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1、 摘 要 随着天然气和煤气的大量使用，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，但同时天然气也是潜在的“危险品”一旦发生大面积泄漏，处理不及时就可能引发大爆炸，给居民的生命财产的安全带来巨大的威胁。我们需要一个解决的办法，使用天然气报警器是对付天燃气这一无形杀手的重要手段之一。 本文以气敏传感器和单片机技术为核心设计的气体报警器，可实现声光报警功能，是一种结构简单、性能稳定、使用方便价格低廉、智能化的气体报警器，具有一定的使用价值。 其中选用MQ-7传感器实现对气体的检测，具有灵敏度高、响应快、抗干扰能力强等优，而且价格低廉使
2、用寿命长。其与LM358连接，将气体信号转换为单片机可识别的数字信号，经AT89C51单片机处理，并对处理后的数据进行分析，是否大于或等于某个设定值（也就是报警线），如果大于则会自动启动报警电路发出报警声音，反之则为正常状态。同时，该报警器还有温度检测功能。 关键词：传感器 报警器 单片机 ABSTRACTWith the wide use of natural gas and coal, each a residential towers were gas “enveloped”. The popularity of natural gas brought convenient to pub
3、lic life, reduce the citys pollution and improve the life quality and efficiency . But at the same time , natural gas is also potential “dangerous”, once produce large leak , disposal not timely could trigger, it will be a big bang to peoples life and property safety. Facing all kinds of accidents c
4、aused by the gas leak , we need a solution. Use of natural gas alarm is one of important means deal with gas invisible killer. This papers using the gas sensors and single chip microcomputer as the core.Design can realize the gas alarm sound-light function ,It is a kind of simple structure, stable p
5、erformance , easy to use , inexpensive and intelligent gas alarn and it also has certain practical value. Among them , the MQ-7 of gas detection sensor has a high sensitivity, fast response, strong anti-jamming capability etc, and the price is low, service life long . LM358 connected with the gas si
6、gnal, convent the gas singnal to the digital signal that microcontroller can identify and processing.Be processed and analysis by AT89C51, compare the result value whether is eaqul to or greater than the defaut value (that is ,the alarm limit),if it is greater than the default value, it will automat
7、ically start alarm circuit warming voice,conversety for normal state. At the same time ,the alarm has temperature testing function.Keywords: sensor alarm SCM目录第一章 绪论41.1 课题的背景意义及研究现状41.2 课题研究的主要内容4第二章 系统总体方案设计52.1 系统设计要求52.2 任务分析52.3 系统的方案设计5第三章 系统硬件设计73.1 主控模块设计73.2 气体检测模块93.3 声光报警模块123.4 温度检测模块133
8、.5 温度显示模块16第四章 系统软件设计184.1 汇编语言程序流程图184.2 显示子程序19第五章 系统仿真调试205.1气体检测模块仿真205.2 声光报警模块调试205.3 温度部分仿真215.4温度显示部分调试215.5 系统整体仿真22第六章 结论与展望23参考文献24附录A25附录B26附录C27致 谢33 第一章 绪论1.1 课题的背景意义及研究现状人们在经历了“煤烟型污染”和“光化学污染”后，正进入以“室内空气污染”为标志的第三污染时期。而室内存在的有害气体的一大来源为燃气的泄漏，主要可分为煤气泄漏和天然气泄漏两类。煤气的主要成分为一氧化碳与氢气，一氧化碳中毒亦称为煤气中毒
