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摘 要

煤气令现代生活中变得极为便利，与此同时使用不当也给人增添了不少麻烦。在煤气进入人们的生活以来，由各种原因引发的煤气泄漏危害着人们的安全。近年来，由煤气泄漏而引发的意外事故使许多人失去了宝贵的生命，所以，及时发现煤气泄漏并采取有效措施来应对是极为重要的。这就使得煤气泄漏报警系统的研究具有十分重要的意义。本设计综合考虑之下采取STC89C51单片机，检测CO浓度的部分采用性能较好的MQ-7传感器，并由LCD1602显示屏显示出CO浓度，当空气中CO浓度到达报警值时，蜂鸣器开始发出声音报警。从而可以及时发现煤气泄漏并采取有效措施，减少由于煤气泄漏带来的损害。

关键词：煤气泄漏，单片机，气体传感器

Abstract： Since gas enters people"s lives, gas leaks caused by various causes endanger people"s safety. In recent years, accidents caused by gas leaks have caused many people to lose their precious lives. Therefore, it is extremely important to find gas leaks in time and take effective measures to deal with them. This makes the study of the gas leak alarm system of great significance.The design of the use of STC89C51 microcontroller, the use of MQ-7 gas sensor detection of CO concentration in the air, and the LCD1602 display CO concentration, when the CO concentration in the air reaches a preset value, the buzzer issued by the sound alarm. In this way, gas leaks can be detected in a timely manner and effective measures can be taken to reduce the damage caused by gas leaks.

Keywords: gas leak, microcontroller, gas sensor

目 录

1引言 7

1.1煤气泄漏检测报警装置的背景及意义 7

1.2煤气泄漏报警器的现状 7

1.3研究内容 8

2煤气泄漏检测报警系统的方案设计 8

2.1系统设计方案 8

2.2气体传感器的选型 8

2.2.1气体传感器介绍 8

2.2.2气体传感器的选型 10

2.3煤气泄露报警系统的整体设计方案 10

2.3.1煤气泄露报警系统的工作原理 10

2.3.2煤气泄露报警器的结构 10

3煤气泄漏检测报警装置的硬件部分设计 11

3.1 STC89C51单片机简介 11

3.1.1 STC89C51单片机的主要特性 11

3.1.2 STC89C51系列单片机的最小应用系统 11

3.1.3时钟电路 12

3.1.4复位电路 12

3.2 传感器电路 13

3.2.1 MQ-7传感器简介 13

3.2.2 传感器电路的连接 15

3.3 显示电路 15

3.3.1 LCD1602显示屏 15

3.3.2显示部分电路 16

3.4 A/D转换部分电路设计 16

3.5 声音报警部分电路的设计 17

4煤气泄漏检测报警装置的软件部分设计 17

4.1主程序模块 17

4.2显示模块 18

4.3报警模块 18

5煤气泄漏检测报警装置的调试 19

5.1 仿真调试 19

5.2 实物制作与调试 21

结论 23

参考文献 24

致谢 25

附录 26

1引言

1.1煤气泄漏检测报警装置的背景及意义

这些年来人们生活水平不停提高，煤气的使用已经深入人们的日常生活。然而由于各种原因引发的煤气泄漏使人们置身于危险当中。

煤气中绝大部分都是CO，CO没有颜色，没有刺激性气味，所以在其发生泄漏时很难被发现。而CO对人伤害非常大，它是一种对人体具有毒性的气体，能在短时间内威胁到人的生命。CO还是一种易燃气体，当其遇到明火会引起火灾还可能引发爆炸，危险性十分巨大。如何及时发现煤气的泄漏并做出适当反应十分重要。

煤气在现在对人们的重要性不言而喻，如何给人们营造一个安全使用煤气的环境已经是一个不容忽视的问题。应用煤气泄漏检测系统是应对煤气泄漏的有效办法，采用煤气泄漏检测系统能使煤气泄漏得到及时的警示。通过有关方面持续考察，煤气泄漏检测系统使得煤气泄漏事故发生概率降低95%。所以，本设计的的研究具有长远意义。

1.2煤气泄漏报警器的现状

现在大部分煤气报警器功能不全，质量也不好。而大型的煤气监控系统价格昂贵，并且要有专业人员管理，所以不适宜居家使用。

家用煤气泄漏的检测与报警装置是极其重要的煤气安全装置，它能有效地保障煤气的安全使用。煤气泄漏报警通过气敏传感器对空气中CO等气体的浓度进行检测，并将检测到的信号用模拟量的形式传递给控制电路，当检测到的CO等气体浓度达到一定值时，由报警系统发出警报。气体传感器千差万别，种类繁多，而其最具代表性的以及应用最多为氧化物半导体式和热线性气体式。这种类型的传感器是通过空气中散发的煤气与传感器表面的物质产生化学反应来检测空气中煤气的浓度。煤气泄漏检测系统被广泛用于各种煤气易发生泄漏的场所，如工厂，仓库等。

报警器可分为家用和商用。家用报警系统是指家庭中使用的、功能比较单一的报警系统。而商用报警系统主要指用于各种大型储存或者运输煤气的场所的报警系统。相关法规规定，类似于地下室这类封闭式建筑，要求安装民用气体报警系统来保障使用煤气的安全使用。由探测器和报警控制器构成的工业式气体报警系统可以监控多个地点，控制器可单独放置于一处。它的主要装置是气敏传感器，它能实时检测出当前环境中有害气体的浓度并将其转化为模拟信号传送到控制电路，被检测到的有害气体的浓度高于一定值时，则报警装置开始报警。

随着科技的迅速发展，传感器渐渐趋于小型化，集成化，煤气检测装置的体积也越来越小，一种装置已经可以检测多种不同的有害气体。相比于国外来说，在国外已经研发并形成多种类型产品的同时，国内气体传感器的研究相对落后。但随着国内各方面开始对气体传感器的研究开始重视，以及对其需求量的增加。我国气体传感器技术也在不断地发展，相信在不久的将来，我国也会有自主创新的气体传感器系列的产品。

1.3研究内容

本设计研究内容主要分为4个部分。第一部分研究煤气泄漏检测系统整体方案设计，如气敏传感器的原理和选型、整体系统的工作原理及其结构。

第二部分为煤气泄漏检测系统的硬件部分设计，浓度检测和显示模块、报警模块、主要控制模块是基于单片机的煤气泄漏检测系统硬件的3个主要部分，浓度检测和显示模块主要由MQ-7气体传感器和LCD1602液晶显示屏来组成，报警模块利用蜂鸣器来实现，主控模块主要用STC89C51单片机来实现。

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