程案例库建设项目
可燃气体报警器的发展现状
▪ 国内外对新的气敏材料和气体传感器的研究非常
活跃，其主要研究和发展方向主要集中在以下几 点：
气体。
▪ 适合于非矿业作业环境空气中可燃气体爆炸下限
内浓度的测定和报警。
黑龙江大学研究5 生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的用途、原理、结构
黑龙江大学研究6 生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的用途、原理、结构
▪ 原理：
使用可燃气体传感器将气体信号转换成电信号。 通过A∕D转换后将数字信号送单片机进行处理 并显示测量的浓度值，当浓度接近极限爆炸点 的时候进行报警，按键是用来控制是否测量浓 度的，并且作为报警的开关。
黑龙江大学研究24生课程案例库百度文库设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
ADC0809引脚图
黑龙江大学研究25生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
可燃气体检测报警器的硬件的选择
DS1302是DALLAS公司生产的涓流充电时钟芯 片，内部含有一个实时时钟/日历和31字节静 态RAM。通过简单的串行接口与单片机进行通 信，每一个数据位按位逐次操作，与单片机进 行串行通信。
黑龙江大学研究7 生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的用途、原理、结构
一般报警器的原理框图
黑龙江大学研究8 生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的用途、原理、结构
▪ 结构：
硬件电路有由气体传感器、A∕D转换器、 液晶显示屏、按键等组成。
黑龙江大学研究9 生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的用途、原理、结构
▪ （1）开发新的气敏材料。 ▪ （2）研制和开发复合型和混合型半导体气敏材
料和高分子气敏材料，使这些材料对不同 气体具有高灵敏度、高选择、高稳定性。
▪ （3）开发新的可燃气体报警器。
黑龙江大学研究4 生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的用途、原理、结构
▪ 用途：
▪ 用于检测空气中存在的可燃气体的含量 ▪ 例如：空气中的氢气、甲烷、乙烯、汽油等可燃
黑龙江大学研究12生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
▪ 气体传感器：
气体传感器包括：半导体气体传感器、电化学气 体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导式气体 传感器、红外线气体传感器等。
黑龙江大学研究13生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
电化学气体传感器
半导体气体传感器
可燃性气体报警器电路
黑龙江大学研究18生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
MD61型气敏元件
黑龙江大学研究19生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
▪ 气体传感器的作用：
气体浓度经MD61型气敏元件转换后为电压信号，经放 大器放大后进入单片机中进行A∕D转换，转换为数字量 后经一定的算法，输出到液晶显示部分，显示其浓度。
烟雾报警器
二氧化碳传感器
黑龙江大学研究16生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择 气体传感器的基本特征
选
灵
稳
择
敏
定
性
度
性
黑龙江大学研究17生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
▪ 这是气敏元件应用电路的主体部分。 ▪ 下图是设有串联蜂鸣器的应用电路。随着环境中可燃
性气体浓度的增加，气敏元件的阻值下降到一定值后， 流入蜂鸣器的电流，足以推动其工作而发出报警信号。
Σ-Δ调制型
电容阵列逐次比较型
压频变换型。
黑龙江大学研究23生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
▪ A/D转换器介绍：
ADC0809是典型的CMOS工艺8通道，8位逐次逼 近式A/D转换器。其内部有一个8通道多路开关， 它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8 路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前 国内应用最广泛的8位通用A/D芯片
基于Proteus的可燃气体报警器设计
黑龙江大学 电子工程学院
a
1
学 习目标
▪ 通过本课的学习，理解什么是可燃气体报
警器可燃报警器的原理、结构、作用，以 及发展前景
黑龙江大学研究2 生课程案例库建设项目
可燃气体报警器的发展现状
▪ 近年来生产的可燃气体报警器，其中类型有气体
黑龙江大学研究10生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
1、 气 体 传 感 器 2. A∕D 转 换 器 3. 时 钟 芯 片 4. 显 示 模 块
黑龙江大学研究11生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
▪ 气体传感器：
气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对 应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气 体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、 干燥或制冷处理仪表显示部分
黑龙江大学研究20生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
▪ A/D转换器：
模
数
拟
字
信
信
号
号
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可燃气体检测报警器的硬件的选择
黑龙江大学研究22生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
▪ A/D转换器分类：
积分型
逐次逼近型
并行比较型/串并行型
黑龙江大学研究26生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
黑龙江大学研究27生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
▪ 液晶介绍：
LCD1602为显示两行的液晶显示模块，图为LCD1602管脚 图，单片机P0接口接LCD1602的数据线，LCD1602的RS 接单片机的P3.6，RW接单片机的P3.7，单片机对字符型 LCD1602显示模块的操作是通过软件来实现的，单片机 每一次访问都要先对忙标志进行识别，不忙时才能进行 下一次操作，对于LCD1602来说，读写时序最重要，在 写时序中RS=0时，为写指令，确定数据写的位置；RS=1 时，为写数据指令
催化燃烧式 黑龙江大学研究14生课程案例库建设项目
红外
可燃气体检测报警器的硬件的选择
▪ 半导体气体传感器由于具有灵敏度高、响应时
间和恢复时间快、使用寿命长以及成本低等优 点，从而得到了广泛的应用。 按其用途可分为 以下几种类型：
￭检测 ￭报警 ￭监控
黑龙江大学研究15生课程案例库建设项目
酒精传感器
分离型、切断连动系列、集中监视系统防止中毒、 报警防护系统等。结构又有便携式、手推式、固 定式、壁挂式、多路巡检式等气种有天然气，液 化气等.
