单片机的煤气报警器硬件系统设计(附件)
基于单片机STC89C52的煤气报警器主要由信号采集、信号处理、信号报警三部分组成。煤气报警器采用MQ-5气敏传感器采集气体信号，将采集的浓度与预设的浓度进行比较，并将采集信号送到主控器件STC89C52单片机内，驱动单片机判断是否进行报警信号的处理以及发送。该煤气报警器不仅可以满足煤气检测和声光报警等基本功能，同时还设计了远程网络报警系统，能及时将报警信号发送到报警主机，另外还添加了电磁阀控制和排气扇电路。设计出来的煤气报警器更加地智能化和多样化，更符合家庭的使用。关键词煤气泄漏，MQ-5，STC89C52，报警器系统，智能化
目 录
1 绪论 1
1.1课题背景及意义 1
1.2 国内外发展现状 1
1.3 课题研究内容 2
2 系统总体设计方案 3
2.1 煤气报警器的设计思路 3
2.2 系统原理及元器件选择 3
2.3 系统控制结构图 4
3 单元电路设计 5
3.1 电源模块的设计 5
3.2 主控模块的设计 7
3.3 气体检测模块的设计 12
3.4 模数转换模块设计 14
3.5 显示模块的设计 16
3.6 声光报警模块的设计 18
3.7 GSM远程短信报警模块的设计 19
3.8 外联电路模块设计 21
3.9 按键电路模块的设计 22
4 系统调试 23
4.1 硬件调试 23
4.2 软件调试 24
4.3 整体调试 24
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
附录 煤气报警器原理图 29
1 绪论
1.1课题背景及意义
煤气作为一种家庭日常生活经常使用的能源，给居民带来了极大的便利。人们在日常生活中不可避免地会使用CO2、甲烷等可燃气体。这些可燃气体由于自身不稳定的特性，一旦发生泄漏，就会造成无法想象的破坏。故家庭煤气报警器作为一种实时监测煤气泄露的仪器，应该投入到每一个使用煤气的家庭中去。根据相关调查，煤气 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
报警器可以将煤气泄漏风险降低到5％以下。煤气报警器作为一种能监测煤气泄露的产品，具有以下优点：
（1）成本较为低廉，但却能够保证煤气事故的发生。
（2）操作简单，只要安置在合适位置，即能实时对煤气和烟雾进行监测和报警。
煤气报警器是检测气体成分、浓度的设备，可对煤气进行持续监测。一旦煤气浓度超过预设的浓度，便可以发出报警信号，并且更加智能化和多样化的煤气报警器还能实现自动开启和关闭煤气管道阀门和及时排风等功能，使住户防患于未然。由于单片机的持续发展，现在的煤气报警器都能满足精确度、灵敏度和稳定度等技术要求。通过分析总结现阶段煤气报警器，设计出一款以单片机为核心控制的智能化煤气报警器，从而保障居民生活。
1.2国内外发展现状
煤气报警器主要有四类：
（1）煤气检测仪
（2）煤气报警控制器
（3）煤气探测器
（4）家用煤气报警器
家用煤气报警器是家庭中经常使用的报警器，常安装在厨房等位置对煤气管道进行监测。一旦遇煤气泄漏，报警器就会发出警报，并可以显示煤气的浓度值。有的煤气报警器还具有可以自动关闭阀门和打开排气系统的功能。现在的煤气报警器已经变得多样化和智能化。以往的只能满足基本的实时检测煤气浓度并显示浓度的煤气报警器已经基本被淘汰。现在的报警器通常带有网络报警系统，及时将报警信号通知出去，这样即使家里面没有人，也能够立即通知到住户。
