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1、(10)申请公布号 CN 104089983 A (43)申请公布日 2014.10.08 CN 104089983 A (21)申请号 201410350247.6 (22)申请日 2014.07.22 G01N 27/00(2006.01) (71)申请人 苏州南斗专利服务有限公司 地址 215001 江苏省苏州市吴中区木渎镇金 枫南路 1998 号 302 室 (72)发明人 田中任 (54) 发明名称 一种基于单片机的煤气浓度监测系统 (57) 摘要 本发明公开了一种基于单片机的煤气浓度 监测系统， 包括 ： 单片机、 电源、 晶振电路、 复位电 路、 EPROM、 通信接口模块、 声。
2、光报警模块、 煤气监 测模块、 显示模块、 键盘、 程序运行监控系统和执 行电路模块， 所述单片机分别与电源、 晶振电路、 复位电路、 EPROM、 通信接口模块、 声光报警模块、 煤气监测模块、 显示模块、 键盘、 程序运行监控系 统和执行电路模块相连接， 所述煤气监测模块用 于监测目标单位空气中的煤气值并将监测到的煤 气值传输到单片机， 执行电路模块可以通过控制 目标单位的物理状态以减少或降低空气中的煤气 值。本发明的有益效果是 ： 成本低廉、 能够实现完 全智能化监测控制煤气浓度、 易于开发、 便于大规 模推广使用。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 。
3、页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104089983 A CN 104089983 A 1/1 页 2 1. 一种基于单片机的煤气浓度监测系统， 其特征在于 ： 包括 ： 单片机、 电源、 晶振电路、 复位电路、 EPROM、 通信接口模块、 声光报警模块、 煤气监测模块、 显示模块、 键盘、 程序运行 监控系统和执行电路模块， 所述单片机分别与电源、 晶振电路、 复位电路、 EPROM、 通信接口 模块、 声光报警模块、 煤气监测模块、 显示模块、 键盘、 程序运行监控系统和执行电路模块相 连接， 。
4、所述煤气监测模块用于监测目标单位空气中的煤气值并将监测到的煤气值传输到单 片机， 单片机接收、 分析监测到的煤气值后可向执行电路模块发送执行指令， 执行电路模块 可以通过控制目标单位的物理状态以减少或降低空气中的煤气值。 2. 根据权利要求 1 所述的基于单片机的煤气浓度监测系统， 其特征在于 ： 所述煤气监 测模块包括传感器、 变送器、 滤波器和 A/D 转换器， 所述煤气监测模块中的 A/D 转换器与单 片机相连接， 滤波器与 A/D 转换器相连接， 变送器与滤波器相连接， 传感器与变送器相连 接。 3. 根据权利要求 2 所述的基于单片机的煤气浓度监测系统， 其特征在于 ： 所述传感器 。
5、为半导体气敏传感器。 4. 根据权利要求 1 所述的基于单片机的煤气浓度监测系统， 其特征在于 ： 所述执行电 路模块包括一排风模块， 所述排风模块由排风机、 继电器、 驱动器和 D/A 转换器组成， 其中 单片机与排风模块中的 D/A 转换器相连接， D/A 转换器与驱动器相连接， 驱动器与继电器相 连接， 继电器与排风机相连接。 5. 根据权利要求 1 所述的基于单片机的煤气浓度监测系统， 其特征在于 ： 所述执行电 路模块包括一煤气罐控制单元， 所述煤气罐控制单元由电磁阀驱动、 变送器和 D/A 转换器 组成， 其中单片机与煤气罐控制单元的 D/A 转换器相连接， D/A 转换器与变送器。
6、相连接， 变 送器与电磁阀驱动相连接。 6. 根据权利要求 1 所述的基于单片机的煤气浓度监测系统， 其特征在于 ： 所述通信接 口模块采用 RS232 通信接口模式。 7. 根据权利要求 1 所述的基于单片机的煤气浓度监测系统， 其特征在于 ： 所述显示模 块可以采用 LCD 显示屏或液晶显示屏。 8. 根据权利要求 1 所述的基于单片机的煤气浓度监测系统， 其特征在于 ： 所述声光报 警模块包括一 LED 灯和一蜂鸣器。 9. 根据权利要求 1 所述的基于单片机的煤气浓度监测系统， 其特征在于 ： 所述单片机 采用 AT89s51 单片机。 权 利 要 求 书 CN 104089983 A。