黑龙江大学研究3 生课程案例库建设项目
可燃气体报警器的发展现状
▪ 国内外对新的气敏材料和气体传感器的研究非常
活跃，其主要研究和发展方向主要集中在以下几 点：
气体。
▪ 适合于非矿业作业环境空气中可燃气体爆炸下限
内浓度的测定和报警。
黑龙江大学研究5 生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的用途、原理、结构
黑龙江大学研究6 生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的用途、原理、结构
▪ 原理：
使用可燃气体传感器将气体信号转换成电信号。 通过A∕D转换后将数字信号送单片机进行处理 并显示测量的浓度值，当浓度接近极限爆炸点 的时候进行报警，按键是用来控制是否测量浓 度的，并且作为报警的开关。
黑龙江大学研究24生课程案例库百度文库设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
ADC0809引脚图
黑龙江大学研究25生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
可燃气体检测报警器的硬件的选择
DS1302是DALLAS公司生产的涓流充电时钟芯 片，内部含有一个实时时钟/日历和31字节静 态RAM。通过简单的串行接口与单片机进行通 信，每一个数据位按位逐次操作，与单片机进 行串行通信。
黑龙江大学研究7 生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的用途、原理、结构
一般报警器的原理框图
黑龙江大学研究8 生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的用途、原理、结构
▪ 结构：
硬件电路有由气体传感器、A∕D转换器、 液晶显示屏、按键等组成。
黑龙江大学研究9 生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的用途、原理、结构
▪ （1）开发新的气敏材料。 ▪ （2）研制和开发复合型和混合型半导体气敏材
料和高分子气敏材料，使这些材料对不同 气体具有高灵敏度、高选择、高稳定性。
▪ （3）开发新的可燃气体报警器。
黑龙江大学研究4 生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的用途、原理、结构
▪ 用途：
▪ 用于检测空气中存在的可燃气体的含量 ▪ 例如：空气中的氢气、甲烷、乙烯、汽油等可燃
黑龙江大学研究12生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
▪ 气体传感器：
气体传感器包括：半导体气体传感器、电化学气 体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导式气体 传感器、红外线气体传感器等。
黑龙江大学研究13生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
电化学气体传感器
半导体气体传感器
可燃性气体报警器电路
黑龙江大学研究18生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
MD61型气敏元件
黑龙江大学研究19生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
▪ 气体传感器的作用：
气体浓度经MD61型气敏元件转换后为电压信号，经放 大器放大后进入单片机中进行A∕D转换，转换为数字量 后经一定的算法，输出到液晶显示部分，显示其浓度。
烟雾报警器
二氧化碳传感器
黑龙江大学研究16生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择 气体传感器的基本特征
选
灵
稳
择
敏
定
性
度
性
黑龙江大学研究17生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
▪ 这是气敏元件应用电路的主体部分。 ▪ 下图是设有串联蜂鸣器的应用电路。随着环境中可燃
性气体浓度的增加，气敏元件的阻值下降到一定值后， 流入蜂鸣器的电流，足以推动其工作而发出报警信号。
Σ-Δ调制型
电容阵列逐次比较型
压频变换型。
黑龙江大学研究23生课程案例库建设项目
可燃气体检测报警器的硬件的选择
▪ A/D转换器介绍：
ADC0809是典型的CMOS工艺8通道，8位逐次逼 近式A/D转换器。其内部有一个8通道多路开关， 它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8 路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前 国内应用最广泛的8位通用A/D芯片