家用燃气泄漏报警器的设计

1、南京邮电大学高等教育自学考试专接本专业毕业设计（论文）设计题目：家用燃气泄漏报警器的设计专科学校南京信息职业技术学院姓名卢艳准考证号本科专业计算机通信工程指导教师袁迎春完成日期2014年5月4日附表一南京邮电学院高等教育自学考试专接本专业毕业设计任务书(本科)姓名卢艳准考证号07专业计算机通信工程题目家用燃气泄漏报警器的设计指 导教师袁迎春职称讲师工作单位南凉信息职业技术学院通 信地址南京信息职业技术学院邮政编码联系210046电话设计内容(要求详细到节，有学生独立完成的内容)：燃气报警器主要是由传感器感知模块，报警模块，LCD显示模块，传感模块组成，其中室内燃气浓度的变化经过一氧化碳传感器来

2、感知并将其转化为电信号传输到测控电路中的。在具备了硬件条件后，编写程序来完成本课题所需达到的功能；对于报警模块，可由蜂鸣器和LED实现报警功能。结合上述提到的所要完成的主要功能，我认为完成这一设计可以分为下面这几步走：(1)结合本设计课题所要完成的主要功能，完成原理分析及电路初步设计。(2)确定电路所需的元器件并熟悉其各自在电路中的作用以及工作原理。(3)利用prtel99se和keil软件完成相应的电路图制作与程序的编写，对燃气报警器的电路进行调试，验证方案的可行性。(4)调试顺利完成后，搜集所需元器件，开始线路布局，进行手动焊接。(5)在焊接成功后，对燃气报警系统的电路再进行测试。(6)燃

3、气报警实验顺利完成后，撰写毕业设计论文。主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)1周润景徐宏伟J.莉.单片机电路设计、分析与制作J,北京：机械工业出版社.20102彭为黄科雷道仲.单片机典型系统设计实例精讲J.北京：电子工业出版社.20063张志良主编邵青张慧莉.模拟电子技术基础J.北京：机械工业出版社.20064朱明程等.一氧化碳传感MGS110既理及应用J.电子技术，1998,1:39-405戴永黄辉先胡俊达等.微型计算机技术J.湘潭：湘潭大学出版社.20086艾礼貌.浅谈热释电红外传感器报警系统J.中国科技财富，2009,23(7):10-127周世龙，单电源供电运算放大

4、器设计方法J,电子工程师，2005,318TW骏，陈敏，图解电子电路，科学出版社M,20049王猛，姜旭，可燃气体报警器计量检定现状与发展，沈阳市能源标准计量所J,200610高吉祥，数字系统与自动控制系统设计M,电子工业版社，200711谢自美，电子线路综合设计，华中科技大学出版社M,2006要求完成报告书的时间：2014/4/27单位(盖章)南邮继续教育学院(盖章)下达任务书:年月日附表二开题报告班级：2012级南邮接本班姓名：卢艳07提纲：家用燃气报警系统的实现，系统各硬件模块的设计与调试，系统软件程序的设计与调试1.对教师卜达的课题任务的学习与理解燃气是我们生活中/、可缺少的部分，因为

5、燃气泄漏造成的一氧化碳中毒或爆炸的事故屡屡发生。本课题通过设计燃气报警器可以大大降低使因燃气泄漏造成的事故。燃气报警的燃气探测器时刻监测室内的燃气浓度，当我们使用完燃气后忘关了阀门之后，就会泄露大量燃气，若燃气探测器检测到燃气溶度超过报警器设定的安全浓度值时，就会进行声光报警，以提醒人们及时关闭燃气阀门，注意安全问题。由此可以大大降低灾难性事故发生的概率。2.阅读文献资料进行调研的综述通过图书馆查阅以及网上查询等方式，结合本设计所要完成的主要功能，了解到燃气报警器为居民家用的燃气报警器，一般安装在厨房，遇燃气泄漏时，报警器可发出警报声。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

6、应用于气体泄漏检测和监控，从工厂企业到居民家庭应时十分广泛。国外燃气报警器发展很快，一方面是由于人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求提高；另一方面是由于燃气报警器市场增长受到政府安全法规的推动。因此，国外燃气报警器技术得到了较快发展，目前，燃气报警器的发展趋势集中表现为：一是提高灵敏度和工作性能，降低功耗和成本，缩小尺寸，简化电路，与应用整机相结合，这也是燃气报警器一直追求的目标。二是增强可靠性，实现元件和应用电路集成化，多功能化，发展MEM鼓术，发展现场适用的变送器和智能型燃气报警器。3.根据任务书的任务及文献调研结果，初步拟定的执行（实施）方案（含具体进度计划）2.01-2.05

