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摘 要

本设计选用MSP430单片机为核心并结合压力传感器和烟雾传感器设计出一个管道泄漏检测系统。其中单片机选用MSP430系列的MSP430F149，压力传感器选用XGZP6847A，烟雾传感器选用MQ-2可燃气体检测传感器。此外，在检测的基础上加上显示模组，选用LCD1602液晶显示器，可以实现实时显示管道内部的压力值和管道外部的可燃气体浓度值。对于不同的检测场合，我们加上按键模块来实现随时调整报警值。当检测值超过报警值时本系统会实现自动通过蜂鸣器和LED灯进行声光报警。

关键词：MSP430;管道泄漏检测；报警系统；单片机

Abstract

This design selects MSP430 single chip microcomputer as the core, and combines pressure sensor and smoke sensor to design a pipeline leakage detection system. Among them, MSP430F149 of MSP430 series is used as MCU, xgzp6847a as pressure sensor and mq-2 as smoke sensor. In addition, the LCD1602 liquid crystal display is used to display the pressure inside the pipeline and the combustible gas concentration outside the pipeline. For different detection occasions, we add the key module to adjust the alarm value at any time. When the detection value exceeds the alarm value, the system will automatically alarm through the buzzer and LED light.

Key words: MSP430; pipeline leakage detection；alarm system；one-chip computer

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 课题研究背景 1

本章小结 3

第二章 系统总体方案设计 4

2.1 设计要求 4

2.2 方案选择 4

2.2.1 单片机的选择 4

2.2.2 显示方案的选择 4

2.2.3烟雾传感器方案的选择 5

2.3方案的可行性分析 5

本章小节 6

第三章 系统硬件设计 7

3.1 整体方案设计 7

3.1.1 系统框图 7

3.1.2 系统概述 7

3.2 最小系统模块 7

3.2.1 MSP430F149简介 7

3.2.2 最小系统电路 10

3.3 液晶显示电路 10

3.3.1 LCD1602液晶简介 10

3.3.2 液晶显示模块电路 11

3.3.3 液晶引脚说明 12

3.4烟雾检测模块 12

3.4.1烟雾传感器的选型 12

3.4.2 MQ-2型烟雾传感器的工作原理 13

3.4.3 MQ-2型传感器的特性及主要技术指标 13

3.4.4 烟雾检测模块电路 14

3.5 XGZP6847A压力传感器模块 15

3.5.1 XGZP6847A压力传感器简介 15

3.5.2 XGZP6847A压力传感器模块电路图 16

3.6 按键输入模块 16

3.7 声光报警模块 17

3.7.1 蜂鸣器的介绍 17

3.7.2 蜂鸣器报警电路 17

3.7.3 发光二极管 17

3.7.4 LED灯报警模块电路 18

3.8复位电路 18

本章小结 19

第四章 软件设计 20

4.1 程序语言及开发环境 20

4.2 程序流程图设计 21

4.2.1 总体程序流程图设计 21

4.2.2 液晶程序设计 22

4.2.3 23

本章小结 25

第五章 系统调试 26

5.1 元器件的选择与测量 26

5.2 元件的焊接与组装 26

5.3 电路的调试 27

5.3.1 调试步骤 27

5.3.3 调试分析 28

本章小结 29

第六章 总结 30

致 谢 31

参考文献 32

第一章 引 言

1.1 课题研究背景

管道运输是一种兴起迅速、经济的运输方式，特别是在输送石油和液化天然气时，管道具有平稳性好，安全性能好，可输送量大，体积小，运费低等特点。但管道运输途中一旦发生泄漏，其危害极大，因此对管道泄漏检测报警系统的研究有着重要意义。单片机控制技术是现代控制工程领域一门飞速发展的技术，msp430系列单片机功耗极低、处理能力和运算能力强、集成度高、工作稳定，利用msp430单片机，可设计一款对针对管道泄漏检测的报警系统，实现对管道内部压力和管道外部可燃气体浓度的实时监测。

目前针对管道泄漏检测的方法主要基于硬件或基于软件。其中基于硬件的管道泄漏检测方法主要有以下6种：

1.观察巡视法，此法由专业的管道管理人员，对管道线路进行不定期的巡检，利用看、听、闻等方式进行判断是否泄漏；该法的缺点就是依靠人力、耗费精力，不过目前该方法也配备了专业的检测设备提供给检测人员，如美国的OILTON公司运用机载红外技术，通过高精度的红外摄像机分析管道周围细小的温度变化来判断是否发生泄漏；

2.放射性示踪法，在输送的液体物质中加入适当比例的放射性指示剂，如果某处管道发生泄漏，放射性物质进入土壤，可由探测器探测确定泄漏点位置；

3.分布式光纤温度传感器检测法，对输油管道进行加热，当发生泄漏时，温度传感器能够感知到泄漏点周围的温度变化；

4.激光检测法，利用激光吸收光谱及谐波探测的基本原理；

5.气体成像法，采用光在空气中会由于通过泄漏的烟雾而发生折射并成像的理论来检测管道泄漏，英国的GMI公司于此基础上研制的OMD车载检漏系统便携易使用；

6.电缆检测法，沿输油管道铺设电缆，电缆包有特殊的绝缘层，该绝缘层遇到油类会溶解，导致线路短路，发出警报，以此定位泄漏位置。

基于软件的管道泄漏检测方法主要有以下5种：

1.流量平衡法，基于管道内所输送流体的质量守恒原理，若某一段管道的首尾段所测流量不等，则可能发生泄漏；

2.负压波法，管道泄漏时流体流失，会导致泄漏点压力变小，在此处会产生一个负压波，利用泄漏点两端的负压波传播速度和时间差确定泄露位置；

3.压力点分析法，管道泄漏会导致管道内部发生压力变化，通过安装在管道上的检测装置分析压力变化信号，确定是否发生泄漏；

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