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1、摘要随着社会的发展，信息时代已经到来，而作为收集各种基础信息的电子元器件传感器也得到了快速的发展和使用。现在传感器的应用越来越广泛，随之对其要求也越来越高，尤其是现在大家受到推崇且快速发展的智能家居。所以，对于生活在这个时代的我们，了解掌握各种传感器的基本机构和工作原理是非常有必要的。MQ-5 半导体可燃气体敏感元件传感器是以二氧化锡（Sn O2）的材料制作的气体传感器，用来检测可燃气体。本设计用单片机和MQ-5传感器结合来设计这个煤气泄漏检测系统。其中MQ-5传感器具有：灵敏度高、稳定性好、使用简单、寿命长等优点，单片机集成度高、体积小、可靠性高且控制能力强又易扩展。现在，煤气气已经成为我们
2、生活中不可缺少的一种燃气，特别是城市里。而城市里基本上又是高楼大厦，一旦有煤气泄漏发生就会造成很多难于挽回的灾难。所以怎么防范煤气泄漏和煤气泄漏带来的灾难已经成为社会迫切需要解决的问题。虽然现在市场上的煤气泄漏检测报警装置种类很多，但是价格功能各有不足。要不是价格便宜功能简单起不到作用，就是价格昂贵功能复杂繁琐普通家庭用不起。本设计是基于单片机设计的简单实用的一个煤气泄漏检测系统，它集齐煤气泄漏检测、煤气泄漏报警、煤气泄漏控制为一体。当环境中煤气浓度超过设定的值后，系统会进行声光报警，且显示空气中煤气浓度，并发出信号控制续电器和电磁阀来控制排气扇和控制煤气开关。这样可以从根本上解决煤气使用泄漏
3、的安全问题。关键词：传感器；单片机；报警；控制；通讯AbstractWiththedevelopmentofsociety,theinformationagehasarrived,asthesensorcollectsbasicinformationofelectroniccomponentshave alsobeenquickdevelopmentanduse.Nowwidelyusedsensors,withitsrising.Sensortechnology,hasbecomeanimportantsymbolofacountryslevelofdevelopmentofscience
4、and technology.Soforuslivinginthisday andage,understandingthebasicinstitutionsand principlesisnecessary.CombustiblegassensorMQ-5semiconductorsensorbasedonTinoxide(SnO2)gassensormaterial,used todetectcombustiblegases.ThisdesignwithMCUandMQ-5todesignthegasleakdetectionsystem.MQ-5sensorwithhighsensitiv
5、ity,stability,simpletouse,longlifeand otheradvantagesofmonolithichighintegration,smallsize,highreliabilityandstrongabilitytocontrolandeasytoexpand.Now,gashasbecomeindispensableinourliveslifeusinggas,especiallyinthecity.Andthecitybuildings,oncethereis agasleakwillcausealot ofdifficultyirreparabledisa
6、sters.Howtopreventgasleaksandgasleakscaused bydisastershasbecomeapressingsocialproblemtobesolved.Gasleakdetectionandalarmdevicesnowonthemarketalthoughmanytypes,butpriceshaveshortcomings.But forthecheapsimplefunctionsdo notwork,isthecomplexofordinaryfamiliescannotaffordexpensivefunction.Thisdesignisb
7、ased onsingle-chip microcomputertodesignagasleakdetectionsystemissimpleandpractical,itcollectedagasleakdetection,gasleakagealarms,gasleakagecontrolasawhole.Whentheconcentrationofgasintheenvironmentexceedsthesetvalue,thesystemwillsoundandlightalarmanddisplaysthegasconcentrationintheair,andsignalcontr