7、查找资料，确定课题2.08-2.16收集资料，总体方案设计，开题报告2.17-3.05调试程序，修改论文，完善实物3.05-3.25撰写毕业设计论文3.25-3.30整实物体，论文定初稿4.11-4.20整实物体，论文定稿4.21-5.06准备答辩5.07毕业答辩指导教师批阅意见指导教师签名日期：注：不够可另加附页。附表三毕业设计（论文）工作中期检查表类另I指导教师检查意见备注1包括工作摘记计划执行情况毕业设计工作该毕业设计基本能按照计划进行，现处于家用燃气报警硬件结构以及气体传感模块的设计阶段，学生感觉该课题具有一定的深度，需要查阅大量的资料。学期动生间纪在工律毕作思业态想设度品计劳德该生能

8、够及时和老师进行沟通和交流，主动查阅资料，认真分析研究。按照老师要求进行论文的研究和写作，态度积极。有协作精神。毕业 设计调 整意见注重燃气报警系统对自动排气方面功能的设计和开发。学号学生姓名11019P05指导教师签名卢艳年月日附表四毕业设计（论文）评语表（本科）姓名卢艳准考证号专业计算机通信工程题目家用燃气泄露报警器的设计毕业设计（论文）评语：指导教师（签名）年月日备注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。一氧化碳是一种无

9、色无味的气体，同时燃气燃料在使用中，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，使用燃气报警器是对付燃气泄漏的重要手段之一。基于此现实，现提出利用单片机系统进行有效的预防措施。本论文针对家庭燃气主要类型与成分而设计的燃气泄露报警系统，以气敏传感器和单片机为核心器件。该燃气报警器是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格廉价的报警器，它具有很强的实用性。当这些气体在室内达到一定要求浓度（安全值）时，该装置能够进行声光报警，提醒人们注意有家里有燃气泄漏，及时采取措施。关键词：气敏传感器；单片机；模数转换；报警器

10、系统；ABSTRACTABSTRACTWiththerapiddevelopmentofeconomy,scienceandtechnology,peopletoimprovethequalityoflifeandimprovingthelivingenvironmentmoreandmoreattention,liquefiedgasintothehomesconvenientforpeopletouse,butalsotoimprovetheurbanenvironment,butatthesametimealsogaverisetoapotentialrisk,whichisthemos

11、tdangeroussourceofcarbonmonoxide.Carbonmonoxideisacolorless,odorlessgasfuelinuseatthesametime,ifthepipingandvalvesealisnotgood,theyleakedout,thelightcancausepoisoning,causedseverefire,endangeringpeopleslivesandproperty.Forthesereasons,thedetectionandcontrolofgasbecomesveryimportant,theuseofcombustib

12、legasisoneoftheimportantmeanstodealwithagasleak.Basedonthisreality,theuseofsingle-chipsystemsareproposedforeffectivepreventivemeasures.Inthisthesis,themaintypesofhomeandcompositionofgasandgasleakalarmsystemdesignedtogassensorsandmicroprocessorasthecoredevice.Thecombustiblegasisasimplestructure,stabl

13、eperformance,easytouse,inexpensivepricealarm,ithasastrongpracticality.Whenthesegasconcentrationsintheindoormeetcertainrequirements(safetyvalue),thedevicecanbeaudibleandvisualalarm,areminderofthefamilyhashadagasleak,taketimelymeasures.Keywords:Gassensors;SCM;analog-digitalconverter;alarmsystem;目录第一章概

14、述01.1课题的背景、目的和意义01.1.1课题的背景01.1.2课题的目的和意义01.2题目可燃性气体报警器的国内外现状01.3报警系统实现的基本内容和功能11.3.1报警系统实现的基本内容11.3.2报警系统实现的基本功能2第二章系统总体方案设计22.1燃气泄漏报警系统的设计思路22.2系统原理及基本框图32.3燃气报警系统总电路设计4第三章燃气泄漏报警系统的硬件设计3.1控制模块53.1.1单片机的简介53.1.2引脚介绍53.1.3最小系统63.2模数转换模块93.2.1ADC0809的简介93.2.2引脚介绍103.3气体检测模块113.3.1传感器MQ-流介113.3.2MQ-2参

