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摘 要

随着时代的飞速的发展，单片机技术的应用范围也越来越广，而目前瓦斯浓度监测系统因具有结构复杂、体积大、稳定性差的缺点，需要研制一种适用范围广、结构简单、灵活方便及计算精确的瓦斯浓度检测系统来顺应市场的需求。本设计主要以STC89C52单片机为核心，采用MQ-5传感器对瓦斯浓度实时检测，由A/D转换器把采集到的模拟信号转化为数字信号传入单片机中，通过与设定的警戒值进行比较来确定当前瓦斯浓度是否处于安全值，并进行声光报警工作，进而达到瓦斯浓度检测的目的。通过LCD1602液晶屏显示设定的警戒值和当前瓦斯浓度。实验结果表明，该系统通过硬件系统和软件系统能够实现对瓦斯浓度进行实时检测，实时显示，以及声光报警等功能，证明了本设计的可行性。

关键词：瓦斯浓度，单片机，A/D转换器，传感器，声光报警

Abstract: With the rapid development of the times, the application scope of single-chip technology is becoming more and more widely. At present, the gas concentration monitoring system has the disadvantages of complex structure, large volume and poor stability. Most of the domestic research and development focus on the gas concentration detection in large places. Therefore, it is necessary to develop a gas concentration detection system with wide application, simple structure, flexible and convenient and accurate calculation to comply with the market demand. This design mainly uses the STC89C52 single chip as the core, uses the MQ-5 sensor to detect the gas concentration in real time. The analog signal collected by the A/D converter is converted into the digital signal to the single chip microcomputer. By comparing with the set warning value, the current gas concentration is determined to be located in the safety value, and the sound and light alarm work is carried out. And then the purpose of gas concentration detection is achieved. The warning value and the current gas concentration are displayed through the LCD1602 LCD screen. The experimental results show that the system can realize real-time detection of gas concentration, real-time display, sound and light alarm and other functions through hardware and software systems, which prove the feasibility of this design.

key words: gas concentration ; SCM ;A/D converter ; sensor; sound and light alarm

目 录

1 绪论 4

1.1 引言 4

1.2 本课题的研究背景 4

1.3 设计的目的和意义 5

1.4 国内外发展状况和研究方向 5

2 系统设计方案 6

2.1 设计任务 6

2.2 系统总体组成结构及工作原理 6

2.3 系统装置器件的选择 7

3 系统的硬件设计 8

3.1 STC89C52单片机介绍 9

3.2 MQ-5传感器介绍 11

3.3 A/D转换模块 13

3.4 LCD液晶显示电路 14

3.5 负载控制电路 14

3.6 发光二极管显示电路 15

3.7 声音报警电路 15

3.8 按键电路 16

4 系统软件设计 16

4.1 主体程序设计 16

4.2 液晶显示程序设计 17

4.3 声光报警程序设计 18

4.4 模数转换程序设计 19

5 系统的调试与运行 20

5.1 软件的调试 20

5.2 实物的调试 21

结论 26

参考文献 27

致谢 28

1. 绪论

1.1 引言

瓦斯报警系统装置从发明到现在已经经历了差不多一个多世界。在这个发展历程中，从人工控制，体积大，到智能化，体积小，尤其是自动化、智能化的报警装置的出现，不但给操作人员带来安全，还节省时间，为使用者带来最大的便利。只需要设定好瓦斯浓度安全最大值，将报警装置放到工作场所，便能自动进行实时检测瓦斯的浓度。随着技术的不断革新，瓦斯浓度报警装置将以安全、可靠、方便、经济及规格品种多样化的方向发展。

这次课题设计是基于STC89C52单片机为核心，设计了气体浓度自动检测系统。气体浓度的实时控制主要分为四个阶段：气体浓度采集、分析与转换、单片机数据处理和声光报警。当检测到的气体浓度大于警戒值时，红灯亮、蜂鸣器报警，此时继电器被吸合、带动风扇进行换气。系统需要电源电路提供直流电压（5V），系统的核心设备是单片机，控制整个检测装置。当气体浓度低于警戒值时，绿灯亮，蜂鸣器没有警报，风扇停止工作。该项目的设计电路不复杂，用STC89C52单片机加载软件程序，智能控制气体浓度，具有一定的实用性。

1.2 本课题的研究背景

中国是一个煤炭资源丰富的国家。历史上，煤田受多种地质因素的影响，导致我国煤种由褐煤低品位到无烟煤的多样化发展。随着综合实力的不断加强，科技也发生了翻天覆地的变化，我国煤炭生产能力和效率也大大提高。2017年，全国共生产原煤34.45亿吨，比上年增长3.2%。煤炭作为我国能源工业的支柱，具有长期稳定的地位。然而，甲烷、一氧化碳、二氧化氮和二氧化硫等有害气体的存在不仅导致安全事故的发生，而且影响煤炭生产效率。

近年来，瓦斯爆炸频发，严重威胁着煤矿生产安全和千百万煤矿工人的生命安全。2017年末统计数据显示，全国因瓦斯浓度爆炸带来灾难事件共220起，死亡人数也居历年首位，约有400人死亡于其中。数据分析表明，瓦斯灾害使我国煤炭生产率下降和制约了煤炭工业的发展，是煤矿灾害的主要因素。煤炭瓦斯明显矿井和具有高浓度斯矿井已占国有煤矿的20%左右。由于我国是一个对能源需求量大的国家，煤炭是我国能源的主要来源，占可支配能源的76%左右。长期以来，为了让供给尽量达到需求，即便煤矿瓦斯浓度相对较高，也没有阻止住煤炭的生产，积极创造条件，煤矿开采也在有序进行，这增加了瓦斯爆炸的危险系数。

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