基于AT89C51的燃?xì)庑孤﹫?bào)警與應(yīng)急處理器

0 引言

隨著城鎮(zhèn)管道和罐裝泄漏爆炸或中毒事故時(shí)有發(fā)生，因此安裝報(bào)警器已越來(lái)越受到重視。然而，目前燃?xì)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/報(bào)警">報(bào)警器的發(fā)展很不平衡，由PC機(jī)值守的大型集群監(jiān)控系統(tǒng)雖技術(shù)先進(jìn)但價(jià)格昂貴，須設(shè)專用機(jī)房和專人管理，使用范圍局限于條件較好，物業(yè)管理水準(zhǔn)較高的住宅區(qū)或單位。而一般的燃?xì)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/報(bào)警">報(bào)警器卻大都存在一些缺陷，有的功能單一，可靠性差，傳感器損壞不易發(fā)現(xiàn)，不能更換，有的產(chǎn)品利用燃?xì)夤艿缹Ｓ秒姶砰y控制氣源，其安裝需拆動(dòng)原管路，須報(bào)請(qǐng)燃?xì)夤九蓪Ｈ颂幚?，十分麻煩，因此也難為廣大用戶所用。據(jù)此現(xiàn)狀，我們研制了一種基于單片機(jī)技術(shù)的燃?xì)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/泄漏">泄漏報(bào)警與應(yīng)急處理器。該系統(tǒng)不僅能及時(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)出燃?xì)獾?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/泄漏">泄漏，進(jìn)行聲光報(bào)警，還能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)應(yīng)急處理（排風(fēng)和關(guān)閉閥門切斷氣源）；傳感器損壞能自查報(bào)警，用戶可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并能自行更換；閥門開(kāi)閉裝置設(shè)計(jì)獨(dú)特，安裝無(wú)需拆動(dòng)原管路，使用十分方便，因此特別適合于無(wú)條件建立或加入集群監(jiān)控系統(tǒng)的廣大燃?xì)庥脩羰褂谩?/p>

１　硬件結(jié)構(gòu)與工作原理

1．1 系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)主要由單片機(jī)電路、檢測(cè)電路、報(bào)警電路和應(yīng)急處理電路組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

當(dāng)有燃?xì)庑孤r(shí)，檢測(cè)電路產(chǎn)生“氣——電”信號(hào)送單片機(jī)，單片機(jī)控制蜂鳴器發(fā)出預(yù)報(bào)警信號(hào)，經(jīng)延時(shí)、判斷，確認(rèn)為事故泄漏后，發(fā)出紅光報(bào)警，同時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急處理程序，關(guān)閉閥門，切斷氣源，并開(kāi)啟排風(fēng)扇排除室內(nèi)被污染的空氣；若檢測(cè)到氣敏元件損壞，系統(tǒng)關(guān)閉閥門并點(diǎn)亮黃色報(bào)警燈，提示用戶更換氣敏傳感器。

1．2 單片機(jī)電路

單片機(jī)電路是系統(tǒng)控制的核心。單片機(jī)選用Atmel公司的AT89C51，其引腳分配如圖2所示?；就庠O(shè)有晶振電路（18、19腳）和上電復(fù)位電路（9腳），氣敏元件損壞信號(hào)和燃?xì)庑孤┬盘?hào)分別從P3.2（INT0）、P3.3（INT1）輸入，作為AT89C51的兩個(gè)中斷觸發(fā)信號(hào)，下降沿觸發(fā)方式。P1.0、P1.1分別接開(kāi)關(guān)SD1和SD2，用于手動(dòng)控制排氣扇和燃?xì)忾y門，報(bào)警與應(yīng)急處理驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別從P2.0～P2.4輸出。

1．3 檢測(cè)電路

檢測(cè)電路包括燃?xì)庑孤z測(cè)和氣敏元件損壞檢測(cè)兩部分，原理電路如圖3所示。氣敏傳感器選用QM型，這是由金屬氧化物半導(dǎo)體材料制成的“氣——電”轉(zhuǎn)換器件。當(dāng)有燃?xì)庑孤r(shí)，其表面會(huì)發(fā)生化學(xué)吸附，使本身電阻（圖中AA’間的電阻）下降，且燃?xì)鉂舛仍礁撸娮柘陆翟蕉郲1]，利用該特性并通過(guò)VT1等元件組成的開(kāi)關(guān)電路即可獲得“氣——電”信號(hào)，完成燃?xì)庑孤┑臋z測(cè)，調(diào)節(jié)RP 1可設(shè)置不同燃?xì)獾膱?bào)警限，C2為延時(shí)電容，用于減小傳感器初始穩(wěn)態(tài)的影響。

氣敏傳感器在使用中，其熱絲可能燒斷，但難以發(fā)現(xiàn)，致使用戶在毫不知情的情況下繼續(xù)使用已失效的燃?xì)鈭?bào)警器。為能及時(shí)發(fā)現(xiàn)傳感器的損壞，本系統(tǒng)特別設(shè)計(jì)了氣敏元件自檢電路（由R3～R7、VT2、VT3等組成）[2]，元件正常時(shí)，R3上有電壓信號(hào)，如熱絲燒斷，該信號(hào)為0，VT3集電極輸出低電平至單片機(jī)，點(diǎn)亮黃燈報(bào)警，能使用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)。同時(shí)，氣敏傳感器不直接焊入電路，而是通過(guò)七腳電子管座與電路連接，若損壞可方便地從管座中撥出換新，從而解決了更換難的問(wèn)題。

1．4 聲光報(bào)警電路

聲光報(bào)警分別由蜂鳴器和紅、黃發(fā)光二極管完成。燃?xì)鉂舛却笥陬A(yù)報(bào)警限時(shí)蜂鳴器由單片機(jī)輸出低電平，經(jīng)三極管驅(qū)動(dòng)報(bào)警，發(fā)光二極管則由單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，當(dāng)確認(rèn)為事故泄漏時(shí)，紅色LED點(diǎn)亮，當(dāng)氣敏元件損壞時(shí)，黃色LED工作。