新型可燃性气体自动检测预警及智能控制系统设计(附件)
在如今这个城市建设飞速发展的时代，家用电器早已进入每家每户，电器种类繁多，功能齐全，但是如果各种家电同时使用就会增加用电量，引发火灾的可能性就会越大，为了进行预防和避免，可燃性气体报警器就显得尤为重要。在本次的毕业设计中用到的主要器件为STC89C51单片机芯片、DS18B20温度传感器、MQ-2烟雾传感器以及ADC0832芯片，与其他电器元件相结合，通过STC89C51单片机控制传感器对温度和可燃性气体的浓度进行实时监测，并通过数码管电路显示数值。同时单片机系统把检测到的温度值和可燃性气体浓度值进行处理，可以实现声光报警、自动通风换气等功能，从而实现对家用可燃性气体泄漏的控制。关键词 可燃性气体，报警器，STC89C51单片机，传感器
目 录
1 引言 1
1.1 选题背景与意义 1
1.2 国内外发展状况和趋势1
1.3 课题研究主要内容3
2 总体设计方案论述 4
3 硬件电路设计4
3.1 单片机控制电路 5
3.2 DS18B20温度电路 9
3.3 烟雾电路 10
3.4 强制控制和排风系统13
3.5 声光报警系统14
3.6 数码管显示电路15
3.7 按键电路16
4 软件电路设计17
5 硬件调试18
6 软件仿真19
结论 22
致谢 23
参考文献24
附录 源程序 25
1 引言
1．1 选题背景与意义
随着城市建设的不断发展，如今燃气已经取代了煤炭和木柴等传统燃料，成为了现代城市重要的基础设备。在现在的厨房中，一般用到的都是管道煤气，比如人工煤气、天然气、管道液化气等清洁能源。工业生产中，进行燃烧和合成工作时，用的燃料也都是天然气。这些气体虽然都属于清洁能源，是对环境很友好的能源，但是他们的主要成分都是一些易燃烧、易爆炸的物质[1]，主要含有甲烷、还有少量的乙烷、戊烷、丁烷以及硫化氢等物质，这些气体要是浓度过高，则会使人缺氧窒息，要是进行不完全燃烧，则会使人一氧化碳 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
中毒，危及生命[2]。在现在高层密集型住宅日益增加的时代，由可燃性气体的泄露而引发的火灾、爆炸、中毒[3、4]等事故的范围就会越来越广，从而导致因此而受伤的人数以及损失的财力物力也就会越来越多[5]。
如今的生活质量提高了，人们对于生活的舒适度和安逸度有了更高的要求，为满足人们各式各样需求的家用电器也在家庭中发挥着重要的作用。但是如果过多的家用电器同时使用会导致用电量过大，引发火灾等事故，好在人们的安全意识也在普遍加强，可燃性气体报警器也开始被广泛应用于各种场合。最开始的报警器是接触燃烧式家用燃气泄漏报警器，随着科学水平的不断提升，传感器的体型也变得越来越小，集成度越来越大，这样的改进使得气体检测仪器的体积也逐渐缩小，使它能够便于携带，也更加利于生产、运输及推广。在当今社会，人性化的安全检测以及报警系统显得更加重要，而我本次的主题就是新型可燃性气体自动检测预警及智能控制系统设计。
1．2 国内外发展状况和趋势
1.2.1 国外发展状况
从上世纪30年代起，人们的安全意识开始逐渐增强，并且对生活的舒适度有了更高的要求。那个时候的政府部门也开始注重安全，推出了一系列的法律法规，这样的举措使得传感器市场增长，与此同时气体传感器也开始被研制和开发，并且进展快速。日本是最早研究传感器的的国家，也是研究传感器技术较为成熟的国家，他的技术和性能方面都领先于其他的国家[6]。在当时政府和企业大力度的推广下，现在可燃性气体报警器在日本的普及率已经达到了89.8%，这个的举措使日本的燃气事故发生概率大大降低，确保了人们的生命财产安全。 美国在1996年～2002年这几年期间，气体传感器的产量增长迅速，平均每一年增长27%～30%[3]，美国近几年来研制的气体传感器有以下几个方面的：（1）寿命长，传感器的使用寿命可长达10年或更久的时间。（2）低功耗，现在全球的热潮是节能，降低功率消耗能够延长传感器的使用时间。（3）智能化、多功能化，在传感器系统中嵌入体积小而且又轻便的微处理器，与计算机技术相结合，使传感器能够实时监控故障的状况，还能进行校准。