7、 2 1/3 页 3 一种基于单片机的煤气浓度监测系统 技术领域 0001 本发明涉及煤气安全监控与预警领域， 特别涉及一种基于单片机的煤气浓度监测 系统。 背景技术 0002 近年来随着人民生活水平的提高， 管道煤气和罐装煤气已深入到寻常百姓家。但 由于使用不当或设备老化等原因导致的煤气泄漏极大地威胁着人们的生命财产安全。目 前， 一般的煤气报警器功能单一， 或是必须手动复位阀门系统， 性能稳定性低 ； 而大型的监 控系统又价格不菲， 需专门的技术人员来管理， 不适用于中小企业和家庭。 发明内容 0003 本发明要解决的技术问题是 ： 提供一种成本低廉、 能够实现完全智能化监测控制 煤气浓度。
8、、 易于开发、 便于大规模推广使用的基于单片机的煤气浓度监测系统。 0004 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 ： 一种基于单片机的煤气浓度监测系 统， 包括 ： 单片机、 电源、 晶振电路、 复位电路、 EPROM、 通信接口模块、 声光报警模块、 煤气监 测模块、 显示模块、 键盘、 程序运行监控系统和执行电路模块， 所述单片机分别与电源、 晶振 电路、 复位电路、 EPROM、 通信接口模块、 声光报警模块、 煤气监测模块、 显示模块、 键盘、 程序 运行监控系统和执行电路模块相连接， 所述煤气监测模块用于监测目标单位空气中的煤气 值并将监测到的煤气值传输到单片机， 单片机接收、 。
9、分析监测到的煤气值后可向执行电路 模块发送执行指令， 执行电路模块可以通过控制目标单位的物理状态以减少或降低空气中 的煤气值。 0005 作为优选方案， 所述煤气监测模块包括传感器、 变送器、 滤波器和 A/D 转换器， 所 述煤气监测模块中的A/D转换器与单片机相连接， 滤波器与A/D转换器相连接， 变送器与滤 波器相连接， 传感器与变送器相连接。 0006 作为优选方案， 所述传感器为半导体气敏传感器。 0007 作为优选方案， 所述执行电路模块包括一排风模块， 所述排风模块由排风机、 继电 器、 驱动器和 D/A 转换器组成， 其中单片机与排风模块中的 D/A 转换器相连接， D/A 转。
10、换器 与驱动器相连接， 驱动器与继电器相连接， 继电器与排风机相连接。 0008 作为优选方案， 所述执行电路模块包括一煤气罐控制单元， 所述煤气罐控制单元 由电磁阀驱动、 变送器和D/A转换器组成， 其中单片机与煤气罐控制单元的D/A转换器相连 接， D/A 转换器与变送器相连接， 变送器与电磁阀驱动相连接。 0009 作为优选方案， 所述通信接口模块采用 RS232 通信接口模式。 0010 作为优选方案， 所述显示模块可以采用 LCD 显示屏或液晶显示屏。 0011 作为优选方案， 所述声光报警模块包括一 LED 灯和一蜂鸣器。 0012 作为优选方案， 所述单片机采用 AT89s51 。
11、单片机。 0013 本发明的有益效果是 ： 本发明能够实现对煤气泄漏的实时监测 ； 实时跟踪显示现 说 明 书 CN 104089983 A 3 2/3 页 4 场煤气浓度并根据传感器老化曲线进行误差修正 ； 具有超限声光报警功能 ； 根据报警状况 自动关闭煤气管道电磁阀并开启排气装置 ； 故障排除后， 可控制煤气管道电磁阀的自动开 启。并且成本低廉、 能够实现完全智能化监测控制煤气浓度、 易于开发、 便于大规模推广使 用。 附图说明 0014 为了更清楚的说明本发明实施例， 下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简 单的介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例， 对于本。
12、领域普通技 术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。 0015 图 1 是本发明的结构示意图。 0016 图 2 是本发明煤气监测模块结构示意图。 0017 图 3 是本发明执行电路模块结构示意图。 具体实施方式 0018 现在结合附图和具体实施例， 对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化 的示意图， 仅以示意方式说明本发明的基本结构， 因此其仅显示与本发明有关的构成。 这些 实施例应理解为仅用于说明本发明而不用限制本发明的保护范围。 在阅读了本发明的内容 之后， 本领域技术人员可以对本发明作各种修改， 这些等效的变化和修饰同样落入本发明 所限定的保护范。
