基于FPGA的智能气体检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种基于FPGA的智能气体检测装置，包括电源电路和FPGA最小系统，FPGA最小系统分别与传感器检测电路、按键电路、LCD显示电路、报警电路和GPRS通信模块相连接，GPRS通信模块与移动通信设备信号连接；电源电路分别与FPGA最小系统、传感器检测电路、LCD显示电路、报警电路和GPRS通信模块相连接；FPGA最小系统采用芯片EP2C8Q208C8N。该气体检测装置大大降低了成本，提高了检测准确度，便于实施应用；不仅可以与互联网相连接，可以进行存储，而且还可以实现一个主机带多个从机；降低了事故的发生率进而减少人力、物力以及财力的损失。

Intelligent gas detection device based on FPGA

The utility model provides an intelligent gas detection device based on FPGA, including the power supply circuit and FPGA minimum system, FPGA minimum system and sensor detection circuit, keyboard circuit, LCD display circuit, alarm circuit and GPRS communication module is connected with the GPRS communication module is connected with the signal of mobile communication equipment; power supply circuit is connected with the minimum FPGA system, sensor detection circuit, LCD display circuit, alarm circuit and GPRS communication module is connected with the minimum system of FPGA chip EP2C8Q208C8N. The gas detection device greatly reduces the cost, improves the detection accuracy, convenient application; not only can be connected to the Internet, you can store, but also can achieve a host with a number from the machine; reduce the incidence and reduce manpower, material resources and financial losses of the accident.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于有害气体检测装置
，涉及一种智能检测装置，尤其涉及一种基于FPGA的智能气体检测装置。
技术介绍
工业家居领域通常使用气体检测装置检测有害气体。但是现有的气体检测装置存在一定的不足和缺陷：首先对于检测的气体来说，检测的气体较为单一，只能检测一种气体，然而在实际环境中有毒有害气体的种类很多；如天然气中就包括CH4、H2S、CO等多种气体成份；其次就是检测仪的准确度与精度不高，存在延时报警、误报警、不报警等情况，从而造成人力、物力以及财力上的重大损失。近年来，FPGA技术飞速发展，广泛应用于计算机通信、智能家居、国防、军事、智能交通等各个方面，为智能气体检测装置的发展与进步提供了坚实的基础。但在气体检测方面依然存在逻辑简单、检测准确度低、先进性不够、利用率低等问题，限制了智能气体检测装置的广泛应用。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有气体检测装置的缺点，提供一种无线、低功耗、高效率的基于FPGA的智能气体检测装置。为实现上述目的，本技术所采用的技术方案是：一种基于FPGA的智能气体检测装置，包括电源电路和FPGA最小系统，FPGA最小系统分别与传感器检测电路、按键电路、LCD显示电路、报警电路和GPRS通信模块相连接，GPRS通信模块与移动通信设备信号连接；电源电路分别与FPGA最小系统、传感器检测电路、LCD显示电路、报警电路和GPRS通信模块相连接；所述的FPGA最小系统采用芯片EP2C8Q208C8N，FPGA最小系统包括第一芯片、第二芯片、第三芯片和第四芯片；第一芯片的第30脚、第31脚、第33脚以及电源5V脚分别与传感器检测电路相连接；第二芯片的第180脚、第182脚、第185脚、第187脚、第188脚、第189脚、第191脚、第192脚、第193脚、第195脚和第197脚分别与LCD显示电路相连接；第三芯片的第107脚、第108脚、第110脚、第112脚、第113脚、第114脚、第115脚和第116脚分别与按键电路相连接；第三芯片的第143引脚与第144引脚分别与GPRS通信模块相连接；第四芯片的第7脚与电源电路相连接；所述的传感器检测电路包括A/D转换电路和三个传感器；A/D转换电路包括第五芯片，第五芯片采用逐次逼近式A/D模数转换器 TLC549；第五芯片的第9脚接第三传感器的一端，第三传感器的另一端接第一芯片的第31脚，第五芯片的第11脚接第二传感器的一端，第二传感器的另一端接第一芯片的第30脚，第五芯片的第13脚分别与第一传感器的一端和第一电阻的一端相连接，第一传感器的另一端接第一芯片的第33脚；第一电阻的另一端、第五芯片的第7脚和第一电容的一端均接+5V电源，第五芯片的第8脚分别接第一电源输出口和第二电容的一端，第一电容的另一端和第二电容的另一端均接地；第五芯片的第10脚分别与第三电容的一端和第二电阻的一端相连接，第五芯片的第12脚、第14脚和第三电容的另一端接地；第二电阻的另一端接第三电阻的滑片，第三电阻为变阻器，第三电阻的一端接地，第三电阻的另一端接第四电阻的一端，第四电阻的另一端接5V电源。本技术智能气体检测装置以 FPGA 为控制器（中央处理器），采用CH4传感器、H2S传感器以及CO传感器作为气体检测装置。