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摘 要

本课题以AT89C51单片机为控制核心，设计了一款煤气报警器，主要由AT89C51单片机最小系统、声光报警电路、MQ-5烟雾传感器、ADC0832转换器组成。当烟雾浓度大于预设阀值，声光报警电路启动报警；如果小于预设阀值，则不报警。设计结果表明，该煤气报警器结构简单、使用方便、运行可靠，且功耗小、成本低，具有广阔的市场应用前景。

关键词：AT89C51单片机，煤气，气敏传感器，报警器

Abstract: This project is based on the AT89C51 single-chip microcomputer as the control core, designed a gas alarm, mainly composed of AT89C51 microcontroller minimum system, sound and light alarm circuit, MQ-5 smoke sensor, ADC0832 converter. When the smoke concentration is greater than the preset threshold, the sound and light alarm circuit activates the alarm; if it is less than the preset threshold, no alarm occurs. The design results show that the gas alarm is simple in structure, easy to use, reliable in operation, low in power consumption, low in cost, and has a broad market application prospect.

Key words: AT89C51 SCM, gas, gas sensor, alarm

目 录

1 引言 4

2 系统总体设计方案 5

3 系统硬件设计 5

3.1 气体传感器选择 5

3.2 单片机最小系统 6

3.3 声光报警电路 8

3.4 数码管显示电路 8

4 系统软件设计 9

4.1 主程序设计流程 11

4.2 温度采集程序设计流程 12

4.3 显示程序设计流程 12

5 系统安装与调试 13

5.1 气体检测模块 13

5.2 温度显示模块 14

总结 15

参考文献 16

致谢 17

附录 18

1 引言

煤气泄漏报警器主要器件包括单片机、气敏传感器以及报警器，在安全使用城市燃气的环节中扮演着非常重要的角色，是极其重要的燃气安全设备。所划定区域里面的低浓度可燃气体经气敏传感器检测，检测的信号被采样电路处理转换成数字量运送给控制电路或，如果气体浓度高于控制电路中的设定值，则由执行电路发出声光报警信号。气体传感器分半导体型，电化学式及接触燃烧式等众多类型，通过吸附周围的可燃性气体在表面发生反应，使得自身电物理特性发生变化，随后单片机将其处理启用报警电路发出报警。

气体检测报警器是一种高科技产品，包括气体检测装置，信息传输装置，报警分析控制装置。 物理检测技术，自动控制，计算机技术，数据传输与管理，智能建筑技术，综合集成气体检测与报警产品。安防报警产品行业因为中国基本建设的发展也得到长足发展，甚至能与国外著名企业相提并论。其实在很多所谓的高新行业里面，中国企业大部分只能对下游产业提供制造及服务，所得利润也仅仅只能占有一小部分。像安防报警产品一样有市场有产权的行业实则为数不多。国内产品的技术含量和国外产品的安全防范产品实际上并没有太大差距，甚至有的指标也已经超越了国外产品。但是我们也存在着一些问题，在大批量规模化生产安防报警产品这一块仅仅是刚刚起步，所需经验和技术还需要学习和积累，因此在产品一致性和产品长期稳定性上我们做的是不如国外的，与国外还存在着一定的差距。

煤气泄漏会造成诸多影响我们的日常生活并威胁我们的财产及生命安全，对此我们需要采取有效的应对措施。燃气泄漏会产生大量可燃性气体，超过某浓度的一氧化碳会危害人体造成煤气中毒，如果采用了煤气泄漏报警器，那么在第一时间我们会得到警示从而避免煤气中毒或煤气爆炸等事件。相关部门的长期测试结果表明使用煤气泄漏报警器能够有效防止百分之九十五以上的煤气泄漏事故。现在基本各家各户都有计算机，信息技术也是发展迅猛，传统的居住环境以及不能满足人们挑剔的需求，智能化家居被运用到家庭且在世界各地发展迅速。人们对日常生活环境的要求越来越高，以方便，舒适和安全为首要标准。

日常使用的电子产品中，单片机的出镜率越来越高，燃气泄漏在日常生活中需要严格测量和把控。单片机可广泛应用于人类工作，科学研究，生活，并可提供更方便，更优质的设施。因此我所设计的这款基于单片机的煤气泄漏实时报警器设计是非常应景且有必要的。

2 系统总体设计方案

以下是本设计的基本思路：

A因为系统要实现检测煤气泄漏并发出声光报警，所以系统大致要用到三个电路：信号的采集放大电路，信号的处理控制电路以及报警电路。

（1）信号采集放大电路选用对应的气体传感器监测房间里的气体浓度，将变化着的气体浓度数值转化为对应的电压模拟量，经运放进行信号放大。

（2）信号处理控制电路将采集到的电压模拟量进行模数转换并进行处理，经过处理的信号将保存在存储器内，对应数值显示在显示屏上。

（3）报警电路在煤气浓度超过预设值的时候启动报警器报警。

B现根据上面的思路可以得到以下基本结论

（1）信号的采集选用电阻型半导体气体传感器，可以精确检测到室内变化着的气体浓度，信号的放大则通过运放来实现比例放大和反相两级放大。

（2）信号处理控制电路选用单片机来实现对信号的精确控制。A/D模块将模拟信号转换为数字信号，处理后的数据由存储器保存经显示器显示。

（3）报警电路报警器可选蜂鸣器。

图1 整体设计思路框图

3 系统硬件设计

3.1 气体传感器选择

传感器是一种可以把实际测量所得物理量或者是化学量转化为相对应电信号的输出装置。传感器的主要组成部件是敏感元件和传感元件，也有资料把信号调节与转换电路还有辅助电源也算在里面^[1]。

敏感元件拥有直接感受并响应被测量的能力。

传感元件又可以称作为转换器，在常规情况下，不是直接被用来感应被测量的，而是被用来转换敏感元件的输出量的一种元件，能够转换敏感元件的输出量为电量。

依据不同的工作原理。传感器又能分为不同的几种类型，比如电阻式、电容式、电感式、还有光电式和压电式等。

二氧化锡作为MQ-5气体传感器的气敏材料电导率在洁净的空气下比较低。当周围环境内存在的可燃气体被传感器检测到时，其电导率根据气体浓度发生同步增长或减小。变化的电导率由此被转化成相对气体浓度之下的输出信号。MQ-5气体传感器可以用来检测丁烷、丙烷、甲烷这类气体，并对它们有着较高的灵敏度，能够很好地兼顾甲烷和丙烷，MQ-5传感器能够用作好几种可燃性气体的检测，尤其是液化气，是一款价格低廉用途广泛的传感器。这款气体传感器可以做到在一段比较宽的的浓度范围内依旧对待检测气体保持高灵敏度，不仅如此，它还有着成本低、寿命长等优点，可用于家庭、工业及随身的气体检测报警器^[2]。

3.2 单片机最小系统

单片机最小系统是给单片机提供使之正常工作执行程序的环境的最简电路系统，是促使单片机正常工作的必不可少的电路。单片机最小系统包含三部分：电源电路、时钟电路以及复位电路。这三部分皆是单片机最小系统不可或缺的组成部分。

单片机的电源电路顾名思义是给单片机供电的。本设计的电源电路如下图所示：

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