1.2.2 国内发展状况
我国是从上世纪70年代初期加入研制可燃性气体报警器队伍的。在刚刚开始着手研制工作的时候，由于技术有限，生产水平十分落后，生产的传感器应用范围比较小，而且作用和功能都比较单一。在后来跟发达国家了技术知识之后，我国传感器生产的型号变多了，品种和种类也变得较为齐全，应用范围也由单一的炼油系统扩展到危险性作业环境，各种类型报警器的产品数量也在不断地增加[3]。但是，由于我国的科研技术水平以及创新开发的能力还是远远落后于美国、日本等发达国家，所以我国生产的传感器仍然存在种类不全、品质不好、技术落后等问题。如今，我们国家在传感器方面的需求，尤其是性能好、高端的传感器严重依然十分依赖进口，国产传感器缺口巨大，先进的传感器技术和生产工艺都是由国外引进，然后进行详细研究和自主开发，逐渐形成自己的特色。
目前我国的传感器市场中，由国外进口的传感器数量占总市场的80%，仅有10%的传感器芯片是由我国自己生产研发的，其余大部分还是依赖于进口。在现在的传感器市场上，那些响应速度快并且安全性能高的可燃气体报警器大多都是由国外进口的，这些传感器的价格不仅昂贵，而且都不适用于普通家庭。
1.2.3 可燃性气体报警器发展趋势
随着可燃性气体报警器的功能和作用越来越完善，它在各种事故处置中的应用也越来越多了，适用于各行各业的可燃性气体报警器也纷纷问世，国外对新的气敏材料和气体传感器也进行了很多研究。下面介绍今后可燃性气体报警器的发展趋势：
（1）开发新的气敏材料[7]。
（2）研制和开发微型化传感器，传统的传感器体积较大，在保留其传统设计的基础上，加入微机械加工技术，向微型结构方向发展，使得传感器的体积减小，制作的成本降低，性价比变得更高。
目 录
1 引言 1
1.1 选题背景与意义 1
1.2 国内外发展状况和趋势1
1.3 课题研究主要内容3
2 总体设计方案论述 4
3 硬件电路设计4
3.1 单片机控制电路 5
3.2 DS18B20温度电路 9
3.3 烟雾电路 10
3.4 强制控制和排风系统13
3.5 声光报警系统14
3.6 数码管显示电路15
3.7 按键电路16
4 软件电路设计17
5 硬件调试18
6 软件仿真19
结论 22
致谢 23
参考文献24
附录 源程序 25
1 引言
1．1 选题背景与意义
随着城市建设的不断发展，如今燃气已经取代了煤炭和木柴等传统燃料，成为了现代城市重要的基础设备。在现在的厨房中，一般用到的都是管道煤气，比如人工煤气、天然气、管道液化气等清洁能源。工业生产中，进行燃烧和合成工作时，用的燃料也都是天然气。这些气体虽然都属于清洁能源，是对环境很友好的能源，但是他们的主要成分都是一些易燃烧、易爆炸的物质[1]，主要含有甲烷、还有少量的乙烷、戊烷、丁烷以及硫化氢等物质，这些气体要是浓度过高，则会使人缺氧窒息，要是进行不完全燃烧，则会使人一氧化碳 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
中毒，危及生命[2]。在现在高层密集型住宅日益增加的时代，由可燃性气体的泄露而引发的火灾、爆炸、中毒[3、4]等事故的范围就会越来越广，从而导致因此而受伤的人数以及损失的财力物力也就会越来越多[5]。