为了安全和方便，利用 RS232总线/GPRS无线通信模块增设了语音（短信）通信和自动报警等功能，集气体检测、显示、报警、通信等多种功能为一体，实现智能气体检测，满足家用以及工业的需求。该智能气体检测装置具有如下特点：1）将FPGA技术应用于智能气体检测装置，只需要对FPGA芯片进行调节就可以实现对于整个系统的运行，可以大大降低成本，并提高检测准确度，便于实施应用。2）采用RS232总线/GPRS拓展网络，不仅可以与互联网相连接，可以进行存储，而且还可以实现一个主机带多个从机，即一台PC机可以监控多台下位机，主从机之间进行数据传输，实现了多机通信。既有利于降低成本，又方便整理分析信息和数据。3）能记忆和存储检测到的气体浓度数据，使用AT24C08可以对检测的数据进行多次和长时间的存储，方便对数据的调用和对比分析；4）集GSM通信模块、LCD显示装置以及报警模块于一体，可以随时了解气体检测装置的相关信息，通过报警模块对于出现的问题及时处理，大大降低了事故的发生率进而减少人力、物力以及财力的损失。FPGA技术使各方面更朝着能耗低、体积小、效率高、资源利用率高的趋势发展。附图说明图1是本技术智能气体检测装置的示意图。图2是本技术智能气体检测装置中FPGA最小系统的示意图。图3是图2所示传感器检测电路中A/D转换电路的示意图。图4是本技术智能气体检测装置中按键部分电路的示意图。图5是本技术智能气体检测装置LCD显示电路的示意图。图6是本实用智能气体检测装置的GPRS通信模块中外围电路的示意图。图7是本实用智能气体检测装置中报警电路的示意图。图8是本实用智能气体检测装置中电源电路的示意图。图9是本技术检测系统的流程图。图1中：1.FPGA最小系统，2.传感器检测电路，3.按键部分，4.电源电路，5.LCD显示电路，6.报警电路，7.GPRS通信模块，8.移动通信设备。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。如图1所示，本技术智能气体检测装置，包括电源电路4和FPGA最小系统1，FPGA最小系统1分别与传感器检测电路2、按键电路3、LCD显示电路5、报警电路6和GPRS通信模块7相连接，GPRS通信模块7与移动通信设备8信号连接；电源电路4分别与FPGA最小系统1、传感器检测电路2、LCD显示电路5、报警电路6和GPRS通信模块7相连接。本技术智能气体检测装置中的FPGA最小系统1采用芯片EP2C8Q208C8N。如图2所示，FPGA最小系统1包括第一芯片U1、第二芯片U2、第三芯片U3和第四芯片U4。第一芯片U1的第30脚、第31脚、第33脚以及电源5V脚（第一芯片U1自带的电源5V）分别与传感器检测电路2相连接。第二芯片U2的第180脚、第182脚、第185脚、第187脚、第188脚、第189脚、第191脚、第192脚、第193脚、第195脚和第197脚分别与LCD显示电路3相连接；第三芯片U3的第107脚、第108脚、第110脚、第112脚、第113脚、第114脚、第115脚和第116脚分别与按键电路3相连接。第三芯片U3的第143引脚与第144引脚分别与GPRS通信模块7相连接；第四芯片U4的第7脚与电源电路4相连接。如图3所示，本技术智能气体检测装置中的传感器检测电路2，包括A/D转换电路和三个传感器。其中的A/D转换电路包括第五芯片U5，第五芯片U5 采用美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道、8位逐次逼近式A/D模数转换器 TLC549，该模数转换器是以 8 位开关电容逐次逼近 A/D 转换器为基础构造的 CMOS A/D 转换器、设计成能通过 3 态数据输出和模拟输入与微处理器或外围设备串行接口。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。第五芯片U5的第9脚接第三传感器的一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的智能气体检测装置，其特征在于，包括电源电路（4）和FPGA最小系统（1），FPGA最小系统（1）分别与传感器检测电路（2）、按键电路（3）、LCD显示电路（5）、报警电路（6）和GPRS通信模块（7）相连接，GPRS通信模块（7）与移动通信设备（8）信号连接；电源电路（4）分别与FPGA最小系统（1）、传感器检测电路（2）、LCD显示电路（5）、报警电路（6）和GPRS通信模块（7）相连接；所述的FPGA最小系统（1）采用芯片EP2C8Q208C8N，FPGA最小系统（1）包括第一芯片（U1）、第二芯片（U2）、第三芯片（U3）和第四芯片（U4）；第一芯片（U1）的第30脚、第31脚、第33脚以及电源5V脚分别与传感器检测电路（2）相连接；第二芯片（U2）的第180脚、第182脚、第185脚、第187脚、第188脚、第189脚、第191脚、第192脚、第193脚、第195脚和第197脚分别与LCD显示电路（3）相连接；第三芯片（U3）的第107脚、第108脚、第110脚、第112脚、第113脚、第114脚、第115脚和第116脚分别与按键电路（3）相连接；第三芯片（U3）的第143引脚与第144引脚分别与GPRS通信模块（7）相连接；第四芯片（U4）的第7脚与电源电路（4）相连接；所述的传感器检测电路（2）包括A/D转换电路和三个传感器；A/D转换电路包括第五芯片（U5），第五芯片（U5）采用逐次逼近式A/D模数转换器 TLC549；第五芯片（U5）的第9脚接第三传感器的一端，第三传感器的另一端接第一芯片（U1）的第31脚，第五芯片（U5）的第11脚接第二传感器的一端，第二传感器的另一端接第一芯片（U1）的第30脚，第五芯片（U5）的第13脚分别与第一传感器的一端和第一电阻（R1）的一端相连接，第一传感器的另一端接第一芯片（U1）的第33脚；第一电阻（R1）的另一端、第五芯片（U5）的第7脚和第一电容（C1）的一端均接+5V电源，第五芯片（U5）的第8脚分别接第一电源输出口（PO1）和第二电容（C2）的一端，第一电容（C1）的另一端和第二电容（C2）的另一端均接地；第五芯片（U5）的第10脚分别与第三电容（C3）的一端和第二电阻（R2）的一端相连接，第五芯片（U5）的第12脚、第14脚和第三电容（C3）的另一端接地；第二电阻（R2）的另一端接第三电阻（R3）的滑片，第三电阻（R3）为变阻器，第三电阻（R3）的一端接地，第三电阻（R3）的另一端接第四电阻（R4）的一端，第四电阻（R4）的另一端接5V电源。...