15、数133.3.3传感模块最小系统143.4显示模块143.4.1LCD简介143.4.2LCD工作原理153.4.3显示器最小系统163.5报警模块173.5.1LED和蜂鸣器173.5.2报警工作原理173.6硬件电路的调试18第四章软件部分的设计及测试4.1主程序设计流程与编程194.2主程序设计流程图194.3程序测试194.4软件程序的调试20结束语1921致谢22参考文献23附录一家用燃气报警系统的程序设计24附录二系统和大图29附录三系统实物图29第一章概述1.1课题的背景、目的和意义1.1.1课题的背景随着科技的发展，我国燃气的变革及西气东输工程的进行，煤气或天然气已成为多数家庭

16、的燃料。但是可燃性气体在给我们带来极大便利的同时，也存在巨大隐患。每年因煤气泄漏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一氧化碳中毒事故全国均有不少事例。更有甚者，因室内煤气浓度过高引起煤气爆炸的事故也不少见。因为燃气使用造成严重经济损失，甚至会危及生命安全。为了减少这类事故的发生，就必须对这些可燃性气体进行现场实时检测，采用可靠的燃气报警装置，严密监测室内环境中可燃性气体的浓度，及早发现事故隐患，采取有效措施，避免事故发生，才能确保家庭生活安全。因此，研究可燃性气体的检测方法与研制可燃性气体报警器就成为传感器技术发展领域的一个重要课题。1.1.2课题的目的和意义人们面

17、对燃气泄漏而造成的种种事故威胁，就真的没有一个彻底的解决办法吗？据有关专家介绍，使用燃气报警器是对付燃气无形杀手的重要手段之一。燃气专家指出，燃气泄漏或废气排放而大量产生的一氧化碳是燃气中毒事件响应的根源，如果采用燃气泄漏报警器就能得到及时的警示。有关部门经长期测试同样得出结论，燃气报警器防止一氧化碳中毒事故发生的有效率达95%Z上。随着科学技术的迅猛发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，燃气泄漏则是人们日常生活中常常需要测量和控制的一个问题。人们己不满足于传统的居住环境，对家庭及住宅小区安全提出了更高的要求，报警系统被引入家庭，并迅速在世界各地发展起来。人们对居住环境要求的日见增高，

18、体现在希望住宅不仅更便利、舒适而且更安全。1.2题目可燃性气体报警器的国内外现状国外从20世纪30年代开始研究及开发气体传感器，且发展迅速，一方面是因为人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求提高；另一方面是因为传感器市场增长受到政府安全法规的推动。据有关统计，美国1996年2002年气体传感器年均增长率为27%-30%随着传感器生产工艺水平逐步提高，传感器日益小型化、集成度不断增大，使得气体检测仪器的体积也逐渐变小，提高了气体检测仪器的便携性，更加利于生产、运输及市场推广。1963年5月，日本开发完成第一台接触燃烧式家用燃气泄漏报警器，次年12月其改良产品问世，改良的报警器可以检测燃气

19、、一氧化碳等气体，可以安装在浴室或者采用集中监视。我国在70年代初期开始研制可燃性气体报警器，生产型号多样、品种较齐全，应用范围也由单一的炼油系统扩展到几乎所有危险作业环境的各种类型报警器，产品数量也在不断增加。但主要是在引进国外先进的传感器技术和先进的生产工艺基础上，进行研究与开发形成自己的特色。近年来，在气体选择性和产品稳定性上也有很大进步。燃气报警器可分为民用可燃气体报警器、工业用可燃性气体报警器、有毒有害气体报警器三大系列产品。(1)民用可燃气体报警器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

20、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。(2)工业用可燃性气体报警器及有毒有害气体报警器工业用可燃性气体报警器及有毒有害气体报警器只是检测探头有差异，而在原理和应用中都很相近。工业用燃气报警器及有毒气体报警器根据检测环境的不同，也可分为检漏仪、控制器和探测器。检漏仪的体积较小，可随身携带或手持，主要应用于燃气管理的查漏与巡检。若有燃气泄漏，检漏仪便会发出声光报警，同时数字显示气体浓度，以便及时采取安全措施，防止爆炸等恶性事故的发生。控制器与探测器结合使用，可在防爆现场长期监测气体的浓度。探测器安装在防爆现场，控器壁挂在值班室等有人值守的

21、地方，二者采用屏蔽电缆线连接。当在现场的探测器探测到燃气泄漏之后，通过屏蔽电缆线将信号传到控制器，控制器发出声光报警，同时启动排风装置或关闭电磁阀切断气源，以确保安全。此种仪器广泛应用于液化气站、汽车加气站、锅炉房等工业场所。1.3报警系统实现的基本内容和功能1.3.1报警系统实现的基本内容针对经常发生的燃气泄漏中毒事件，采用煤气、甲烷、乙烷及一氧化碳等气体传感器、单片机、LCD显示器、LED发光二极管和蜂鸣器，设计一套基于单片机的燃气报警系统，控制系统主要是由STC89C5弹片机、电源电路、AD数据采集电路、传感器电路、看门狗电路、复位电路、实时时钟电路、LCD显示，声光报警电路1等部分组成