在应用方面，通过安装气敏原件传感器，该传感器通常作用于泄漏气体的收集和检测，无论是工厂还是居民家庭里，都能看到它的身影。包含气体检测探针，信息传输和控制，以及报警监控和分析系统[2]。广泛应用在单片机、传感器集成、数据传输系统等方面。在国外。煤气报警器已经成为非常成熟的产品。历史上最早发明煤气泄漏报警器的国家是日本，其历史超过50年。无论是在开发气体敏感元件，还是在煤气报警器的检测性能方面，日本人都走在国际前沿。正是政府的重视以及居民的安全保护意识性，才使得在日本很少发生煤气现象，因煤气泄漏而引发的火灾、爆炸、人员伤亡等重大事故也远远低于美国等发达国家。在本国应用方面,早在1980年,日本就制定了相关规定，在公寓、企业、以及居民住宅区必须安装瓦斯泄漏报警器在公寓。1986年，日本制定了安全器具普及推广的政策[4]。而美国也有立法规定公司、公寓以及工厂必须安装煤气泄漏报警器。
国外的煤气报警器发展迅速，普及度极高。第一方面是居民普遍具有较高的安全和自我保护意识，对安全、稳定的居住环境有着更高的需求；另一方面是由于国外政府对于煤气泄露的重视，通过制定法律法规来强调煤气报警器的必要性，从而能够刺激市场和企业去开发并投入使用。因而，国外煤气报警器技术一直走在最前沿。
在国内，煤气报警器的研发相对较晚。在研发芯片的企业数量、及市场推广上，使得国内煤气报警器长期处于落后状态，特别是在产品开发更缺乏创新性。近几年，随着中国的加工业及制造业突飞猛进，并且主动和国外在该方面的技术问题上进行了交流，使得国内传感器的开发制造方面的条件逐渐向发达国家靠拢。另外由于每年的煤气泄漏造成的重大灾难，关于煤气泄露的安全立法不仅是政府急需解决的问题，也越来越引起国民的担忧和重视。正是由于人们对安全的重视，逐渐意识到煤气报警器可以阻止灾难的发生，才刺激了煤气传感器的研发越发成熟，市场不断扩大，使得国内外的煤气泄漏报警器的元件及技术差距越来越小，在个别方面已经远超国外。即便如此，由于人们对于煤气泄漏意识仍重视太少，生产厂家对于产品的功能设计缺乏创新，以及市场的不充分推广等问题不是短时间内可以消失，才导致当前国内的煤气报警器品牌竞争力不强。
1.3课题研究内容
该煤气报警器，设计主体包括信号采集，转换，处理、报警。信号采集是通过气体传感器采集泄漏煤气，并将模拟信号转成电信号。转换通过特定的模数转换器将电信号转换成数字信号。信号处理转化的数字信号送入单片机中进行下一步处理，并将处理的信号在显示器上显示。报警部分是通过声光等一系列报警措施进行报警，并对煤气泄漏进行中断等控制从而杜绝事故发生。
目 录
1 绪论 1
1.1课题背景及意义 1
1.2 国内外发展现状 1
1.3 课题研究内容 2
2 系统总体设计方案 3
2.1 煤气报警器的设计思路 3
2.2 系统原理及元器件选择 3
2.3 系统控制结构图 4
3 单元电路设计 5
3.1 电源模块的设计 5
3.2 主控模块的设计 7
3.3 气体检测模块的设计 12
3.4 模数转换模块设计 14
3.5 显示模块的设计 16
3.6 声光报警模块的设计 18
3.7 GSM远程短信报警模块的设计 19
3.8 外联电路模块设计 21
3.9 按键电路模块的设计 22
4 系统调试 23
4.1 硬件调试 23
4.2 软件调试 24
4.3 整体调试 24
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
附录 煤气报警器原理图 29
1 绪论
1.1课题背景及意义
煤气作为一种家庭日常生活经常使用的能源，给居民带来了极大的便利。人们在日常生活中不可避免地会使用CO2、甲烷等可燃气体。这些可燃气体由于自身不稳定的特性，一旦发生泄漏，就会造成无法想象的破坏。故家庭煤气报警器作为一种实时监测煤气泄露的仪器，应该投入到每一个使用煤气的家庭中去。根据相关调查，煤气 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
报警器可以将煤气泄漏风险降低到5％以下。煤气报警器作为一种能监测煤气泄露的产品，具有以下优点：
（1）成本较为低廉，但却能够保证煤气事故的发生。
（2）操作简单，只要安置在合适位置，即能实时对煤气和烟雾进行监测和报警。
