摘 要:设计了一个基于XL02-232AP1无线串口传输模块和气体传感器MQ-5的无线燃气预警监测系统。整个系统是以STC12C5A32S2单片机为核心来进行终端节点燃气气体数据的采集,并对无线通信模块之间的数据通信进行控制,实现了远程无线燃气监测的功能。该系统体积小、功耗低、数据传输可靠性高、功能易扩展,适用于家庭、仓库等多种应用领域。
关键词:燃气预警单片机无线传输
中图分类号:TM935文献标识码:A文章编号:1007-9416(2010)09-0005-01
1 引言
在现代生产生活中,液化石油气及天然气的应用无处不在,由于这些气体本身的危害性和对人民生产生活造成的巨大伤害,因此对可燃气体的检测和报警是一项必要的工作——以预防气体泄漏引起的爆炸以及不完全燃烧引起的中毒。从而有效的避免有害气体造成的爆炸及火灾,降低这类事故对生活和生产的影响。
目前燃气预警装置在市场上很多,各家公司都在激烈的竞争。但多数厂家做的都是有线或者低端产品,而且可燃气体种类很多很杂,生产的装置不一定对所有气体管用。传统的燃气监测系统通信方式主要采用有线通信。如果能在燃气的采集终端使用无线的方式进行数据传送,可以省去通信设备之间的物理线路连接,不仅简化了系统复杂程度,还大大降低了成本。由于现在煤矿事故频繁发生以及各种场合的燃气中毒事件,燃气预警可以有效的避免有害气体造成的爆炸和不完全燃烧引起的中毒,对于现代工业化、科技化生产生活具有现实意义。
2 系统硬件设计
本系统由主机和从机两部分组成。基本结构包括传感器模块、无线数据收发模块、处理器模块和显示模块。主机的组成部分有:单片机控制模块、无线接收模块、显示模块、报警模块,主机的主要工作是接收燃气气体数据、显示气体浓度和报警功能等。从机的组成部分有:单片机控制模块、气体传感器模块、无线发送模块、继电器控制模块,从机的主要工作是完成对现场燃气气体的采集、处理、发送以及风扇的开启。
主机的硬件结构为:以STC12C5A32S2单片机为主控芯片,连接LCD1602液晶显示屏、XL02-232AP1的无线串口接收模块、加入蜂鸣器和LED灯的报警电路、复位电路等。从机的硬件结构为:以STC12C5A32S2单片机为主控芯片,连接MQ-5气体传感器、XL02-232AP1的无线串口发送模块、继电器控制电路、复位电路等。系统总体硬件设计如图2-1所示。
3 系统软件的总体设计
本系统的软件设计主要采用模块化设计方法,分为主机M端和从机S端两部分。包括主程序初始化模块、燃气气体测量子程序模块、无线收发数据模块、显示子程序模块和控制模块。从机S端中先对其串口进行初始化,再进入主程序对其气体信号进行采集、A/D转换,最后将转换好的数据通过无线模块对其进行发送,返回回到主程序继续进行气体信号的采集转换。在主机M端中先对液晶以及串口进行初始化,再进入主程序通过无线模块接受从机发送过来的数据,将接收到的数据通过液晶将其显示出来,若气体浓度超过预定范围,则主机发出报警信号,若没有超出预定范围,则主机不报警,返回到主程序继续接收从机发送过来的数据。系统软件总流程图如图3-1所示。
4 系统调试与结果
该装置设计制作完成后,当监测环境内的气体浓度值超过预设气体浓度值时,监测系统会发出报警信号。当气体浓度值超出预设范围时绿色LED指示灯亮,同时蜂鸣器连续鸣叫发出报警信号。当监测环境内的气体浓度值恢复到预设范围时,燃气预警装置停止报警。
首先我对该装置的无线串口发射模块进行了调试,先在从机的单片机中固定需要发射的几组数据,通过主机LCD1602接受显示数据,若显示出原先的固定的几组数据,说明无线串口发射模块工作正常,调试成功。若没有显示出原先的几组固定的数据,说明调试存在问题,有可能是程序出错或者硬件连接有错。最终调试的结果为数据显示正常。然后对传感器的输出进行了调试,用万用表对其输出电压进行测量,然后给予传感器一定的气体,再测量其电压的变化,使其达到正常值为止。
该燃气预警测量系统电路简单,性能较稳定,抗干扰能力强,可靠性高,搭建方便,易于扩展;室内实际发射距离约20～50米(在短距离内无线传输时系统运行非常稳定);通过改进天线的设计加大发射电压可适度增加发射距离,在室外开阔地带通信距离可以达到300米。因此本设计在短距离对多种环境气体浓度的采集监测和预警是比较成功的。
参考文献
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[2] 孙海涛等编著,城市燃气泄漏报警控制系统[J].煤气与热力,2002,(6):503-505.
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