22、。单片机通过AD转换8路传感器来所得到的信号，进行比较处理，并且能够存储各个通道的报警上限和报警时的数据储存，并且在安全值内，轮回显示当前通道的测量值和设定值，在安全值外，产生声光报警，并且轮回显示报警通道的当前值、设定值。报警系统由硬件和软件两大部分组成。其中硬件部分由蜂鸣器、LED发光二极管、LCD显示器、气敏传感器制器、AD转换器，单片机主控器等设备组成。软件部分主要是报警系统控制程序。气敏传感器用来检测空气中燃气的浓度，当空气中燃气含量超过允许标准浓度后，传感器所获得的感应模拟信号经过AD转换器后传到单片机控制系统中，再由单片机控制系统对各感应信号进行相应识别和处理，并将处理后的感应信

23、号送至各个硬件，对各个硬件采取相应的警报动作。报警信号加至报警声响电路的控制端后，报警声响电路被触发，发出报警声，同时发光二极管发光报警。1.3.2报警系统实现的基本功能本文所设计的数字气体报警器采用单片机STC89C52其价格便宜，易于产品化。本设计能将置于测试环境中的气体传感器输出的模拟电压通过A/D转换器送入单片机STC89C52中进行处理并通过液晶屏显示，通过设置报警值，当检测到的浓度达到或者超过设定值时，用单片机控制发光二极管发光报警，同时打开喇叭发出声音报警，来达到报警的目的。系统以MQ-2气体传感器和STC89C52单片机为核心2,设计气体泄漏报警器。实现：1.准确测量周围环境中

24、的可燃性气体、有毒有害气体的泄漏；2.实现系统各个模块的功能控制；3.实现单片机编程语言系统的控制及传感器电路的控制。4.研究单片机各接口的作用及功能；5.了解MQ-2气体传感器的具体功能；6.实现对基本报警电路的控制。第二章系统总体方案设计2.1燃气泄漏报警系统的设计思路根据在家庭室内使用易燃易爆的气体的安全性要求， 设计的燃气泄漏报警器应不仅能在较宽的温度范围工作，而且应具备实时监测室内煤气浓度，发出声光报警。尽量减少成本，提高可靠性和稳定性。总得来说，燃气泄漏报警系统是通过气体传感器检测室内的可燃气体的浓度，再由单片机进行控制报警处理的。主要由三部分组成，一是传感器，能够采集环境中的气体

25、浓度，安装在气体源附近；二是控制器，能够对煤气信号进行处理和控制报警；三是报警装置，根据控制器发出的信号采取相应的报警措施。2.2系统原理及基本框图根据毕业设计的要求本次设计采用STC89C5印片机机芯片配合ADC0809莫/数转换芯片构成一个简易的可燃气体检测报警系统网，显示部分由LCD液晶显示屏显示可燃气体的浓度。该电路通过MQ-2传感器检测可燃气体并发出0-5V的电压信号并输入到ADC0809K片采样模拟量电压，经过模/数转换后，产生相应的数字量经过其输出通道DB0-DB7传送给STC89C5印片机的P2口。STC89C5率片机负责把接收到的数字量经过数据处理，产生正确的LCD的数据的实

26、时显示。本系统有单片机最小系统及电源、LCD液晶显示、可燃气体检测、报警电路组成。基本原理如图2-1所示：图2-1系统基本方框图系统工作流程为：由装在室内的CO专感器获得被测量对象（室内CO浓度）原始信号，经过温度补偿和取样放大得到矫正后的可匹配信号，进入A/D转换，得到被测对象的数字量信号，再由单片机进行数据处理，得到最终的室内环境CO浓度值，将此数据通过LCD液晶显示并保存，同时根据系统设定的限值参数判断环境浓度是否超标，如果超过安全最低限度立即向报警电路输出控制信号，此时启动预警信号进行声光报警提示，提示室内人员打开门窗、|!匚PPM Mf f1 1!1!1Of fy yT T1 1W