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的智能气体检测装置，其特征在于，包括电源电路（4）和FPGA最小系统（1），FPGA最小系统（1）分别与传感器检测电路（2）、按键电路（3）、LCD显示电路（5）、报警电路（6）和GPRS通信模块（7）相连接，GPRS通信模块（7）与移动通信设备（8）信号连接；电源电路（4）分别与FPGA最小系统（1）、传感器检测电路（2）、LCD显示电路（5）、报警电路（6）和GPRS通信模块（7）相连接；所述的FPGA最小系统（1）采用芯片EP2C8Q208C8N，FPGA最小系统（1）包括第一芯片（U1）、第二芯片（U2）、第三芯片（U3）和第四芯片（U4）；第一芯片（U1）的第30脚、第31脚、第33脚以及电源5V脚分别与传感器检测电路（2）相连接；第二芯片（U2）的第180脚、第182脚、第185脚、第187脚、第188脚、第189脚、第191脚、第192脚、第193脚、第195脚和第197脚分别与LCD显示电路（3）相连接；第三芯片（U3）的第107脚、第108脚、第110脚、第112脚、第113脚、第114脚、第115脚和第116脚分别与按键电路（3）相连接；第三芯片（U3）的第143引脚与第144引脚分别与GPRS通信模块（7）相连接；第四芯片（U4）的第7脚与电源电路（4）相连接；所述的传感器检测电路（2）包括A/D转换电路和三个传感器；A/D转换电路包括第五芯片（U5），第五芯片（U5）采用逐次逼近式A/D模数转换器 TLC549；第五芯片（U5）的第9脚接第三传感器的一端，第三传感器的另一端接第一芯片（U1）的第31脚，第五芯片（U5）的第11脚接第二传感器的一端，第二传感器的另一端接第一芯片（U1）的第30脚，第五芯片（U5）的第13脚分别与第一传感器的一端和第一电阻（R1）的一端相连接，第一传感器的另一端接第一芯片（U1）的第33脚；第一电阻（R1）的另一端、第五芯片（U5）的第7脚和第一电容（C1）的一端均接+5V电源，第五芯片（U5）的第8脚分别接第一电源输出口（PO1）和第二电容（C2）的一端，第一电容（C1）的另一端和第二电容（C2）的另一端均接地；第五芯片（U5）的第10脚分别与第三电容（C3）的一端和第二电阻（R2）的一端相连接，第五芯片（U5）的第12脚、第14脚和第三电容（C3）的另一端接地；第二电阻（R2）的另一端接第三电阻（R3）的滑片，第三电阻（R3）为变阻器，第三电阻（R3）的一端接地，第三电阻（R3）的另一端接第四电阻（R4）的一端，第四电阻（R4）的另一端接5V电源。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的智能气体检测装置，其特征在于，所述的第一传感器采用CH4传感器、H2S传感器或CO传感器；第二传感器采用CH4传感器、H2S传感器或CO传感器；第一传感器采用CH4传感器、H2S传感器或CO传感器；使用时，第一传感器、第二传感器和第三传感器采用不同类型的传感器。3.根据权利要求1所述的基于FPGA的智能气体检测装置，其特征在于，所述的按键电路（3）包括八个按键，该八个按键的一端直接接地，一个按键的另一端通过一个上拉电阻与电源电路（4）相连接；同时，该八个按键的非接地端还分别与FPGA最小系统（1）对应的脚相连接，即第一按键（S1）接第三芯片（U3）的第107脚，第二按键（S2）接第三芯片（U3）的第108脚，第三按键（S3）接第三芯片（U3）的第110脚，第四按键（S4）接第三芯片（U3）的第11...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋海声，桑晓丹，金威，吕耕耕，张梦秋，刘岸果，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：新型
国别省市：甘肃;62