单片机控制红外报警器的设计
摘要：本文介绍了单片机红外甲烷传感器控制报警器的结构、原理极其应用。通过232或485等串行通信接口可以将数据上传到上位机，从而实现对整个系统状况的掌握与控制。在功能上可以非接触的控制或接收到数据，从而更加方便用户使用。就传感器本身而言，实现了数据的采集与处理，从而实现报警与断电等功能，对外围设备进行了控制，还实现了频率的输出，不同的浓度段有不同频率的方波信号输出，可以通过示波器观察到波形，同时也可作为传感器的接口与相应的接口相连，实现更多的功能。(毕业设计网 )
关键词：智能型甲烷传感器 红外甲烷传感器 串行通信
1．引言
目前嵌入式微处理器和相应软件都达了一定的技术水平。
首先从硬件方面来说，嵌入式微处理器具有的功能特点如下：体积小、低功耗、低成本、高性能；FLASH存储器容量大，成本低，可以存贮大量的智能程序，执行速度更快；寻址方式灵活简单，执行效率高；指令长度固定，因此嵌入式智能传感器在硬件方已具备了条件 。
红外甲烷传感器的测量范围为0%~5%，并且精度较高，能够满足低浓度的测量要求，加之采用高精度的ADC对其进行采样，通过微处理器对采样数值进行处理，可进一步提高传感器性能。
从软件方面来看，目前的嵌入式软件都是与嵌入式微处理器相配套的，功能比较完善，虽然还没通用的嵌入式系统软件，但并不影响开发智能嵌入式电子设备，也可以用通用语言C/C++进行开发。 [版权所有：http://DOC163.com]
通过以上的分析得知，开发一款高性能的智能红外甲烷传感器在技术上是完全可行的。
方案论证
设计要求与原则
红外甲烷传感器：
被检测气体通过一个烧结的不锈钢阻火器进入气室。气室中有一盏灯提供循环的红外光源。光源在气室中反射并终止于两个热电感应片上。两个感应片一个是“活跃感应片”，另一个是“参照感应片”。每个热电感应片都各自输出一个电平以显示与其表面接触的红外光的强度。“活跃感应片”上覆盖着一层滤光材料，它能透过红外光谱中被测气体所吸收的那一段光谱；而“参照感应片”上覆盖着的滤光材料能透过红外光谱中被测气体不吸收的光谱。当被测气体进入气室时，气体吸收了红外光辐射的一段，这样从活跃感应片上输出的信号也就相应减弱。而尽管有被测气体存在，“参照感应片”上的信号电平保持不变。“活跃感应片”和“参照感应片”上输出电平的比率就可用于计算被测气体的浓度。因为测量中用的是两个感应片上的电平比率，光源强度及光源反射路径反导致的误差就可消去，保证了测量精度。
硬件系统方案的拟订
本传感器是用于井下车载式的甲烷气体采样报警装置，根据其工作环境及具体设计要求，将系统模块化，具体可以分为如图2-1所示的几个模块，敏感元件及信号测量模块，信号放大模块，信号采集ADC模块，微控制器模块，指示标志模块，执行模块，串口通信模块以及系统的供电电源模块。 [资料来源：https://www.doc163.com]
方案论证
微控制器模块(毕业设计网 )
矿用智能传感器的核心部件是微处理器(如图1所示)，它直接影响着整个智能传感器的功能、设计和成本，所以在基本满足传感器总体性能要求的前提下，可根据使用的目的、集成度、功耗、处理速度及字长等选择合适的微处理器。
本设计采用单片机作为系统的控制器。目前单片机技术已经十分成熟，在各方面的运用都十分广泛，特别是在控制系统的核心处理过程中，有它的特别的优势。单片机具有很强的运算功能，软件编程灵活，自由度大，可以用软件编程实现各种算法和逻辑控制，另外它的功耗低，体积小，成本非常低廉，在市场上有各种不同系列的单片机，使选择的余地非常的大且大多数单片机都能满足本系统的要求。
1 引言…………………………………………………………………………………14
2 方案论证……………………………………………………………………………15 [资料来源：Doc163.com]
2．1方案一：……………………………………………………………………16
2．2方案二：……………………………………………………………………16
3 各电路设计和论证…………………………………………………………………20
3．1电源电路设计和论证………………………………………………………22
3．1．1 方案一………………………………………………………………22
3．1．2 方案二…………………………………………………………………23
3．2 具体电路设计和论证……………………………………………………25
3．2．1 方案一……………………………………………………………………27
3．2．2 方案二 ……………………………………………………………………27
4. 软件设计……………………………………………………………………………28
4．1程序流程………………………………………………………………………28
4．1．1系统主程序流程图………………………………………………………29
4．1．2各子程序流程图…………………………………………………………30
4．2程序……………………………………………………………………………35
4．2．1主程序……………………………………………………………………37
4．2．2 各子程序…………………………………………………………………38
5．软硬件系统的调试…………………………………………………………………39
(毕业设计网 )
6． 附录…………………………………………………………………………………53
7．参考文献……………………………………………………………………………57
参考文献
[1] 周翔, 蒲毅. 矿井瓦斯计量及自动测量. 《矿业安全与环保》, 2003.8
[2] 王祁, 于航. 传感器技术的新发展—智能传感器和多功能传感器. 《传感器技术》,1998
[3] 杨冠群, 智能传感器中MCU的节电设计. 《传感器技术》, 2005年
[4] 滕召胜, 陈继斌. 智能传感器的低功耗设计. 《传感器世界》, 1999年5月
[5] 刘伟, 周心权. 矿用智能传感器. 《煤矿设计》, 1998年第10期
[6] 童敏明. 《催化传感器的研究与应用技术》. 中国矿业大学出版社
[7] 王立刚. 对嵌入式智能传感器的理论研究.《科技资讯》, 2005年NO.26
[8] 秦刚, 王大明. 非线性补偿在智能传感器中的工程实现.《西安工业学院学报》, 2001年6月第21卷第2期
[9] 郭勇义. 关于矿井安全监测系统数据处理技术的探讨. 《太原理工大学学报》. 1998年3月第29卷第2期
[10] 张立萍, 张帆. 红外甲烷传感器的实时温度校正模型的建立.《煤矿安全》. 2005年7月第36卷第7期
[资料来源：http://doc163.com]
[11] 刘建周, 范健. 甲烷催化燃烧反应与甲烷传感器稳定性的研究. 《煤炭转化》. 1998年1月第21卷第1期
[12] 于海生. 《微型计算机控制技术》.清华大学出版社
[13] 康华光. 《电子技术基础（模拟部分）》. 第四版. 高等教育出版社
[14] 康德忠. 相对瓦斯量的计算与应用. 《东北煤炭技术》. 1992年12月
[15] 程勇,王勉华. 新型高可靠性甲烷传感器设计.《仪表技术与传感器》. 2005 [16] 张光明,王香文. 新型智能传感器. 《世界电子元器件》, 1996年8月
[17] 彭学勤, 李燕山. 新型智能传感器及其应用.《河南科技》,1999年第8期
[18] 李一波, 朱红. 智能便携式数字表.《电侧与仪表》,1995年2月 [资料来源：Doc163.com]