新型可燃性气体自动检测预警及智能控制系统设计
本文设计的新型可燃性气体自动检测预警及智能控制系统主要分为以下几个部分单片机主控电路、可燃性气体浓度检测模块、模数转换模块、分等级声光预警模块、液晶显示模块和按键调节电路。该系统主要实现对所处环境中可燃性气体浓度进行分等级预警的功能。当浓度值处于0ppm-15ppm之间时绿灯亮；15ppm-30ppm之间时黄灯亮；30ppm-60ppm之间时红灯亮；当大于60ppm时，蜂鸣器进行报警，报警一段时间后，若无人为处理，则启动相应的安全装置，排除险情，实现智能化控制。关键词 可燃性气体，自动检测，声光预警，智能控制
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的目的与意义 1
1.2 可燃性气体报警器的现状与发展 2
1.3 课题的研究内容 3
2 系统的总体方案设计 4
2.1 系统的工作原理 4
2.2 系统的结构 4
2.3 系统的主要技术指标 5
3 系统的硬件设计 6
3.1 可燃性气体传感器的选型 6
3.2 单片机的选型 10
3.3 系统硬件电路设计 14
3.4 系统硬件电路总原理图 22
4 系统的软件设计 23
4.1 主程序模块的设计 23
4.2 气体浓度信息采集模块的设计 25
4.3 液晶显示模块的设计 26
4.4 声光报警模块的设计 27
4.5 按键扫描模块的设计 29
5 调试运行 31
5.1 系统硬件电路的设计、焊接与调试 31
5.2 系统软件程序的调试运行 33
结论 34
致谢 35
参考文献 36
附录A 系统硬件原理图 37
附录B 系统软件流程图 38
附录C 完整程序代码 39
1 绪论
1.1 课题研究的目的与意义
1.1.1 研究目的
作为清洁能源的可燃性气体与社会生产生活息息相关。目前，可燃性气体的应用越来越 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
广泛，无论是在家庭用户中，还是在社会工业生产中，液化气、天然气和煤气等可燃性气体备受青睐。一方面，是因为“西气东输”工程使中国中东部大部分地区的燃气供用十分便利[1]；另一方面，这些燃气属于清洁能源，在燃烧的过程中不会产生太多的污染物，所以很多家庭和小型企业都会选择使用，这使得我国的燃气行业发展十分迅速。但是，这些燃气中均包含易燃易爆的气体成分，比如：烷类、烃类、醇类和氢气等[2]。更让人担忧的是，有些可燃性气体还包含一氧化碳和苯类等有毒有害的成分。这些可燃性气体极容易发生泄漏，只要储存设备密封性不好或者操作不当，在生产、运输和使用等各个环节都有可能发生泄漏事故。一旦发生泄漏，造成燃气的浪费自然不必多说，当空气中混有一定比例的可燃性气体时，只要出现明火，就会引发火灾、爆炸等重大事故，还有可能散发很多有毒有害的物质，这将严重威胁人们的生命财产安全。如天津爆炸事故给国家和社会造成的损失是极为惨重的。由此可见，研制一种可以实时监测空气中可燃性气体浓度并且能够及时发出预警信号、采取相应安全措施的检测报警系统是非常必要的。本课题要研究的是新型可燃性气体自动检测预警及智能控制系统，该系统可以实时监测所处环境中多种可燃性气体的浓度，并且能够在液晶显示器上显示出来，方便检测人员的观察，此外，它还可以根据检测到的浓度值将其划分为不同的浓度等级，并发出相应的声音和灯光预警信号。当可燃性气体的浓度值超过最高报警门限而又没有相关人员采取紧急措施时，系统将会自动打开安全防护装置，关闭电磁阀，打开排风扇，阻止燃气继续泄漏的同时，又进行排风换气，将室内的可燃性气体排出室外，从而实现智能化检测和控制，起到安全防范的作用。
1.1.2 研究意义
在我国，火灾发生的频率还是很高的，几乎每天都有发生，无论是工业生产中发生火灾还是家庭发生火灾，都会带来一定的生命财产损失，所以及时地监测预警、防止火灾发生是非常必要而有意义的。据有关调查显示，最近发生火灾的场所，大多数都没有安装可燃性气体报警装置。如果我们能够及时了解所处环境中可燃性气体的浓度信息，并提前准备好相应的安全防护装置，预防火灾的发生，就可以减少不必要的伤亡。因此，可燃性气体的检测和预警对于减少火灾事故及其损失具有重要的现实意义。
