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1、大连东软信息学院 本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文） 系系 所：所： 电子工程系 专专 业：业： 电子信息工程（嵌入式系统工程方向） 学生姓名：学生姓名： 学生学号：学生学号： 指导教师：指导教师： 导师职称：导师职称： 讲师 完成日期：完成日期： 2014 年 5 月 2 日 基于单片机的天然气监测报警系统设计与实现 大连东软信息学院 Dalian Neusoft University of Information 大连东软信息学院毕业设计（论文） 摘要 I 基于单片机的基于单片机的 天然气监测报警系统设计与实现天然气监测报警系统设计与实现 摘摘 要要 随着煤气在家庭中的使用和储存方面
2、的隐患日益加剧，越来越多的人选择安装天 然气来取代煤气。天然气与煤气不同，不需要通过像“炸弹”一样的煤气罐来存储， 而是通过统一的管道来入户。但是这并不意味着天然气就绝对安全，由于天然气需要 阀门控制进气，当阀门使用过度有所损坏时，就可能会发生泄漏。因此为了避免危险， 就需要监测报警系统来随时监控家中天然气浓度并作出警示。 近年来大规模集成电路发展迅速，同时也带动了单片机的迅猛发展， “个头小，价 格低，功能强大”是单片机的重要特征，与微型计算机的功能相似。利用单片机技术 来实现环境监测，不仅能降低成本，还能减小其体积和质量，提高监测的自动化水平， 对家庭燃气的监测更加准确和便利。 本系统以
3、89C51 单片机为控制核心，利用气敏传感器对环境中可燃气体的浓度进 行检测，通过 A/D 转换将测得的气体浓度值转换为单片机可识别的数字信号。当可燃 气体浓度超过预设值时单片机就会进行报警。 本文主要介绍了基于单片机提供的一个监测报警的平台，通过监测室内的天然气 浓度借由家中无限网来向户主进行实时的反馈和报警，保护家人的安全。 关键词关键词：单片机，气敏传感器，A/D 转换，报警系统 大连东软信息学院毕业设计（论文） Abstract II Design and Implementation of the Gas Monitoring and Alarm System Based on MC
4、U Abstract With the use and storage of gas in the home risks increasing, more and more people choose to install natural gas to replace coa. Natural gas doesnt need to store by a bomb-like gas tank but through a unified pipeline to home, which is different from coal. But this doesnt mean that natural
5、 gas is absolutely safe, because putting the intake valve under control is needed by the natural gas, when the valve is overused damaged, it may leak. Therefore, in order to avoid danger, Monitoring and Alarm System is needed to monitor the concentration of natural gas in home and make warning. LSI(
6、Large Scale Integrated circuit) has developed rapidly in recent years , and also has led to the rapid development of single-chip, “small head, low price and powerful “ is an important feature of the microcontroller, which is similar to the function of a microcomputer. By using single-chip technology
7、 to realize environmental monitoring can not only reduce costs, but reduce its volume and quality and increase the level of automation of monitoring, making it more accurate and convenient to monitor of domestic gas. This system, which uses microcontroller 89C51 as its control core, detects the conc
8、entration of Environmental combustible gases by utensils sensor, converts the measured concentration value of combustible gas to recognizable digital signal by A/D conversion. When the concentration exceeds the preset value microcontroller will alarm. This paper describes a microcontroller-based pla
9、tform which provides monitoring alarm, by monitoring the concentration of indoor gas and uploading the data to the home wireless network for real-time feedback and alert to the head of the household, this system guarantees the security of your family. Key words: SoC, A/D conversion, Gas Sensors, Ala
10、rm System 大连东软信息学院毕业设计（论文） 目录 III 目目 录录 摘 要I ABSTRACTII 第 1 章 绪 论 .1 1.1 课题研究背景与意义.1 1.1.1 家庭自动化.1 1.1.2 自动化的需求.2 1.2 课题研究内容与方法.2 1.3 课题研究现状.2 第 2 章 关键技术介绍 .4 2.1 烟雾传感器的选型.4 2.1.1 烟雾传感器介绍.4 2.1.2 烟雾传感器的选定.4 2.2 气敏元件 MQ-25 第 3 章 系统需求分析 .7 3.1 系统设计目标.7 3.2 系统功能需求.7 3.3 系统非功能需求.7 3.4 系统开发环境.8 3.5 系统可行性
11、分析.8 3.5.1 技术可行性.8 3.5.2 经济可行性.9 第 4 章 系统设计10 4.1 系统设计指导原则.10 4.2 体系结构设计.10 大连东软信息学院毕业设计（论文） 目录 IV 4.3 硬件设计.11 4.3.1 单片机与外围电路连接设计.11 4.3.2 LCD1602 液晶显示屏电路设计.11 4.3.3 MQ-2 气体传感器电路设计.12 4.3.4 ADC0809 电路设计12 4.3.5 按键电路设计.13 4.3.6 蜂鸣器报警电路设计.13 4.3.7 风扇电路设计.14 4.3.8 LED 指示灯电路设计.14 4.3.9 电源及开关电路设计.15 4.3.
