一种可燃气体检测报警装置

摘要

本发明公开了一种可燃气体检测报警装置，它包括硬件部分和软件部分；硬件电路主要由单片机电路、数据采集电路、温度补偿电路、LED显示电路及数据传输组成；软件主要包括采集模块程序、温度测量程序、显示程序、无线收发程序；硬件部分还采取了硬件抗干扰措施：电源抗干扰措施、信道传输抗干扰措施和印刷电路板抗干扰措施；本发明提高了测量精度，并控制通信模块实现无线数据传输；能满足多数工业生产场合的精度要求，而且操作方便、价格低廉，适合安装条件复杂的场合使用。

主权项

一种可燃气体检测报警装置，它包括硬件部分和软件部分；硬件电路由单片机电路、数据采集电路、温度补偿电路、LED显示电路及数据传输组成；软件包括采集模块程序、温度测量程序、显示程序、无线收发程序；其特征在于：单片机电路使用的MSP 430单片机，拥有12位分辨率的模数转换器通过片内的A/D通道实现模拟量采集，单片机采用一般I/O口实现数字量采集电路的接口，并且通过一个一般I/O口来控制数字量采集；利用单片机片内的UART实现串口通信；单片机采用一个32kHZ的时钟信号，采用一个8MHZ的时钟信号；时钟部分都采用晶体振荡器实现；在电源的管脚增加一个0.1μF的电容来实现滤波，以减小输入端受到的干扰；另外单片机还有模拟电源输入端，模拟电源输入端增加一个滤波电容以减小干扰；数据采集电路采用R0、R9、R10和TGS813的RS构成一个电桥，来实现电阻‑电压转换；把LM324中的一个运算放大器A接成电压跟随器，和电阻R7、稳压管D1组成稳压电路，为电桥供电；电桥转换的电压加到LM324中另外一个运算放大器B的输入端进行放大，可调电阻R11用于调节放大电路的放大倍数，以便于输出合适的电压供后面的AD转换；温度补偿电路采用了一支“一线总线”数字化温度传感器DS18B20进行温度测量；测量温度范围为‑55℃‑+125℃，在‑10℃‑+85℃范围内，精度不超过±0.5℃，最大分辨率可达0.0625℃；该传感器含有寄生电源，既可单总线供电，也可用外部电源供电，并具有良好的负压特性；同时，DS18B20支持3V‑5V的电压范围；LED显示电路采用的是简单的LED显示方式，该显示电路直接与单片机的I/O口进行连接，P1.0‑P1.7用来显示数据，P2.0‑P2.3用来控制数码管的选通状态；无线传输电路的数据传输选用NORDIC公司的NRF905芯片，该芯片由一个完全集成的频率调制器、一个带解调器的接收器、一个功率放大器、一个晶 体振荡器和一个调节器组成；工作频率可以通过软件配置，设置在433/868/915MHZ的开放ISM频段，本装置工作在433MHZ频段；最大数据速率100kb/s，高效GPSK调制，125个频道选择；内置硬件CRC校验检错和点对多点通信地址控制；1.9V‑3.6V低功耗工作，待机模式下静态电流仅为2.5μA；收发模式切换时间短，小于650μs；芯片可通过软件设置地址，可直接和各种单片机连接使用；nRF905的供电电源通过电容隔开；在PCB中，尽量多打一些通孔，使顶层和底层的地能够充分接触；采集模块主要涉及到A/D转换和定时器A的操作；是通过MSP430F149片内的A/D转换来完成数据的采集任务，采集的模拟参考电压采用片内的参考电压；数据采集的间隔时间通过定时器A来完成，就是在每次定时器A中断到来时读取A/D转化采集得到的数据，在读数据之前先停止A/D转换，在读取数据完毕后启动A/D转换，如果得到数据，则设置一个标志位通知主程序，告诉主程序已经得到新的数据；整个模块采用的是中断服务程序的结构完成；温度补偿模块程序的测温传感器采用了美国DALLAS半导体公司的温度传感器DS18B20作为检测元件；该传感器测温范围为‑55℃‑+125，分辨率最大可达0.0625℃；另外，该传感器可以直接读出被测温度值，而且它和单片机相连时只用三根线连接；当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动温度转换；转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形势存储在其内部高速暂存存储器的第1、2字节；单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时先读地位，后读高位，数据以0.0625℃/LSB形式表示；显示程序的显示电路直接与单片机的数据I/O口进行连接；P1.0‑P1.7用来显示数据，P2.0‑P2.3用来控制数码管的选通状态，比如要在DS1上显示，只需要在P2.3管脚上给出高电平选通数码管就可以进行显示；显示模块只是简单的将数据显示在数码管上，该模块主要包括端口初始化和数据显示两个部分；端口初始化部分：该部分完成P1.0‑P1.7端口、P2.0‑P2.3端口的初始化工作，设置成相应的输入输出方向；无线收发程序采用了nRF905无线收发模块对数据进行远距离传输；nRF905模块无线收发功能的实现主要是通过单片机对它的引脚控制来实现的。