基于单片机的煤气检漏仪设计【字数：10099】
摘 要煤气主要的成分是一氧化碳（CO），CO的泄漏或超标排放都会对环境造成严重的危害，甚至会对人的健康产生影响。针对这样的问题，需要有检测装置实时检测CO的浓度，以达到控制的作用。本设计使用STC89C51单片机作为处理器，检测前端采用MQ-5气体传感器，采集的数据经过ADC0832转换成数字信号，然后传输给单片机处理，最后在LCD1602上实时显示CO气体浓度值，通过按键设定报警阀值，若当前气体浓度超过阀值则报警。测试结果表明该系统的检漏功能比较可靠。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2研究现状 1
1.3本章小结 2
第二章 系统硬件设计 3
2.1整体设计 3
2.2硬件电路 4
2.3STC89C51简介 5
2.4气体传感器模块 5
2.5ADC模数转换模块 7
2.6液晶显示模块 8
2.7声光报警模块 9
2.8按键控制模块 10
2.9本章小结 11
第三章 系统软件设计 12
3.1开发与仿真软件 12
3.2主程序流程及设计 12
3.3气体浓度读取 13
3.4阀值读写设定 13
3.6按键子程序设计 16
3.7本章小结 17
第四章 系统调试与结果分析 19
4.1程序调试 19
4.2程序烧写 19
4.3测试分析 19
结束语 27
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1研究背景及意义
煤气和天然气是现代家庭的主要生活能源，煤气中最主要的成分是一氧化碳气体（CO），而CO是易燃有毒气体，它没有颜色没有气味，人在不知情的情况下吸入过量的CO会有危险。CO进入人的身体里面后，会与血红蛋白结合，渐渐地氧气与血红蛋白的结合就会变少，高浓度的CO可引起急性中毒，中毒者常出现脉弱，呼吸变慢等反应，最后衰竭致死[1]。慢性一氧化碳中毒者会经常性地头发昏，感觉身体不 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
适，记忆力也会随之下降，还会引起其他功能障碍，严重者甚至会发生死亡[2]。由此可见，家庭煤气泄漏会严重危害人体健康，所以煤气自动检测控制装置在智能家居的应用上是十分有必要的。
另一方面，CO是非充分燃烧中产生的最主要的污染物之一，对环境的污染严重。大气中的CO主要产生于工厂矿场、交通运输、燃放烟花爆竹等。城市大气中86%的一氧化碳由汽车排出。开启暖气系统时也排放一氧化碳。一氧化碳还来自燃煤的工业生产,燃煤时氧气越少，非充分燃烧产生的一氧化碳越多。煤气、水煤气的加工、炼焦过程中也有一氧化碳产生排放[3]。汽车尾气排放需要遵循国家标准，尾气排放达标已经成为机动车年审中必须满足的一项硬性指标，那么汽车尾气排放处就需要安装尾气检测装置以便监测并设法控制尾气污染。对于工厂的废气排放也需要相应的气体检测装置进行监测。
1.2研究现状
与煤气检测类似地，可燃性气体的检测和报警应用十分广泛，相关的产品在国外比较多，也比较成熟。日本最早发明了燃气报警器，研制的气体探测器性能优越，稳定可靠，水平在国际上也是比较高的。
气体检漏报警器在目前市面上已经很普遍了，我国最早开始对它进行研究是在70年代初期，生产的种类比较齐全，应用场景多样化，功能也是比较多的，既有危险作业环境，又有家庭生活环境等。我国的传感器技术不是很先进，为了追求更好的系统性能和检测精度，于是引进国外先进的传感器技术，学习它们的先进之处，再慢慢地加入自己的的特色。近年来，在气体选择性和产品稳定性上也有很大进步[4]。
检漏仪指的是体积较小的，方便携带的，采用碱性电池或可充电电池供电的气体检测报警装置。检漏仪的主要功能就是检测燃气管道的泄漏情况，实时显示周围的燃气浓度，如果出现燃气泄漏的情况，浓度值就会迅速上升，超标后检漏仪便会触发声光报警，提醒检测人员采取相应的保护措施，避免事故发生。
市面上现有的煤气检漏装置多采用智能芯片作为核心处理器,再扩展出其他功能模块，煤气采集模块、显示模块、报警模块、A/D转换模块（有的芯片中内置A/D），功能简易，扩展方便，实时控制。可以选用51系列单片机，它体积较小、成本低廉，适合做简单的控制,它能够实现对煤气泄漏的实时监测，具有声光报警功能，还能使用继电器控制大电器件，例如检测到浓度超标后，可以关闭总阀门，或者可以打开排气风扇。也可采用AVR系列单片机，相应的功能更加齐全，处理速度更加快，功耗也比较低。煤气检测模块用的是MQ系列气体传感器，能够将气体浓度信号转化成电信号以便进一步处理。也可以再加入无线通信技术实现远程通信与控制，全球移动通信系统（GSM ）是一种数字移动电话系统,使用比较广泛，可以选择合适的GSM模块做通信电路，以外接的方式连接 SIM 卡，由天线连接器连接外部天线。显示模块可以用液晶，将转化后的气体浓度数值在上面显示，报警模块可由蜂鸣器、灯光的组合构成。
1.3本章小结
煤气泄漏的危害需要引起人们足够的重视，汽车尾气的排放也要遵循一定标准，减少大气污染，所以煤气检漏仪的应用占有一定的重要地位。目前运用于可燃气体检测报警的技术已经比较成熟了，虽然我国的传感器技术还没有达到国际领先水平，但是可以引进国外的先进技术，再继续研究开发。本设计针对体积较小的，方便携带的检漏仪，达到显示气体浓度，超标报警的功能。 第二章 系统硬件设计
2.1整体设计