如今的生活质量提高了，人们对于生活的舒适度和安逸度有了更高的要求，为满足人们各式各样需求的家用电器也在家庭中发挥着重要的作用。但是如果过多的家用电器同时使用会导致用电量过大，引发火灾等事故，好在人们的安全意识也在普遍加强，可燃性气体报警器也开始被广泛应用于各种场合。最开始的报警器是接触燃烧式家用燃气泄漏报警器，随着科学水平的不断提升，传感器的体型也变得越来越小，集成度越来越大，这样的改进使得气体检测仪器的体积也逐渐缩小，使它能够便于携带，也更加利于生产、运输及推广。在当今社会，人性化的安全检测以及报警系统显得更加重要，而我本次的主题就是新型可燃性气体自动检测预警及智能控制系统设计。
1．2 国内外发展状况和趋势
1.2.1 国外发展状况
从上世纪30年代起，人们的安全意识开始逐渐增强，并且对生活的舒适度有了更高的要求。那个时候的政府部门也开始注重安全，推出了一系列的法律法规，这样的举措使得传感器市场增长，与此同时气体传感器也开始被研制和开发，并且进展快速。日本是最早研究传感器的的国家，也是研究传感器技术较为成熟的国家，他的技术和性能方面都领先于其他的国家[6]。在当时政府和企业大力度的推广下，现在可燃性气体报警器在日本的普及率已经达到了89.8%，这个的举措使日本的燃气事故发生概率大大降低，确保了人们的生命财产安全。 美国在1996年～2002年这几年期间，气体传感器的产量增长迅速，平均每一年增长27%～30%[3]，美国近几年来研制的气体传感器有以下几个方面的：（1）寿命长，传感器的使用寿命可长达10年或更久的时间。（2）低功耗，现在全球的热潮是节能，降低功率消耗能够延长传感器的使用时间。（3）智能化、多功能化，在传感器系统中嵌入体积小而且又轻便的微处理器，与计算机技术相结合，使传感器能够实时监控故障的状况，还能进行校准。
1.2.2 国内发展状况
我国是从上世纪70年代初期加入研制可燃性气体报警器队伍的。在刚刚开始着手研制工作的时候，由于技术有限，生产水平十分落后，生产的传感器应用范围比较小，而且作用和功能都比较单一。在后来跟发达国家了技术知识之后，我国传感器生产的型号变多了，品种和种类也变得较为齐全，应用范围也由单一的炼油系统扩展到危险性作业环境，各种类型报警器的产品数量也在不断地增加[3]。但是，由于我国的科研技术水平以及创新开发的能力还是远远落后于美国、日本等发达国家，所以我国生产的传感器仍然存在种类不全、品质不好、技术落后等问题。如今，我们国家在传感器方面的需求，尤其是性能好、高端的传感器严重依然十分依赖进口，国产传感器缺口巨大，先进的传感器技术和生产工艺都是由国外引进，然后进行详细研究和自主开发，逐渐形成自己的特色。
目前我国的传感器市场中，由国外进口的传感器数量占总市场的80%，仅有10%的传感器芯片是由我国自己生产研发的，其余大部分还是依赖于进口。在现在的传感器市场上，那些响应速度快并且安全性能高的可燃气体报警器大多都是由国外进口的，这些传感器的价格不仅昂贵，而且都不适用于普通家庭。
1.2.3 可燃性气体报警器发展趋势
随着可燃性气体报警器的功能和作用越来越完善，它在各种事故处置中的应用也越来越多了，适用于各行各业的可燃性气体报警器也纷纷问世，国外对新的气敏材料和气体传感器也进行了很多研究。下面介绍今后可燃性气体报警器的发展趋势：
（1）开发新的气敏材料[7]。
（2）研制和开发微型化传感器，传统的传感器体积较大，在保留其传统设计的基础上，加入微机械加工技术，向微型结构方向发展，使得传感器的体积减小，制作的成本降低，性价比变得更高。
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