单片机的煤气泄漏报警器设计
目 录
1. 绪论 1
1.1 课题的研究背景 1
1.2 课题研究的现状及主要内容 1
2. 煤气泄漏报警器的总体结构设计 3
2.1系统设计因素 3
2.2 煤气报警器总体结构设 3
3.煤气泄漏报警器的硬件设计 5
3.1 主控模块电路设计 5
3.2 键盘模块设计 6
3.3显示模块设计 7
3.4 GSM模块设计 8
3.5 煤气检测电路的设计 9
3.6实时时钟电路的设计 11
4. 煤气泄漏报警器的软件设计 12
4.1 键盘输入程序设计 15
4.2 GSM模块程序设计 16
4.3 显示输出程序设计 17
4.4数模转换程序设计 18
4.5 DS1302程序设计 19
4.6 Protues仿真设计 20
5. 系统的调试 22
5.1系统的软件调试 22
5.2系统的硬件调试 23
5.3 系统调试中问题 23
6. 总结 25
6.1课题设计总结 25
6.2 存在的不足及发展方向 25
参考文献 26
致谢 27
附录 28
附录一 系统硬件电路图 28
附录二简易煤气泄漏报警器实物图 29
绪论
1.1 课题的研究背景
随着当今社会物质文化的不断提高，人们的生活水平日益改善，煤气便是其中一种便利品，它可以说是在现代家庭中扮演不可替代的作用，但是，同时大家也知道煤气有毒，生活中稍微不留意就轻易造成煤气泄漏，煤气泄漏的后果就是轻者让人头疼头晕，重者让人昏厥甚至窒息身亡。统计表明，全球每年因为煤气中毒而致命的人数数百万，并且该数字还有逐年加大的趋势。所以基于这种危害性，就迫切需要
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有一种检测手段，能及时灵敏的检测空气中煤气的浓度，当浓度超标时，做出相应的反应。
煤气检测的作用是如此的大，并且煤气检测传感器也是多如牛毛，林林总总，使用起来也是及其方便。在我们的身边，单片机被广泛使用到各个领域，大到军用小到民用，单片机无时无刻不出现在我们周围。
1.2 课题研究的现状及主要内容
随着生活需求的提高、人们生活水平日益提高的当下，煤气的使用已经成为日常不可或缺的燃料。同时，当人们认识到煤气的危害以来，整个社会对煤气的检测水平要求越来越高，越来越严苛，这也促使了煤气的检测手段越来越多样化，煤气检测传感器的创新精神层出不穷。从半导体传感器开始，到后来的催化燃烧传感器再到如今的电化学传感器，科学技术日新月异。
本课题为顺应煤气泄漏报警器的发展趋势，提出了基于单片机进行煤气泄漏报警器的设计，研究。本课题主要任务是使用浓度传感器、时钟芯片、单片机、蜂鸣器等部件制作出一个可用LCD液晶屏显示时间日期、浓度的煤气泄漏报警器。为达到煤气泄漏报警器的任务要求，本文规分析了系统结构并提出了设计方案。接着介绍了电路原理、软件编程的实现以及系统调试等内容，整个系统主要围绕硬件设计与软件设计展开的。主要内容包括如下内容：
（1）硬件电路包括：单片机的外围电路，数模转换电路，浓度测量电路，按键输入电路，显示模块电路，报警等电路。
（2）软件设计包括：初始化子程序、定时中断子程序、键盘输入子程序、存储子程序、显示子程序等。程序用C语言编写，主要采用自顶向下，模块化分层设计。
3）系统调试部分：硬件调试以原理图为基础，检查电路板实物的接线及焊接是否正确；软件调试先检查设计原理图的仿真运行，在Protues中进行修改调试，其程序在Keil4中进行编译调试。在总体调试过程中，原理图的仿真与程序的编译工作需要同时进行，两者需要相互协调实现功能。
煤气泄漏报警器的总体结构设计
市面上的煤气泄漏报警器越来越多，制造的技术和工艺也各不相同，所以，在设计煤气报警器的实现方案时不但要考虑其功能，而且要考虑到各种系统设计因素，如硬件结构要易于实现，性价比要高等。在软件设计时，首先编写各功能模块的子程序，在主程序中调用各功能子程序，最后与仿真软件相结合实现煤气泄漏报警器的功能。
2.1系统设计因素
在进行煤气泄漏报警系统的设计时，需要考虑到这些因素，如该选用何种型号的单片机，性能如何让其可靠并稳定，怎么节约成本和降低功耗等，让它们在本设计中协调稳定的运行，这些问题都是设计初期需要考虑的。
单片机的选择：整个系统的核心控制部分是单片机组成的。合理地选到适合的单片机关系到系统能否能成功实现。适合的单片机将确保整个系统的稳定运行。
条件限制：本课题是基于单片机的煤气泄漏报警器设计，它的所有功能都集成在一块小小的电路板上，故而选择元器件的时候，需要考虑到尺寸的大小。因此设计时选用合适的元器件是至关重要的，模块之间的布局需要合理安排；在满足系统性能可靠的前提下进行成本的限制，以达到在成本和性能间的平衡。
设计成本：成本是不可忽视的一个因素。本个系统设计成本太低，必定会影响系统的功能以及系统的稳定；而太高成本的设计，则没有了明显的性价比优势，那将影响本课题研究的价值。
2.2 煤气报警器总体结构设计
本课题的是利用单片机的检测与控制技术，设计出一款检测煤气泄漏，并报警的装置。它需要具有反应灵敏，显示准确并且当煤气浓度超标时，能及时的发出警报声，同时还有显示日历的功能。
根据以上设计要求和设计因素，本设计中的所有模块，如图21结构图所示。
1. 绪论 1
1.1 课题的研究背景 1