8、olelectricalandgassolenoidvalvecontrolledexhaustfanandcontrolswitch.Thiscansolvetheproblemofsecurityofagasleak.Keywords:sensorsinglechipmachinealarmcontrol,communications目录摘要1Abstract1目录21绪论31.1研究背景和意义31.2国内外研究现状31.3本课题的主要研究内容42系统设计42.1设计要求42.2系统构成方案52.3方案分析52.4各个模块方案52.4.1控制模块方案52.4.2显示电路方案52.4.3人机
9、交流方案62.4.4声光报警模块62.5 AT89S51单片机简介62.6传感器选择62.7A/D转换器选择73单元电路的设计与分析83.1单片机最小工作系统电路83.2数据采集电路93.2.1MQ-5简介93.2.2 CO电压-浓度曲线拟合过程介绍113.2.3数据采集模块电路123.2.4传感器自检电路133.3A/D转换电路143.4人机交互模块电路143.5显示模块电路153.6声光报警模块电路153.7控制模块电路164网络通信模块174.1网络通信模块原理174.2网络通信模块作用174.3MAX232芯片简介175总体电路原理图及仿真185.1总体电路原理图185.3 PCB板图
10、195.3程序编写205.4仿真模拟215.4.1程序流程图215.4.2仿真运行235.4.3 Proteus软件及4Keil C51开发系统简介236总结237致谢241绪论1.1研究背景和意义随着社会的发展，科学的进步，我们的生活燃料都已逐渐被煤气、天然气和液化石油气代替。如今，煤气已在小区，宾馆，公寓广泛使用。在我们方便的使用煤气生活的同时，由于使用不当或者设备的老化也给我们带来了各种安全隐患，严重的威胁着我们的生命和财产安全。如何预防煤气泄漏和煤气泄漏造成的灾难将会是煤气安全使用的一个重点方向。城市使用的管道煤气主要成分是一氧化碳，它无色无味剧毒，是一种可燃气体，化学式：CO。当浓度
11、达到一定值时遇明火或电火花将会发生火灾甚至爆炸。人体暴露在含有一氧化碳万分之几的空气中，会有中毒的危险。中毒后头痛、眩晕、无力、呼吸困难等，严重时将陷入深度昏迷，各种反射消失，甚至死亡。由于一氧化碳是无色无味气体，所以人体靠视觉和嗅觉是感受不到一氧化碳的。但是城市管道煤气里添加了能刺激鼻粘膜的硫醇气体，这样我们就能及时发现煤气的泄漏。但如果我们不在家或者晚上不注意时发生了煤气泄漏就无能无力了，所以煤气泄漏检测仪对于安全使用煤气来说是很重要的。总结以上所述，为了能安全的使用燃气，需要设计一种能从根本上有效的解决煤气泄漏安全问题的煤气泄漏检测控制系统。该煤气泄漏检测系统中包括：数据采集模块；A/D
12、转换模块；人机交流模块；显示模块；MCU模块；控制模块；网络通信模块。1.2国内外研究现状在国外，煤气泄漏检测控制仪已经是一种非常成熟的产品。最早发明使用的国家是日本，无论是在传感器技术上还是煤气泄漏检测控制仪研究上，日本都走在了国际的前端。由于日本国内大力推广煤气泄漏报警控制器的使用，日本国内发生的煤气泄漏事故远低于其他国家。在家庭安全使用煤气方面，日本和美国政府都出台了家庭和公寓要安装煤气泄漏报警器的使用法规。我国在70年代初就对各类传感器开始了研究，并取得了很大的成就，对煤气泄漏检测仪及其相关的研究也已经开始。目前国内的煤气泄漏检测报警器的型号众多、品种也较齐全。但是这些主要都是从国外引
13、进的技术上发展而来，没有自己的特色。煤气泄漏检测仪主要分固定式的和便携式两种，便携式一般是工业使用，主要用在煤气管道巡检查漏。家用的一般是小型的固定式，主要安装在厨房里，用于煤气泄漏检测。煤气泄漏检测仪的发展和电子技术的发展息息相关，电子技术越发达，煤气泄漏检测仪功能也更完善，可靠性也更高也具备了一定的智能。现在市场上的煤气泄漏检测仪主要都是以单片机为核心设计的，但很多产品都缺少传感器的自检装置。不能再传感器损坏时及时发现，造成误报以及失效。严重时会造成用户判定错误，造成难以挽回的灾难。1.3本课题的主要研究内容燃气泄漏报警控制器是非常重要的，能提高燃气使用安全，由气敏传感器、单片机、控制器和
14、报警器组成。当空气中有煤气泄漏时，仪器能及时检测发现且发出声光报警，并控制继电器和电磁阀来打开排气风扇和关闭煤气阀，同时通过网络向用户发出通知。这样，就可以从根本上解决燃气的使用安全隐患。本设计设计一款全新的家庭煤气泄漏检测仪，具有自动控制煤气开关阀、排气风扇开关，通讯报警功能。主要分为以下几个方面：1、分析用于家庭煤气泄漏检测仪所需要的功能及市场上产品的不足，由此设计一款家用煤气泄漏检测系统。2、煤气泄漏检测仪的功能和硬件电路各个模块3、主要使用电子元器件的选择4、网络通信模块的设计5、电路原理图和PCB板的制作和设计6、程序编辑，仿真因此，本文的组织如下：第1章 ，简单介绍本课题研究背景和意义，分析国内外现状。第2章 ，分析课题提出系统设计要求设计出系统框图，得出各个模块的设计方案和各种元器件的选择。第3章 ，详细分析各个单元模块的作用、电路组成。第4章 ，分析网络通信模块的作用，找出相应的设计方案。第5章 ，整机电路原理图的制作，PCB板的制作，程序编辑，仿真。第6章 ，总结2系统设计2.1设计要求课题要求设计一款煤气泄漏检测仪，要有煤气泄漏检测、声光报警、单片机控制、网
