论文总字数：23880字

摘 要

甲烷是一种很重要的能源，但当甲烷浓度过高时会存在爆炸的可能，对人们的生命财产造成不可避免的损失。因此对甲烷气体浓度的实时检测非常重要。

本课题设计了一个基于单片机的甲烷检测器，本课题采用半导体式器皿传感器来采集甲烷气体浓度信息，并通过电路将此信息传递给单片机，再由单片机进过编程处理在液晶显示屏上显示浓度信息，然后根据浓度是否超出限定值来进行报警。本仪器由四个模块构成，分别是气体采集模块、单片机模块、显示模块以及声光报警模块。气体采集模块采用mq-2气敏传感器，用来采集甲烷气体信息；单片机模块采用ARDUINO MEGA 2560单片机，通过此单片机本课题进行编程处理气体采集模块传递来的浓度信息，经由AD转换后再转变为对应的浓度信息，同时控制显示模块以及声光报警模块。显示模块采用LCD1602A液晶显示屏，进行显示气体浓度的工作。声光报警模块采用LED灯或者蜂鸣器，在超限时进行报警。

经过软件的仿真以及实物测试的结果验证，本系统能成功完成对甲烷气体浓度检测的工作，且基本上满足了以上对甲烷检测器的目标要求。

关键词：单片机；烟雾传感器；报警

ABSTRACT

Methane is a very important source of energy, but there may be an explosion if the methane concentration is too high, which cause the inevitable loss of the people's lives and property. So it’s important to realize real-time detection of methane gas concentration.

This paper designed a methane detector based on single-chip microcomputer. The information of methane gas is collected by the semiconductor device, and the information is passed to the single-chip computer through the circuit. Then, the information is displayed on the liquid crystal display Information,if the concentration exceeds the limit the device will alarm. The instrument consists of four modules, namely, gas acquisition module, single-chip module, display module and sound and light alarm module. Gas acquisition module using mq-2 gas sensor to collect methane gas information; MCU module ARDUINO MEGA 2560 microcontroller, through this microcontroller we process concentration of information, through the AD conversion and then converted to The corresponding concentration information, at the same time controlling the display module and sound and light alarm module. Display module use LCD1602A and display gas concentration. Sound and light alarm module using LED lights or buzzer, if the concentration exceeds the limit the device will alarm.

After the software simulation and physical test results verify that the system can successfully complete the work of methane gas concentration detection, and basically meet the above requirements of the methane detector.

Key words: single chip microcomputer; smoke sensor; alarm

目 录

摘 要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.2国内外发展及研究方向

1.2.1光纤吸收法

1.2.2光干涉法

1.2.3热催化法

1.3课题主要研究方向和要求

1.4论文结构

第二章 系统分析与设计

2.1系统构成

2.2工作原理

第三章 硬件设计

3.1信号采集模块

3.1.1气体传感器种类

3.1.2 MQ-2烟雾传感器

3.2单片机模块

3.2.1概要

3.2.2输入输出

3.3声光报警模块

3.4显示模块

3.4.1液晶显示屏

3.4.2引脚接口

3.4.3基本操作

3.4.5LCD1602A指令

3.4.6课题中线路连接

第四章 软件设计

4.1概述

4.2系统流程图

4.2.1信号采集

4.2.2显示函数

4.2.3报警函数

第五章 实物测试

5.1实物测试

5.2设计过程中遇到的困难与问题

第六章 总结与展望

6.1总结

6.1.1毕设总结

6.1.2自我总结

6.2展望

致 谢

参考文献

第一章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

甲烷，化学式是CH4，俗称瓦斯，是一种比较简易的碳水化合物，液化天然气的主要成分。无色，无味，沸点为-161.6℃，热值为882.0kj/mol。

CH4的用途主要有两方面：

第一，甲烷最常见的用途作为燃料，如人们目前在生活和工业上都在普遍使用的天然气。随着现代技术的迅速发展，极大地促进了天然气的开采和利用。而且天然气在一定基础上也可以促进国家的发展，因此各个国家已经建立各种各样大规模的运输管道来运输天然气。人们对天然气进行加压液化之后可以获得液化的天然气，燃烧后产生较多的热量，很适合用于交通工具，可以提高速度，还可以节约燃料。

第二，人们可以通过利用甲烷来生产各种重要的的现代化工材料。现代的天然气化工，就体现了对甲烷的利用。甲烷经热裂解就可以得到炭黑，可以用来当做颜料、油漆和橡胶的添加剂等；经氯化之后可以得到甲烷氯化物。

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