1.2 课题研究的现状及主要内容 1
2. 煤气泄漏报警器的总体结构设计 3
2.1系统设计因素 3
2.2 煤气报警器总体结构设 3
3.煤气泄漏报警器的硬件设计 5
3.1 主控模块电路设计 5
3.2 键盘模块设计 6
3.3显示模块设计 7
3.4 GSM模块设计 8
3.5 煤气检测电路的设计 9
3.6实时时钟电路的设计 11
4. 煤气泄漏报警器的软件设计 12
4.1 键盘输入程序设计 15
4.2 GSM模块程序设计 16
4.3 显示输出程序设计 17
4.4数模转换程序设计 18
4.5 DS1302程序设计 19
4.6 Protues仿真设计 20
5. 系统的调试 22
5.1系统的软件调试 22
5.2系统的硬件调试 23
5.3 系统调试中问题 23
6. 总结 25
6.1课题设计总结 25
6.2 存在的不足及发展方向 25
参考文献 26
致谢 27
附录 28
附录一 系统硬件电路图 28
附录二简易煤气泄漏报警器实物图 29
绪论
1.1 课题的研究背景
随着当今社会物质文化的不断提高，人们的生活水平日益改善，煤气便是其中一种便利品，它可以说是在现代家庭中扮演不可替代的作用，但是，同时大家也知道煤气有毒，生活中稍微不留意就轻易造成煤气泄漏，煤气泄漏的后果就是轻者让人头疼头晕，重者让人昏厥甚至窒息身亡。统计表明，全球每年因为煤气中毒而致命的人数数百万，并且该数字还有逐年加大的趋势。所以基于这种危害性，就迫切需要
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有一种检测手段，能及时灵敏的检测空气中煤气的浓度，当浓度超标时，做出相应的反应。
煤气检测的作用是如此的大，并且煤气检测传感器也是多如牛毛，林林总总，使用起来也是及其方便。在我们的身边，单片机被广泛使用到各个领域，大到军用小到民用，单片机无时无刻不出现在我们周围。
1.2 课题研究的现状及主要内容
随着生活需求的提高、人们生活水平日益提高的当下，煤气的使用已经成为日常不可或缺的燃料。同时，当人们认识到煤气的危害以来，整个社会对煤气的检测水平要求越来越高，越来越严苛，这也促使了煤气的检测手段越来越多样化，煤气检测传感器的创新精神层出不穷。从半导体传感器开始，到后来的催化燃烧传感器再到如今的电化学传感器，科学技术日新月异。
本课题为顺应煤气泄漏报警器的发展趋势，提出了基于单片机进行煤气泄漏报警器的设计，研究。本课题主要任务是使用浓度传感器、时钟芯片、单片机、蜂鸣器等部件制作出一个可用LCD液晶屏显示时间日期、浓度的煤气泄漏报警器。为达到煤气泄漏报警器的任务要求，本文规分析了系统结构并提出了设计方案。接着介绍了电路原理、软件编程的实现以及系统调试等内容，整个系统主要围绕硬件设计与软件设计展开的。主要内容包括如下内容：
（1）硬件电路包括：单片机的外围电路，数模转换电路，浓度测量电路，按键输入电路，显示模块电路，报警等电路。
（2）软件设计包括：初始化子程序、定时中断子程序、键盘输入子程序、存储子程序、显示子程序等。程序用C语言编写，主要采用自顶向下，模块化分层设计。
3）系统调试部分：硬件调试以原理图为基础，检查电路板实物的接线及焊接是否正确；软件调试先检查设计原理图的仿真运行，在Protues中进行修改调试，其程序在Keil4中进行编译调试。在总体调试过程中，原理图的仿真与程序的编译工作需要同时进行，两者需要相互协调实现功能。
煤气泄漏报警器的总体结构设计
市面上的煤气泄漏报警器越来越多，制造的技术和工艺也各不相同，所以，在设计煤气报警器的实现方案时不但要考虑其功能，而且要考虑到各种系统设计因素，如硬件结构要易于实现，性价比要高等。在软件设计时，首先编写各功能模块的子程序，在主程序中调用各功能子程序，最后与仿真软件相结合实现煤气泄漏报警器的功能。
2.1系统设计因素
在进行煤气泄漏报警系统的设计时，需要考虑到这些因素，如该选用何种型号的单片机，性能如何让其可靠并稳定，怎么节约成本和降低功耗等，让它们在本设计中协调稳定的运行，这些问题都是设计初期需要考虑的。
单片机的选择：整个系统的核心控制部分是单片机组成的。合理地选到适合的单片机关系到系统能否能成功实现。适合的单片机将确保整个系统的稳定运行。
条件限制：本课题是基于单片机的煤气泄漏报警器设计，它的所有功能都集成在一块小小的电路板上，故而选择元器件的时候，需要考虑到尺寸的大小。因此设计时选用合适的元器件是至关重要的，模块之间的布局需要合理安排；在满足系统性能可靠的前提下进行成本的限制，以达到在成本和性能间的平衡。
设计成本：成本是不可忽视的一个因素。本个系统设计成本太低，必定会影响系统的功能以及系统的稳定；而太高成本的设计，则没有了明显的性价比优势，那将影响本课题研究的价值。
2.2 煤气报警器总体结构设计
本课题的是利用单片机的检测与控制技术，设计出一款检测煤气泄漏，并报警的装置。它需要具有反应灵敏，显示准确并且当煤气浓度超标时，能及时的发出警报声，同时还有显示日历的功能。
根据以上设计要求和设计因素，本设计中的所有模块，如图21结构图所示。
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