12、10 串口电路设计.15 4.4 软件设计16 4.4.1 UI 界面设计.16 4.4.2 功能模块设计.17 第 5 章 系统实现18 5.1 环境配置18 5.2 功能模块实现19 5.3 系统集成与调试27 第 6 章 系统测试28 6.1 测试概述.28 6.2 测试用例.28 6.2.1 数据传递.28 6.2.2 LCD 显示.28 第 7 章 结 论30 参考文献31 致 谢32 附录 A33 大连东软信息学院毕业设计（论文） -1- 第第 1 章章 绪绪 论论 1.1 课题研究背景与意义课题研究背景与意义 随着人类社会的进步，天然气正逐步取代煤气成为人们日常生活中不可或缺的能
13、 源。但随之产生的就是安全隐患问题。尽管天然气无需像煤气一样存储于罐中，是通 过统一管道进行传输，但一旦管道阀门损坏发生故障，其后果仍然很严重。为此，对 天然气的监测和报警就成了一项非常必要的工作。 由于天然气需要阀门控制进气，当阀门使用过度有所损坏时，就可能会发生泄漏， 而如果家中有人熟睡或者其他情况难以察觉到泄漏时，其后果就非常危险。因此为了 避免危险，就需要监测报警系统来随时监控家中天然气浓度并作出警示。 近年来大规模集成电路发展迅速，同时也带动了单片机的迅猛发展， “个头小，价 格低，功能强大”是单片机的重要特征，与微型计算机的功能相似。利用单片机技术 来实现环境监测，不仅能降低成本，
14、还能减小其体积和质量，提高监测的自动化水平， 对家庭燃气的监测更加准确和便利。 通过天然气监测报警系统的设计与实现，我们将为家庭自动化添上浓墨重彩的一 笔。本系统将会解决人们对于家用天然气泄漏问题的担忧，为家人的生命安全提供保 障。 1.1.1 家庭自动化家庭自动化 家庭/办公自动化是指在家里或办公室来自动控制一部分甚至是所有的电子设备， 无论我们在与不在。家庭/办公自动化是这几十年来在家庭住宅上最让人激动的科技发 明之一。现在有上百种可用的产品能帮助我们通过遥控甚至是声控来自动化控制设备。 家庭自动化是与居住有关的，建筑自动化的延伸。它是住宅，家务事，或者是日 常活动的自动化。家庭自动化包括
15、灯光的集中控制，供暖、通风设备和空调，家电和 其他系统，来提高生活的便捷，舒适，能源利用率和安全。残疾人可以帮助那些更加 需要看护人或者机构护理的人们提供更好的生活质量。 一个家庭自动化系统整合了房子里面电气之间的联系。应用在家庭自动化上的技 术包括了楼房自动化和家庭活动控制自动化，比如家庭娱乐系统、室内植物和庭院浇 水，宠物饲养、为不同的场合改变家庭场景（比如晚宴或者排队） 、以及使用家用机器 人。这些设备可以通过电脑网络连接，从而被远程接口或网络接口控制。 通常，一个新家在建造的时候便被装备上了家庭自动化系统，根据墙壁、下水口、 大连东软信息学院毕业设计（论文） -2- 储藏室的可接近位置以及设计能力的不同，我们可以进行特定的改变来容纳特定的技 术。无线网系统一般都在房子装备前被安装，因为这样可以减少线的改变。这些已知 的能源用线、无线电、红外线信号能够通过中央控制器进行信息交流。 1.1.2 自动化的需求自动化的需求 早些时候，我们展望未来的自动化设备的时候，这些设备可以在控制器的操纵下 做任何事情。但是现在这种展望已经成真。 一个自动的设备可以取代大量的人类劳动。而人越多，在紧张环境下产生的错误 和产生错误的趋势就越强。然而，自动设备可以在劳动密集而多样化的环境中不产生 任何错误，可以代替人类操作那些包括了大量体力劳动或者单调劳动的任务以及代替
