可燃气体检测-计算机控制系统课程设计

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1、 1 摘要摘要 TGS813是一种可燃气体传感器， 具有寿命长， 成本低的特点。 介绍了 TGS813 的工作原理和其与 ATmega16 单片机组成的测量系统在可燃气体自动检测以及 自动报警中的具体应用。 关键词： TGS813 ATmega16 自动检测 1 系统总体结构系统总体结构 本系统测量元件采用 TGS813 传感器，该传感器能够实现对甲烷、丙烷、液 化气等多种可燃气体准确测量， 传感器的输出信号经过调理之后送至 AD 转换器 进行采样，单片机对采集到的数字量进行比较，当该值达到预先设定时，发出声 光报警信号，驱动相应的报警模块工作，给人以提示。系统原理框图如下。 TGS813信号

2、调理AD采样 ATmega16单 片机 驱动电路 声光报警装 置 2 方案比较方案比较 2.1 传感器的选择传感器的选择 方案一：采用光学式气体传感器。不同的气体物质由于其分子结构不同、浓 度不同和能量分布的差异而有各自不同的吸收光谱。 这就决定了光学式气体传感 器的选择性、鉴别性和气体浓度的唯一确定性。若能测出这种光谱便可对气体进 行定性、定量分析。目前已经开发发了流体切换式、流程直接测量式等多种在线 红外吸收式气体传感器。在汽车的尾气中，一氧化碳、二氧化碳和烃类物质的浓 度，以及工业燃烧锅炉中的有害气体都可采用光学式气体传感器来检测。 2 方案二：采用半导体式可燃气体传感器。半导体式传感器

3、的工作原理是基于 可燃气体在材料表面的吸附和紧随着的表面反应过程所引起的电导变化。 金属氧 化物半导体中原子排列与其晶体结构模型并非完全一致， 一些原子会离开它的格 点位置，留下了原子空位，形成点缺陷，这些空位一般是金属原子空位和氧原子 空位。部分离开格点的原子会移至正常格点的间隙位置，成为离开格点的原子会 移至正常格点的间隙位置，成为间隙原子，形成杂质缺陷。 光学式传感器测量范围宽，但其价格高、抗震性较差。半导体式传感器测量 范围虽不及光学式，但长期工作稳定性良好、响应迅速、寿命较长、价格低廉、 体积小。所以采用本方案采用半导体式传感器 TGS813。 2.2 单片机的选择单片机的选择 方案

4、一 采用传统的 8 位 89c51 单片机作为控制核心 传统的 51 单片机具有价格低廉，使用简单等特点，但其运算速度低，功能单一， RAM、ROM 空间小等缺点。若采用 89c51 需要做 RAM、ROM 扩展，以适应内 存需要，其硬件工作量必然大大增多。 方案二 采用 ATMEL 公司的 AVR 系列单片机 ATmega16 作为控制核心。 ATmega16 单片机是 ATMEL 公司出品的精简指令集 8 位高性能、 低功耗单片机， 它既有双列直插封装，也有表面贴片封装，增加了选择的灵活性。该单片机的 131 条指令大多数为单周期指令，当工作于 16M 晶振时性能高达 16MIPS。 除此之外，ATmega16 具有丰富的片上硬件资源，可以简化外围电路，增强 系统可靠性，也可减少成本。它内部含有 16K 的系统内可编程 FLASH，512 字 节的 EEPROM，1K 的片内 SRAM，这些资源可以使单片机在较为宽松的环境下 完成工作，另外单片机还具有 JTAG 调试接口，简化了程序的调试，提高了编程 效率。 综上所述，我们选用 ATmega16 单片机作为整个系统的控制核心，这