基于AT89C51的燃?xì)庑孤﹫缶c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有發(fā)生，因此安裝報警器已越來越受到重視。然而，目前燃?xì)?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/報警">報警器的發(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://2s4d.com/news/listbylabel/label/報警">報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，其安裝需拆動原管路，須報請燃?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://2s4d.com/news/listbylabel/label/泄漏">泄漏報警與應(yīng)急處理器。該系統(tǒng)不僅能及時準(zhǔn)確地檢測出燃?xì)獾?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/泄漏">泄漏，進(jìn)行聲光報警，還能實(shí)現(xiàn)自動應(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警，用戶可及時發(fā)現(xiàn)并能自行更換；閥門開閉裝置設(shè)計(jì)獨(dú)特，安裝無需拆動原管路，使用十分方便，因此特別適合于無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、檢測電路、報警電路和應(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，檢測電路產(chǎn)生“氣——電”信號送單片機(jī)，單片機(jī)控制蜂鳴器發(fā)出預(yù)報警信號，經(jīng)延時、判斷，確認(rèn)為事故泄漏后，發(fā)出紅光報警，同時啟動應(yīng)急處理程序，關(guān)閉閥門，切斷氣源，并開啟排風(fēng)扇排除室內(nèi)被污染的空氣；若檢測到氣敏元件損壞，系統(tǒng)關(guān)閉閥門并點(diǎn)亮黃色報警燈，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。基本外設(shè)有晶振電路（18、19腳）和上電復(fù)位電路（9腳），氣敏元件損壞信號和燃?xì)庑孤┬盘柗謩e從P3.2（INT0）、P3.3（INT1）輸入，作為AT89C51的兩個中斷觸發(fā)信號，下降沿觸發(fā)方式。P1.0、P1.1分別接開關(guān)SD1和SD2，用于手動控制排氣扇和燃?xì)忾y門，報警與應(yīng)急處理驅(qū)動信號分別從P2.0～P2.4輸出。

1．3 檢測電路

檢測電路包括燃?xì)庑孤z測和氣敏元件損壞檢測兩部分，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，其表面會發(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?，電阻下降越多[1]，利用該特性并通過VT1等元件組成的開關(guān)電路即可獲得“氣——電”信號，完成燃?xì)庑孤┑臋z測，調(diào)節(jié)RP 1可設(shè)置不同燃?xì)獾膱缶?，C2為延時電容，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)鈭缶?。為能及時發(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，R3上有電壓信號，如熱絲燒斷，該信號為0，VT3集電極輸出低電平至單片機(jī)，點(diǎn)亮黃燈報警，能使用戶及時發(fā)現(xiàn)。同時，氣敏傳感器不直接焊入電路，而是通過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題。

1．4 聲光報警電路

聲光報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)報警限時蜂鳴器由單片機(jī)輸出低電平，經(jīng)三極管驅(qū)動報警，發(fā)光二極管則由單片機(jī)直接驅(qū)動，當(dāng)確認(rèn)為事故泄漏時，紅色LED點(diǎn)亮，當(dāng)氣敏元件損壞時，黃色LED工作。