13、围。 0019 如图 1 所示的基于单片机的煤气浓度监测系统， 包括 ： 单片机、 电源、 晶振电路、 复 位电路、 EPROM、 通信接口模块、 声光报警模块、 煤气监测模块、 显示模块、 键盘、 程序运行监 控系统和执行电路模块， 所述单片机分别与电源、 晶振电路、 复位电路、 EPROM、 通信接口模 块、 声光报警模块、 煤气监测模块、 显示模块、 键盘、 程序运行监控系统和执行电路模块相连 接， 所述煤气监测模块用于监测目标单位空气中的煤气值并将监测到的煤气值传输到单片 机， 单片机接收、 分析监测到的煤气值后可向执行电路模块发送执行指令， 执行电路模块可 以通过控制目标单位的物理状。
14、态以减少或降低空气中的煤气值。图 2 是煤气监测模块电路 结构示意图， 包括传感器、 变送器、 滤波器和A/D转换器， 所述煤气监测模块中的A/D转换器 与单片机相连接， 滤波器与 A/D 转换器相连接， 变送器与滤波器相连接， 传感器与变送器相 连接。图 3 是执行电路模块结构示意图， 包括一排风模块， 所述排风模块由排风机、 继电器、 驱动器和 D/A 转换器组成， 其中单片机与排风模块中的 D/A 转换器相连接， D/A 转换器与驱 动器相连接， 驱动器与继电器相连接， 继电器与排风机相连接。 执行电路模块还可以包括一 煤气罐控制单元， 所述煤气罐控制单元由电磁阀驱动、 变送器和 D/A。
15、 转换器组成， 其中单片 机与煤气罐控制单元的 D/A 转换器相连接， D/A 转换器与变送器相连接， 变送器与电磁阀驱 动相连接。 0020 监控系统的工作原理是利用半导体气敏传感器将煤气浓度变换为模拟电压信号， 将mV级电信号经低通滤波滤掉干扰信号， 放大器把信号放大为05V后， 送到A/D转换器， 变换成数字信号送单片机进行数据分析。当空气中的煤气浓度达到设定值时， 将输出数字 信号， 经变送器驱动电磁阀， 将煤气管道关闭并打开排气装置， 并输出数字信号驱动光电报 警和向上位 PC 机输出所处位置及报警值， 以让监控人员进行处理。故障排除后， 可操纵控 说 明 书 CN 10408998。
16、3 A 4 3/3 页 5 制面板按键， 打开阀门使其恢复供气。由于通用 PC 机的串行通信主要由通用异步接收、 发 送器 8250 通过 RS-232C 标准串行通信接口与外界进行异步通信， 而 AT89s51 单片机的串行 接口是 TTL 电平标准， 因此在通讯过程中必须进行电平转换， 将 TTL 电平转换为 RS-232C 电 平后与 PC 机的 RS-232C 接口 RXD 与 TXD 连接。 0021 煤气的监控关系到人身安全， 考虑到系统程序能够确保可靠正确的运行， 有必要 加强程序运行监控系统对运行程序的有效监控， 由于需要通过 A/D 转换器对来自于气敏传 感器的各种模拟量进行。
17、多次采样， 外部干扰有可能会干扰单片机的正常运行， 从而引起混 乱。为此， 系统采用了看门狗电路 Max813 作为程序运行监控器， 每隔一定时间， 由控制器向 看门狗发出一个复位信号， 使其复位端保持无效。程序一旦跑飞或进入死循环造成系统失 效， 由看门狗发出一个复位信号， 使系统能尽快复位并恢复正常工作。此外， 通过软件设置 人工复位电路和程序设计来处理。如采用指令冗余， 在一些对程序的流向起关键作用的地 方人为地插入两条 NOP 指令， 使该条指令不会被前面冲下来的失控程序拆散， 而会得到完 整的执行， 从而使程序重新纳入正常轨道。 0022 以上内容结合了实施例附图对本发明的具体实施例。
18、做出了详细说明。 本说明书中 各个实施例采用递进的方式描述， 每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处， 各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 0023 对所公开的实施例的上述说明， 使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的， 本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。 因此， 本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文中所公开的原理和新颖性特点 相一致的最宽范围。 说 明 书 CN 104089983 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104089983 A 6 2/2 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 104089983 A 7 。