本课题研究的新型可燃性气体自动检测预警及智能控制系统，可以实时监测和显示空气中可燃性气体的浓度、并进行相应的声光预警，还能够迅速采取措施，降低可燃性气体浓度，从而减少中毒、火灾以及爆炸等安全隐患。所设计的系统可单独使用，也可作为火灾报警控制系统的一个组成部分，与烟雾、温度传感器等其他火灾探测产品一起使用，具有很高的实用性。
1.2 可燃性气体报警器的现状与发展
1.2.1 可燃性气体报警器的现状
由于人们越来越注重生活环境的安全性，加上政府相关政策的推动作用，早在上个世纪三十年代初期，国外便开始研发可燃性气体传感器，而且取得了突破性的进展，并逐渐走向实用。世界上最早研制出可燃性气体报警器的国家是日本[3]，他们生产的报警器在国际上都遥遥领先，其中使用的气体传感器在性能上均优于其他报警器中的传感器，不仅可靠性高，而且使用寿命长。正是由于广泛地使用可燃性气体报警器，日本的火灾事故才比较少。据有关统计，仅在19962002年期间，美国在气体传感器与报警器的使用上，年增长率高达30%左右。
20世纪70年代后期，我国才开始研制气体报警器，在时间上明显落后于国外。到了80年代，众多商家依旧没有掌握气体报警器的核心技术，主要还是依靠引进、模仿的方式来进行生产。90年代，中国进一步实行对外开放，使得国外一些先进技术开始传入国内，中国的防火领域也开始出现外国企业，这给我国的气体报警器产业提供了绝佳的发展机遇，使其得到快速发展。我国的气体报警器虽然在产品的性能、种类以及数量方面都有很大提升，但是与美、日等国家相比，在产品的性能与开发特色方面仍然落后十年左右。
随着科学技术的进步和生产工艺的改进，生产出的传感器体积越来越小，这使得可燃性气体报警器的集成度越来越高，微型化的体积不仅可以节约生产成本，也方便运输和安装。目前，市场上售卖的准确性高、稳定性强、安全可靠的人性化、智能化的可燃性气体报警器大多是从国外进口的，虽然在性能方面比国内的产品稍好一些，但其价格都比较昂贵，一般的用户不适合使用。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究的目的与意义 1
1.2 可燃性气体报警器的现状与发展 2
1.3 课题的研究内容 3
2 系统的总体方案设计 4
2.1 系统的工作原理 4
2.2 系统的结构 4
2.3 系统的主要技术指标 5
3 系统的硬件设计 6
3.1 可燃性气体传感器的选型 6
3.2 单片机的选型 10
3.3 系统硬件电路设计 14
3.4 系统硬件电路总原理图 22
4 系统的软件设计 23
4.1 主程序模块的设计 23
4.2 气体浓度信息采集模块的设计 25
4.3 液晶显示模块的设计 26
4.4 声光报警模块的设计 27
4.5 按键扫描模块的设计 29
5 调试运行 31
5.1 系统硬件电路的设计、焊接与调试 31
5.2 系统软件程序的调试运行 33
结论 34
致谢 35
参考文献 36
附录A 系统硬件原理图 37
附录B 系统软件流程图 38
附录C 完整程序代码 39
1 绪论
1.1 课题研究的目的与意义
1.1.1 研究目的
作为清洁能源的可燃性气体与社会生产生活息息相关。目前，可燃性气体的应用越来越 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