9、。一氧化碳是无色、无味的气体，故易于忽略而致中毒。一氧化碳中毒的原因是因为一氧化碳进入人体之后，和人体血液中的血红蛋白结合，从而出现缺氧，这就是一氧化碳中毒。常见于家庭居室内通风差的情况下，煤炉产生的煤气或液化气管道漏气中的一氧化碳吸入会导致人的中毒。同时，煤气中的氢气也属于易燃易爆气体，大量存在于空气中，也同样具有危害。天然气主要成分是烷烃，其中甲烷含量在95%以上。人所赖以存货的空气中有大约20%的氧气，如果人的活动空间是封闭空间，氧气稀薄，人会因氧气不足导致窒息、昏迷，有心脑血管疾病的人将会危及生命。在室内天然气泄漏，会使室内空气中氧气相对稀薄，由于天然气是无色无味的，人很难察觉到，尤其
10、当人处于睡眠状态时，天然气的泄漏就会更加危险，甚至会使人窒息而亡。天然气的另一个危害是燃烧产生爆炸。通常空气中含有一定含量的天然气时，遇到明火会立即爆炸，危及建筑物和人的生命安全。室内煤气、天然气的泄漏严重危害人的生命健康，基于此现实本设计旨在为家庭用户设计一种能够同时检测煤气和天然气泄漏的装置，从而减少因煤气、天然气的泄漏造成的事故的发生概率，进而保证人民的生命健康安全，减少不必要的损失。本装置能够同时监测煤气和天然气两种气体在室内空气中的含量，当这两种气体达到一定浓度时，该装置能够发出声光报警信号，提醒用户煤气泄漏，采取相应的应对措施。除此之外，该装置还具有检测并显示室内温度的功能。现在家
11、用燃气报警器应用十分广泛，市场上成熟的家用燃气报警器产品，种类凡多，功能各异。功能上已可实现：传感器集成化，实现多种气体类型传感器互换、传感器失效检测报警、电池欠压提示、开机自检等功能。如何选用一款能满足自身需求、经济实惠、安全可靠，性价比高的燃气报警器来保障家人的生命已成为千万家庭需要考虑的问题。1.2 课题研究的主要内容本设计旨在制作一款对煤气、天然气等气体的泄漏具有高灵敏感知能力，当泄漏气体浓度达到预设值时能迅即发出声光报警，并在一定误差内具备温度实时显示功能，且具备对声光报警电路实现手动检测功能的高可靠、低误报，高性价比的家用煤气、天然气泄漏报警器。第二章 系统总体方案设计 2.1 系
12、统设计要求（1） 当所检测的气体达到预设报警点时，报警器开始报警，报警灯闪亮，蜂鸣器发出“B、B、B”的报警声，当检测的气体的浓度下降到报警点以下时，报警器则停止报警。（2） 指示灯闪烁周期和蜂鸣器报警周期在2秒左右。（3） 当周围环境可燃气体浓度降到响应阈值以下时，处于报警状态的探测器将自动恢复到正常工作状态。（4） 在4位LED数码管上对温度进行实时显示，分别为百位、十位、个位和小数点后一位（5） 可实现对声光报警电路的手动检测（6） 传感器灵敏度可调（7） 测量精度误差在0.5以内（本设计最大误差为0.0875） 2.2 任务分析为实现仪器结构简单，体积小，成本低，智能化等要求，可采用微
13、处理器AT89C51单片机作为核心芯片，充分利用了其高速数据处理能力的片内外设，满足上述要求，同时具备了高可靠、低误报的特点。根据设计要求、使用环境、成本等因素，可选用MQ-7型传感器。它的灵敏度适中，具有响应与恢复特性好，长期工作稳定，不易受环境影响及抗温度影响等特点。在传感器后续处理电路中可利用大电容充放电特性来产生一定的延时，使得传感器有足够的时间预热，以免产生误报警。为实现传感器的高灵敏度及其灵敏度可调性，滑动变阻器器与电压比较器LM138来实现。可增加手动检测功能，当按动按键时，若报警电路正常，则报警灯闪亮， 蜂鸣器发出“B、B、B”的报警声。温度显示精度误差要求可通过软件编程来实现
14、。 2.3 系统的方案设计该方案使用了AT89C51单片机作为控制核心，以气体传感器MQ-7作为气体检测元件，检测室内煤气、天然气的基本状态，并将气体浓度信号转换为电信号。 通过信号处理电路将有无气体泄漏两种状态转换成高低电平，并将此电平通过单片机I/O接口传入单片机，通过单片机编程控制由发光二极管、蜂鸣器等组成的声光报警电路的工作状态。室温显示部分通过DS18B20温度传感器，将室内温度值转换为16位二进制，通过单片机I/O接口传入单片机，并通过编程在七段数码管上显示出当前温度值。系统结构图见图 2-1。 单片机AT89C51主控模块气体检测声光报警温度检测4位七段数码管温度显示模块 图2-
15、1系统结构图(1)气体检测模块：主要有气体传感器以及LM358组成，其作用是将煤气、天然气的泄漏与否转换为利于单片机识别的高低电平，并将此信号传到单片机；(2)声光报警模块：由蜂鸣器和LED构成,其作用是当检测到有煤气、天然气泄漏时，发出声光报警信号，提醒用户有煤气、天然气泄漏，采取相应措施；(3)温度检测模块：由DS18B20温度传感器构成，DS18B20将检测到的温度值转换为二进制数，并传到单片机进行处理；(4)温度显示模块：主要由74LS245和4位七段数码管组成，其作用是显示当前温度值；(5)主控模块：即单片机AT89C51，其作用是根据气体检测模块输出的高低电平，控制声光报警模块的工作状态，并完成温度的采集及显示功能；(6)软件部分：软件部分主要通过软件编程控制主控模块，根据气体
