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1、届 别 学 号 毕业设计温湿度甲烷天然气报警系统姓 名 丁砚方 系 别、 专 业 物电系、电气工程及其自动化 导 师 姓 名、职 称 曹菊英、副教授 完 成 时 间 2013年2月20日 目录摘要2ABSTRACT21 报警系统概述21.1 课题研究的背景21.2 研究背景和意义22 系统设计概述22.1 系统设计要求23 系统相关器件介绍23.1 DHT11介绍23.1.1 DHT11与单片机的通信DATA23.2 MQ-2传感器工作原理介绍23.2.1 MQ-2传感器的特性23.3 STC89C52单片机简介23.3.1 单片机的引脚功能描述24 硬件系统的设计24.1 硬件系统设计总体方
2、案24.2 单片机最小系统24.3 单片机的时钟电路与复位电路设计24.4 甲烷天燃气检测AD采集电路24.4.1 AD采集芯片ADC0832介绍24.5 显示模块24.6 温湿度检测传感器接口电路24.7 声音报警电路24.8 按键控制电路25 软件系统的设计与系统功能实现25.1 软件设计原则及编程思路25.2 系统程序总体流程图26 硬件调试及调试中遇到的问题27 总结评价2参考文献2致谢2摘要 随着科学技术的日新月异，人类社会取得了长足的进步！在居家生活、工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境中的湿度和温度、甲烷天然气浓度进行测量及控制。本设计设计了一个多功能温
3、湿度甲烷天然气检测报警应用系统。将温湿度和甲烷天燃气检测做在一个系统上。本系统采用技术成熟的DHT11作为测量湿度和温度的传感器。采用MQ-4传感器检测甲烷天然气浓度。控制系统芯片采用技术成熟，功能强大、价位低廉大众化的STC89C52单片机。显示用LCD1602显示电路,声光报警电路都由STC89C52单片机控制。同时设计了能给系统提供稳定工作电压的电源电路。为了提高系统的抗干扰性能对湿度、温度、甲烷天然气的检测采用了硬件抗干扰和软件抗干扰的综合方法。最后设计了系统各个功能部分的软件程序。由本设计课题做成的温湿度甲烷天然气检测报警系统结构简单、价格便宜、量程宽，具有较高的可靠性、安全性及实用
4、性关键字：MQ-4、DHT11传感器、1602液晶显示屏、STC89C52、报警 ABSTRACT Along with the science and technology change rapidly, human society has made great progress! In the home life, the production of industry and agriculture, meteorology, environmental protection, national defense, scientific research, aerospace and oth
5、er departments, we often need to measure and control of the temperature and humidity, methane gas concentration in the environment. The design of a multifunctional temperature and humidity methane gas detection alarm system. The temperature and humidity and methane gas detection in a system. The sys
6、tem uses DHT11 technology to mature as a sensor to measure the temperature and humidity. Using MQ-4 sensor for the detection of methane gas concentration. Control system chip with mature technology, powerful, price cheap popular STC89C52 scm. Display LCD display circuit, alarm circuit controlled by
7、STC89C52. At the same time, the design of the power circuit can provide stable working voltage to the system. In order to improve the anti-jamming performance of the system to detect the humidity, temperature, methane gas using the hardware anti-interference and software anti-interference method. Th
8、e final design of the system software program each function. The temperature and humidity of methane gas detection by this design task to make the alarm system is simple in structure, cheap price, wide range, high reliability, safety and practicality of higherKey words: MQ-4、DHT11、sensor、1602 LCD、ST
9、C89C52 alarm371 报警系统概述1.1 课题研究的动态温度、湿度和人类的生产、生活有着密切的关系，同时也是工业生产中最常见最基本的工艺参数，例如机械、电子、石油、化工等各类工业中广泛需要对温度湿度的检测与控制。并且随着人们生活水平的提高，人们对自己的生存环境越来越关注。而空气中温湿度的变化与人体的舒适度和情绪都有直接的影响，所以对温度湿度的检测及控制就非常有必要了。另外随着天然气的大量使用,每一座居民大楼都被天然气所“笼罩”。天然气的普及给公共生活带来了方便,减少了城市的污染,提高了生活质量和效率,但是同时,天然气也是潜在的“危险品”,一旦发生大面积泄漏,处置不及时就可能引发大爆炸
10、,给居民的生命财产安全带来巨大的威胁。面对燃气泄漏而造成的种种事故威胁，我们需要一个解决办法。使用天然气报警器是对付燃气无形杀手的重要手段之一。在这样的背景下我们开始了对温湿度甲烷天然气检测报警系统的研究。目前市面上只有单一的温湿度检测报警器或单一的甲烷天然气检测报警器。没有这两者综合一体的报警器，因此对温湿度甲烷天然气检测报警系统的研究具有一定的实用价值。1.2 研究背景和意义8051单片机是常用于控制的芯片，在智能仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度或甲烷天然气检测报警系统的实例也很多。使用8051单片机能够实现温湿度和甲烷天然气全程的自动检测，而且
11、8051单片机易于学习掌握，性价比高。使用8051型单片机设计温湿度甲烷天然气检测报警系统，可以即时精确的反应温室内的温度以及适度的变化，能够及时检测出易燃易爆气体甲烷天热气的浓度防止爆炸和火灾。将此系统应用到家庭当中无疑为生活质量提供了更加有效的解觉办法。本系统可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化，以及检测可燃气是否有泄漏，能够满足温湿度甲烷天然气检测报警系统的控制要求。2 系统设计概述2.1 系统设计要求根据系统控制的基本要求，温湿度甲烷天然气检测报警系统必须在无人干预的情况下依靠处理器自动完成所有的系统设计要求。温湿度甲烷天然气检测报警系统，自动检测出温度湿度，甲烷天燃气浓度，实
12、现超过设定值就报警。系统具体设计要求如下：1、实现DHT11传感器温湿度自动检测，当温湿度超过设定值时报警2、实现MQ-2传感器甲烷天燃气检测，当甲烷天燃气浓度超过设定值时报警3、利用1602液晶对显示数据；3 系统相关器件介绍3.1 DHT11介绍 DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传 感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高 的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测 温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快 响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为
13、精确的 湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内 部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集 成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使 其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为 4 针单排引脚 封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。1、 传感器性能说明如表1表1 传感器性能说明参数条件MinTypMax单位湿度分辨率111%RH8Bit重复性1%RH精度254%RH0505%RH互换性可完全互换量程范围03090%RH252090%RH502080%RH响应时间1/e(63%)25，
14、1m/s 空气61015S迟滞1%RH长期稳定性典型值1%RH/yr温度分辨率111888Bit重复性1精度12量程范围050响应时间1/e(63%)630S2、接口说明 建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使 用合适的上拉电阻，如图1图1 3、电源引脚DHT11的供电电压为 35.5V。传感器上电后，要等待 1s 以越过不稳定状态在此 期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100nF 的电容，用以去 耦滤波。3.1.1 DHT11与单片机的通信DATA DATA用于微处理器与DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展,现读出为零.操作流程如下:一次完整的数据传输为40bit,高位先出。 数据格式:8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度
