基于单片机的煤气报警系统设计

论文总字数：10876字

摘 要

煤气作为一种可燃气体，在我国家庭中的使用率十分高，而随之也带来了许多的危害，如煤气中毒，煤气爆炸，考虑到其巨大的危害，因此很有必要对煤气报警装置或系统进行研究。本设计以STC89C52作为主控芯片，对整个系统进行控制。同时气体传感器实时采集空气中的煤气浓度，再经过A/D转换后，将数字信号送至单片机，由单片机分析后，当空气中煤气浓度超过所设定的阈值时，电路将会进行报警，同时控制电磁阀切断气源。通过实验表明，所设计的系统可以实时监测空气中煤气浓度，并进行声光报警，验证了设计的可行性。

关键字：单片机，气体传感器，声光报警

Abstract: As a flammable gas, gas is used in a very high frequency in our country, and it also brings many hazards, such as gas poisoning and gas explosion. Considering its huge hazard, it is necessary to have a gas alarm device. Or systematically conduct research. This design uses STC89C52 as the main control chip to control the whole system. At the same time, the gas sensor collects the gas concentration in the air in real time, and then sends the digital signal to the single-chip microcomputer after A/D conversion. After the analysis by the single-chip computer, when the gas concentration in the air exceeds the set threshold, the circuit will alarm. At the same time, the solenoid valve is controlled to cut off the gas source Experiments show that the designed system can monitor the gas concentration in the air in real time and perform sound and light alarms to verify the feasibility of the design.

Key words: MCU, gas sensor, sound and light alarm.

目 录

1 绪论 3

1.1 课题背景及其意义  3

1.2 课题目的  3

1.3 国内外的研究状况  4

2 设计方案 4

2.1 控制方案的确定 4

2.2 系统结构框图 5

2.3 元器件的选择 5

2.3.1 单片机的选择 5

2.3.2 报警电路的选择 5

2.3.3 显示方案的选择 5

2.3.4 A/D转换芯片的选择 5

2.3.5 传感器的选择 5

3 硬件电路的设计 6

3.1 系统的功能分析 6

3.2 系统主电路图 6

3.3 模块电路设计 6

3.3.1 单片机最小系统设计 8

3.3.2 电源电路设计 8

3.3.3 显示电路设计 8

3.3.4 按键电路设计 9

3.3.5 蜂鸣器电路设计 10

3.3.6 LED指示灯电路设计 10

3.3.7 传感器电路设计 11

3.3.8 采样电路设计 12

4 系统软件设计 13

4.1 主程序设计 13

4.2 蜂鸣器和LED系统流程图 14

4.3 液晶显示流程图 15

4.4 按键流程图 16

5 系统调试及实物测试 17

5.1 实物调试  17

结 论 23

参 考 文 献 24

致谢 25

附录 26

1 绪论

1.1 课题背景及其意义 

安全问题对于每个公民来说都是必须注意的大问题。煤气作为生活中一种常见的气体，在家家户户都有使用，但煤气也是有许多的危害，煤气中毒，煤气爆炸也时有发生，为了减少和消除这种危险气体对家庭造成伤害，对财产造成损失，广大民众选择一个合适的室内煤气泄漏报警器是必不可少的。煤气其实是含碳物质不完全燃烧时产生的气体，主要成分是CO^[1]。家庭中煤气中毒主要指一氧化碳中毒。煤气易与人体中的血红蛋白结合。煤气中毒时病人最初感觉为头痛、头昏、恶心^[2-3]。煤气中毒依其吸入空气中所含一氧化碳的浓度、中毒时间的长短。当居室内一氧化碳体积达0.06%时，人会感到头晕、头痛、恶心等症状；超过0.1%时，只要吸入半小时，人即会昏睡，进而昏迷；达到0.4%时，只要吸入1小时就可致人于死亡^[4]。家用的煤气泄漏报警器通常都有着体积小，较高的灵敏度，较高的检测性而且稳定，不容易出现故障，在我国的家庭及一些工厂中十分常见。家用的煤气报警器通常都有着A/D转换模块，GSM短信发射模块，LED显示模块，电磁阀模块，声音报警模块等等。其会根据实时监测的空气中浓度来决定亮什么颜色的灯，是否报警，是否要切断气源。由于要求燃气体报警器具有更小的体积，更高精度的监控，更长时间稳定的工作的特点。传统的纯硬件报警器已经无法达到人们的期望了，因此常用atmel公司的52系列单片机来实现^[5]。

对于常用的燃气泄漏报警器，常常是一单片机为主控模块，LED模块，排风扇模块，声光报警模块为分支模块。报警器对于在人们的日常居家生活中，尤其在煤矿等工业生产中都发挥着至关重要的安全保护作用，可以对附近环境中的煤气浓度进行实时监测，所以对保护人民的人身安全和财产安全有不可或缺的重要意义。

1.2 课题目的

煤气的作用是很大的，但实际上它的危害也是十分之大，能导致煤气中毒，煤气爆炸等危害，造成财产损失，甚至人员的伤亡。本课题的目的就是通过煤气泄漏报警器来实时的监测空气中的煤气浓度，进行判断，是否报警。通过气体传感器采集空气中的煤气浓度，通过A/D转换后，将数字信号传输到单片机，通过单片机分析后将进行声光报警，当空气中煤气浓度达到0-20ppm时，LED黄灯会亮起，当浓度达到了20ppm-阈值之间时，LED绿灯亮起，当空气中浓度超过了阈值时，LED红灯亮起，同时蜂鸣器会响起，进行报警，来提醒人们注意煤气的泄漏，还会通过单片机控制电磁阀关闭煤气阀，切断气源。从而保证人们的安全问题。

1.3 国内外的研究状况

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