煤气报警器是检测气体成分、浓度的设备，可对煤气进行持续监测。一旦煤气浓度超过预设的浓度，便可以发出报警信号，并且更加智能化和多样化的煤气报警器还能实现自动开启和关闭煤气管道阀门和及时排风等功能，使住户防患于未然。由于单片机的持续发展，现在的煤气报警器都能满足精确度、灵敏度和稳定度等技术要求。通过分析总结现阶段煤气报警器，设计出一款以单片机为核心控制的智能化煤气报警器，从而保障居民生活。
1.2国内外发展现状
煤气报警器主要有四类：
（1）煤气检测仪
（2）煤气报警控制器
（3）煤气探测器
（4）家用煤气报警器
家用煤气报警器是家庭中经常使用的报警器，常安装在厨房等位置对煤气管道进行监测。一旦遇煤气泄漏，报警器就会发出警报，并可以显示煤气的浓度值。有的煤气报警器还具有可以自动关闭阀门和打开排气系统的功能。现在的煤气报警器已经变得多样化和智能化。以往的只能满足基本的实时检测煤气浓度并显示浓度的煤气报警器已经基本被淘汰。现在的报警器通常带有网络报警系统，及时将报警信号通知出去，这样即使家里面没有人，也能够立即通知到住户。
在应用方面，通过安装气敏原件传感器，该传感器通常作用于泄漏气体的收集和检测，无论是工厂还是居民家庭里，都能看到它的身影。包含气体检测探针，信息传输和控制，以及报警监控和分析系统[2]。广泛应用在单片机、传感器集成、数据传输系统等方面。在国外。煤气报警器已经成为非常成熟的产品。历史上最早发明煤气泄漏报警器的国家是日本，其历史超过50年。无论是在开发气体敏感元件，还是在煤气报警器的检测性能方面，日本人都走在国际前沿。正是政府的重视以及居民的安全保护意识性，才使得在日本很少发生煤气现象，因煤气泄漏而引发的火灾、爆炸、人员伤亡等重大事故也远远低于美国等发达国家。在本国应用方面,早在1980年,日本就制定了相关规定，在公寓、企业、以及居民住宅区必须安装瓦斯泄漏报警器在公寓。1986年，日本制定了安全器具普及推广的政策[4]。而美国也有立法规定公司、公寓以及工厂必须安装煤气泄漏报警器。
国外的煤气报警器发展迅速，普及度极高。第一方面是居民普遍具有较高的安全和自我保护意识，对安全、稳定的居住环境有着更高的需求；另一方面是由于国外政府对于煤气泄露的重视，通过制定法律法规来强调煤气报警器的必要性，从而能够刺激市场和企业去开发并投入使用。因而，国外煤气报警器技术一直走在最前沿。
在国内，煤气报警器的研发相对较晚。在研发芯片的企业数量、及市场推广上，使得国内煤气报警器长期处于落后状态，特别是在产品开发更缺乏创新性。近几年，随着中国的加工业及制造业突飞猛进，并且主动和国外在该方面的技术问题上进行了交流，使得国内传感器的开发制造方面的条件逐渐向发达国家靠拢。另外由于每年的煤气泄漏造成的重大灾难，关于煤气泄露的安全立法不仅是政府急需解决的问题，也越来越引起国民的担忧和重视。正是由于人们对安全的重视，逐渐意识到煤气报警器可以阻止灾难的发生，才刺激了煤气传感器的研发越发成熟，市场不断扩大，使得国内外的煤气泄漏报警器的元件及技术差距越来越小，在个别方面已经远超国外。即便如此，由于人们对于煤气泄漏意识仍重视太少，生产厂家对于产品的功能设计缺乏创新，以及市场的不充分推广等问题不是短时间内可以消失，才导致当前国内的煤气报警器品牌竞争力不强。
1.3课题研究内容
该煤气报警器，设计主体包括信号采集，转换，处理、报警。信号采集是通过气体传感器采集泄漏煤气，并将模拟信号转成电信号。转换通过特定的模数转换器将电信号转换成数字信号。信号处理转化的数字信号送入单片机中进行下一步处理，并将处理的信号在显示器上显示。报警部分是通过声光等一系列报警措施进行报警，并对煤气泄漏进行中断等控制从而杜绝事故发生。
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