煤气检漏仪利用相关可燃气体传感器对家中煤气管道进行实时采集，将煤气浓度值显示在终端。加入两个按键，可以设定一个气体浓度阀值，阀值也显示出来，单片机将实时气体浓度值和阀值比较，如果对比结果超出设定的气体浓度上限，报警系统就会发出声光警报提示,提醒人采取适当的措施。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2研究现状 1
1.3本章小结 2
第二章 系统硬件设计 3
2.1整体设计 3
2.2硬件电路 4
2.3STC89C51简介 5
2.4气体传感器模块 5
2.5ADC模数转换模块 7
2.6液晶显示模块 8
2.7声光报警模块 9
2.8按键控制模块 10
2.9本章小结 11
第三章 系统软件设计 12
3.1开发与仿真软件 12
3.2主程序流程及设计 12
3.3气体浓度读取 13
3.4阀值读写设定 13
3.6按键子程序设计 16
3.7本章小结 17
第四章 系统调试与结果分析 19
4.1程序调试 19
4.2程序烧写 19
4.3测试分析 19
结束语 27
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1研究背景及意义
煤气和天然气是现代家庭的主要生活能源，煤气中最主要的成分是一氧化碳气体（CO），而CO是易燃有毒气体，它没有颜色没有气味，人在不知情的情况下吸入过量的CO会有危险。CO进入人的身体里面后，会与血红蛋白结合，渐渐地氧气与血红蛋白的结合就会变少，高浓度的CO可引起急性中毒，中毒者常出现脉弱，呼吸变慢等反应，最后衰竭致死[1]。慢性一氧化碳中毒者会经常性地头发昏，感觉身体不 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
适，记忆力也会随之下降，还会引起其他功能障碍，严重者甚至会发生死亡[2]。由此可见，家庭煤气泄漏会严重危害人体健康，所以煤气自动检测控制装置在智能家居的应用上是十分有必要的。
另一方面，CO是非充分燃烧中产生的最主要的污染物之一，对环境的污染严重。大气中的CO主要产生于工厂矿场、交通运输、燃放烟花爆竹等。城市大气中86%的一氧化碳由汽车排出。开启暖气系统时也排放一氧化碳。一氧化碳还来自燃煤的工业生产,燃煤时氧气越少，非充分燃烧产生的一氧化碳越多。煤气、水煤气的加工、炼焦过程中也有一氧化碳产生排放[3]。汽车尾气排放需要遵循国家标准，尾气排放达标已经成为机动车年审中必须满足的一项硬性指标，那么汽车尾气排放处就需要安装尾气检测装置以便监测并设法控制尾气污染。对于工厂的废气排放也需要相应的气体检测装置进行监测。
1.2研究现状
与煤气检测类似地，可燃性气体的检测和报警应用十分广泛，相关的产品在国外比较多，也比较成熟。日本最早发明了燃气报警器，研制的气体探测器性能优越，稳定可靠，水平在国际上也是比较高的。
气体检漏报警器在目前市面上已经很普遍了，我国最早开始对它进行研究是在70年代初期，生产的种类比较齐全，应用场景多样化，功能也是比较多的，既有危险作业环境，又有家庭生活环境等。我国的传感器技术不是很先进，为了追求更好的系统性能和检测精度，于是引进国外先进的传感器技术，学习它们的先进之处，再慢慢地加入自己的的特色。近年来，在气体选择性和产品稳定性上也有很大进步[4]。
检漏仪指的是体积较小的，方便携带的，采用碱性电池或可充电电池供电的气体检测报警装置。检漏仪的主要功能就是检测燃气管道的泄漏情况，实时显示周围的燃气浓度，如果出现燃气泄漏的情况，浓度值就会迅速上升，超标后检漏仪便会触发声光报警，提醒检测人员采取相应的保护措施，避免事故发生。
市面上现有的煤气检漏装置多采用智能芯片作为核心处理器,再扩展出其他功能模块，煤气采集模块、显示模块、报警模块、A/D转换模块（有的芯片中内置A/D），功能简易，扩展方便，实时控制。可以选用51系列单片机，它体积较小、成本低廉，适合做简单的控制,它能够实现对煤气泄漏的实时监测，具有声光报警功能，还能使用继电器控制大电器件，例如检测到浓度超标后，可以关闭总阀门，或者可以打开排气风扇。也可采用AVR系列单片机，相应的功能更加齐全，处理速度更加快，功耗也比较低。煤气检测模块用的是MQ系列气体传感器，能够将气体浓度信号转化成电信号以便进一步处理。也可以再加入无线通信技术实现远程通信与控制，全球移动通信系统（GSM ）是一种数字移动电话系统,使用比较广泛，可以选择合适的GSM模块做通信电路，以外接的方式连接 SIM 卡，由天线连接器连接外部天线。显示模块可以用液晶，将转化后的气体浓度数值在上面显示，报警模块可由蜂鸣器、灯光的组合构成。
1.3本章小结
煤气泄漏的危害需要引起人们足够的重视，汽车尾气的排放也要遵循一定标准，减少大气污染，所以煤气检漏仪的应用占有一定的重要地位。目前运用于可燃气体检测报警的技术已经比较成熟了，虽然我国的传感器技术还没有达到国际领先水平，但是可以引进国外的先进技术，再继续研究开发。本设计针对体积较小的，方便携带的检漏仪，达到显示气体浓度，超标报警的功能。 第二章 系统硬件设计
2.1整体设计
煤气检漏仪利用相关可燃气体传感器对家中煤气管道进行实时采集，将煤气浓度值显示在终端。加入两个按键，可以设定一个气体浓度阀值，阀值也显示出来，单片机将实时气体浓度值和阀值比较，如果对比结果超出设定的气体浓度上限，报警系统就会发出声光警报提示,提醒人采取适当的措施。
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