广泛，无论是在家庭用户中，还是在社会工业生产中，液化气、天然气和煤气等可燃性气体备受青睐。一方面，是因为“西气东输”工程使中国中东部大部分地区的燃气供用十分便利[1]；另一方面，这些燃气属于清洁能源，在燃烧的过程中不会产生太多的污染物，所以很多家庭和小型企业都会选择使用，这使得我国的燃气行业发展十分迅速。但是，这些燃气中均包含易燃易爆的气体成分，比如：烷类、烃类、醇类和氢气等[2]。更让人担忧的是，有些可燃性气体还包含一氧化碳和苯类等有毒有害的成分。这些可燃性气体极容易发生泄漏，只要储存设备密封性不好或者操作不当，在生产、运输和使用等各个环节都有可能发生泄漏事故。一旦发生泄漏，造成燃气的浪费自然不必多说，当空气中混有一定比例的可燃性气体时，只要出现明火，就会引发火灾、爆炸等重大事故，还有可能散发很多有毒有害的物质，这将严重威胁人们的生命财产安全。如天津爆炸事故给国家和社会造成的损失是极为惨重的。由此可见，研制一种可以实时监测空气中可燃性气体浓度并且能够及时发出预警信号、采取相应安全措施的检测报警系统是非常必要的。本课题要研究的是新型可燃性气体自动检测预警及智能控制系统，该系统可以实时监测所处环境中多种可燃性气体的浓度，并且能够在液晶显示器上显示出来，方便检测人员的观察，此外，它还可以根据检测到的浓度值将其划分为不同的浓度等级，并发出相应的声音和灯光预警信号。当可燃性气体的浓度值超过最高报警门限而又没有相关人员采取紧急措施时，系统将会自动打开安全防护装置，关闭电磁阀，打开排风扇，阻止燃气继续泄漏的同时，又进行排风换气，将室内的可燃性气体排出室外，从而实现智能化检测和控制，起到安全防范的作用。
1.1.2 研究意义
在我国，火灾发生的频率还是很高的，几乎每天都有发生，无论是工业生产中发生火灾还是家庭发生火灾，都会带来一定的生命财产损失，所以及时地监测预警、防止火灾发生是非常必要而有意义的。据有关调查显示，最近发生火灾的场所，大多数都没有安装可燃性气体报警装置。如果我们能够及时了解所处环境中可燃性气体的浓度信息，并提前准备好相应的安全防护装置，预防火灾的发生，就可以减少不必要的伤亡。因此，可燃性气体的检测和预警对于减少火灾事故及其损失具有重要的现实意义。
本课题研究的新型可燃性气体自动检测预警及智能控制系统，可以实时监测和显示空气中可燃性气体的浓度、并进行相应的声光预警，还能够迅速采取措施，降低可燃性气体浓度，从而减少中毒、火灾以及爆炸等安全隐患。所设计的系统可单独使用，也可作为火灾报警控制系统的一个组成部分，与烟雾、温度传感器等其他火灾探测产品一起使用，具有很高的实用性。
1.2 可燃性气体报警器的现状与发展
1.2.1 可燃性气体报警器的现状
由于人们越来越注重生活环境的安全性，加上政府相关政策的推动作用，早在上个世纪三十年代初期，国外便开始研发可燃性气体传感器，而且取得了突破性的进展，并逐渐走向实用。世界上最早研制出可燃性气体报警器的国家是日本[3]，他们生产的报警器在国际上都遥遥领先，其中使用的气体传感器在性能上均优于其他报警器中的传感器，不仅可靠性高，而且使用寿命长。正是由于广泛地使用可燃性气体报警器，日本的火灾事故才比较少。据有关统计，仅在19962002年期间，美国在气体传感器与报警器的使用上，年增长率高达30%左右。
20世纪70年代后期，我国才开始研制气体报警器，在时间上明显落后于国外。到了80年代，众多商家依旧没有掌握气体报警器的核心技术，主要还是依靠引进、模仿的方式来进行生产。90年代，中国进一步实行对外开放，使得国外一些先进技术开始传入国内，中国的防火领域也开始出现外国企业，这给我国的气体报警器产业提供了绝佳的发展机遇，使其得到快速发展。我国的气体报警器虽然在产品的性能、种类以及数量方面都有很大提升，但是与美、日等国家相比，在产品的性能与开发特色方面仍然落后十年左右。
随着科学技术的进步和生产工艺的改进，生产出的传感器体积越来越小，这使得可燃性气体报警器的集成度越来越高，微型化的体积不仅可以节约生产成本，也方便运输和安装。目前，市场上售卖的准确性高、稳定性强、安全可靠的人性化、智能化的可燃性气体报警器大多是从国外进口的，虽然在性能方面比国内的产品稍好一些，但其价格都比较昂贵，一般的用户不适合使用。
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