基于单片机的室内煤气报警装置

摘要随着经济和科学技术的快速发展,人们对生活质量的提高和生活环境的改善越来越重视,液化气、煤气进入家庭的使用为人们带来了方便,也改善了城市的环境,但同时也给人们带来了潜在的危险,其中一氧化碳是最主要的危险源。若管道和阀门密封不好，它们泄露出去，轻者引起中毒，重者造成火灾，危及人们的生命财产。由于这些原因，对于气体的检测与控制就变得很重要了，研究各种气体的检测方法与传感器也随之成为一个重要课题。本课题设计煤气报警采用了AT89C51单片机为报警器的核心部件，对煤气报警器进行控制。通过MQ-7一氧化碳气体传感器对煤气进行检测，当检测到有煤气泄漏，会发生报警信号，而且DS18B20温度检测装置也能监测温度的异常，从而实现对家用和工业煤气漏气的监控。整个系统的硬件电路设计合理，性能安全可靠。关键词：煤气检测单片机温度检测ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofeconomyandthesciencetechnology，peoplebecomepaymoreandmoreattentiontothequalityoflifeandimprovingtheenvironment,andcoalgasusedintothefamilybringsconveniencetopeople,butalsotoimprovethepotentialdangers,includingtheriskofcarbonmonoxideisthemostimportantsource.Ifnotsealedpipesandvalves,gasleak,lightlycausespoisoning,heavilycausesfire,endangeringpeople'slivesandproperty.Forthesereasons,itisveryimportantforustoinspectandcontrolthesegaseswell,anditisobviouslyveryimportanttostudyontheinspectionmethodsandsensorsofallkindsofgases.Thispaperintroducesthedesignofacoalgasalarm’sdevicethatusestheAT89C51SCMasthemostimportantcontroller.ThroughtheMQ-7COgassensorgasdetection,whenthedetectionofthegasleakagehappens,alarmsignals,andtheDS18B20temperaturemonitoringdevicecanmonitortemperatureanomaly.Thenwecanmonitortheleakofcoalgasinthehouseandindustry.Thehardwaredesignofcircuitsisreasonableandtheperformanceofthecoalgasalarm’sdeviceissafeandreliable.Keywords:gasdetectionMCUtemperaturemonitoring目录1前言..............................................................................................................................................11.1课题背景.....................................................................................................................................11.2国内外发展状况和趋势..........................................................................................................11.3研究目标.....................................................................................................................................32元件介绍..............................................................................................................................................42.1AT89C51简介.............................................................................................................................42.2传感器MQ-7................................................................................................................................62.3DS18B20........................................................................................................................................72.3.1DS18B20的主要特征...........................................72.3.2DS18B20的内部结构...........................................82.3.3DS18B20工作原理.............................................83硬件电路设计........................................................103.1系统原理介绍.....................................................103.2主控制电路设计...................................................113.3温度显示电路设计.................................................143.4气体检测电路设计.................................................153.4.1传感器简介..................................................153.4.2气体检测电路................................................163.5声光报警电路设计.................................................164软件设计.............................................................184.1DS18B20程序......................................................184.2温度检测与显示...................................................194.3主控制...........................................................215系统调试.............................................................225.1仿真软件Proteus..................................................225.2气体检测模块仿真.................................................235.3气体检测模块调试.................................................235.4声光报警模块仿真.................................................235.5声光报警模块调试.................................................245.6温度部分仿真.....................................................245.7温度部分调试.....................................................25结论.................................................................26谢辞.................................................................2711前言1.1课题背景随着我国燃气的变革及西气东输工程的进行，煤气或天燃气已成为多数家庭的燃料。每年，因煤气泄露造成的煤气中毒事故中，因使用热水器不当或产品本身的质量问题，造成的煤气中毒事故，全国均有不少事例。有甚者，因室内煤气浓度过高，引起煤气爆炸的事故也不少见。家用煤气有时会因各种原因发生泄漏，煤气的主要成分是甲烷，甲烷是一种可燃性气体，遇到明火会发生燃烧甚至爆炸，所以如果在煤气泄漏时打电话，使用家用电器的话，煤气遇到电火花可能会发生爆炸事故。人待在煤气泄漏的空间内，甲烷的不完全燃烧可能会生成一氧化碳，人体吸入有毒气体一氧化碳后，一氧化碳将会迅速与血液中的红细胞结合导致人体中毒昏迷，如果长时间吸入泄露的煤气甚至会发生中毒死亡。一氧化碳中毒属内科急症，如不及时发现及治疗，将会危及生命。近年来，我国部分地区非职业性一氧化碳中毒事件时有发生。特别是冬春季高发，据不完全统计，我国2006年因非职业性一氧化碳中毒，造成至少3850人中毒，142人死亡[1]。基于此，本设计旨在为家庭用户设计一种能够同时检测煤气和天然气泄露的装置，从而减少因煤气、天然气的泄露造成的事故的发生概率，进而保证人民的生命健康安全，减少不必要的损失。单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，有利于为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施。为了防止中毒事件再次发生，提出利用单片机系统进行有效的预防对策。1.2国内外发展状况和趋势民用可燃气体报警器为居民家庭用的燃气报警器，一般安装在厨房，遇燃气泄漏时，报警器可发出声光报警，或同时伴有数字显示，同时联动外部设备。有的报警器可自动开启排风扇，把燃气排出室外；有的报警器在报警时可自动关闭燃气阀门，以防燃气继续泄漏[8]。在应用方面，目前最广泛的是可燃性气体气敏元件传感器，已普及应用于气体泄漏检测和监控，从工厂企业到居民家庭，应用十分广泛。仅以用于安全保护家用燃气泄漏报警器为例，日本早在1980年1月开始实行安装城市煤气、液化石油气报警器法规，1986年5月日本通产省又实施了安全器具普及促进基本方针。美国目前已有6个州立法，规定家庭、公寓等都要安装CO报警器。