27、W归上r r* *1 1一丁留土常温一11T电 PMi-HitiPMi-Hiti.时代P P尸值晋T-T-IFB*IFB*2 2T T- -1 1中PIPIL L1 1H H. .a,-口_111 11 1peepee处t*t*LnuLflflPlfi/MISOPlfi/MISOI3I3P17/MSCXP17/MSCXrwrwRSTRSTr07r07P30P30KXKXP31TXP31TXDITFADITFAVP/EAAUPR,i*VP/EAAUPR,i*n-CEkin-CEkiLULUp33np33nIJTiIJTiT T1*71*7P34TOP34TOP26n，屋rJ3rJ31 11 1P

28、?6/WRP?6/WRr23r23rjrjH HKUKUrzjrzjXT2XT2XTXT?22?22r2r21 1GNDGNDrJ.UrJ.UininT Tivccivcc时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2,供单片机使用而!川13工口1HJLIr，我nUISTOX52IRIR2。二J J2121P2P2。图3-3时钟电路XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频7,产生一个两相时钟P1和P2,供单片机使用。2.复位及复位电路(1)复位操作复位是单片机的初始化操作。

29、其主要功能是把PC初始化为0000H,使单片机从0000H单元开始执行程序。 除了进入系统的正常初始化之外， 当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。除PC之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表3-1所示。表3-1一些寄存器的复位状态寄存器复位状态寄存器复位状态PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H(2)复位信号及其产

30、生RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周_LXTAL1XTAL2(a)内部时钟电路(b)外部部时钟电路期)以上。若使用颇率为12MHz勺晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。复位信号如图3-4所示。图3-4复位信号的电路逻辑图图4-34-3复位信号的电路逻辑图整个复位电路包括芯片内、外两部分。外部电路产生的复位信号(RST)送至施密特触发器网，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复

31、位电路的电容充电来实现的，具电路如图3-5(a)所示。这仔，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms,就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。 其中， 按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的，具电路如图3-5(b)所示：而按键脉冲复位则是利用RGB分电路产生的正脉冲来实现的。其电路如图35(c)所示:上述电路图中的电阻、电容参数适用于12MHzft振，能保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期本系统的复位电路采用图35(b)上电复位方式。3.2模数转换模块3.2.1ADC0809的简介ADC080其有8个通道的模拟输入线(

32、IN0IN7),可在程序控制下对任意通道进行A/D转换，获得8位二进制数字量(D7D0)。模拟输入部分有8路多路开关，可由3位地址输入ADDAADDBADDC勺不同组合来选择，ALE为地址锁存信号，高电平有效，锁存这三条地址输入信号。主体部分是采用逐次逼近式的A/D转换电路，由CLK空制的内部电路的工作，START为启动命令，高电平有效，启动ADC080呐部的A/D转换，当转换完成，输出信号EOCt效,OE为输出允许信号，高电平有效，打开输出三态缓冲器，把转换后的结果送DBADC08091CMO单片型逐次逼近式A/D转换器，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D/A转换器、

33、逐次逼近寄存器、三态输出锁存器等其它一些电路组成。因此，ADC0809可处理8路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作。输入输出与TTL兼容。主要技术指标和特性(1)分辨率：8位。(2)总的不可调误差：ADC080刻1LSR(3)转换时间：取决于芯片时钟频率，如CLK=500kHZ寸，后后128仙s。(b)按键电平复位图3-5复位电路图(a)上电复位RESETRi200a1KQ(c)按键脉冲复位(4)单一电源：+5V。(5)模拟输入电压范围：单极性05V;双极性5V,10V(6)具有可控三态输出缓存器。(7)启动转换控制为脉冲式(正脉冲)，上升沿使所有内部寄存器清零

34、，下降沿使A/D转换开始。(8)使用时不需进行零点和满刻度调节。3.2.1引脚介绍ADC0809E片有28条引脚，采用双列直插式封装10,下面说明各引脚功能。IN0IN7:8路模拟量输入端。DO-D7:8位数字量输出端。ADDAADDBADDC3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。ALE地址锁存选通信号，输入高电平有效。STARTA/D转换启动信号，输入高电平有效。EOCA/D转换结束信号，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平)。OE数据输出允许信号，输入高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平,才能打开输出三态门，输出数字量。CLK时钟脉冲输入端。要

35、求时钟频率不高于640KHzREF(+)、REF(-):基准电压输入端，它们决定了输入模拟电压的最大值和最小值.VCC电源，接+5V。GND接地。(1)INOIN78路模拟输入，通过3根地址译码线ADDADmADD*选通一路。(2)D7DOA/D转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数据线连接。8位排列顺序是D为最高位，DO为最低位。(3)AD&AD应ADD-模拟通道选择地址信号，ADD为低位，ADD为高位。(4)VR(+)、V-)正、负参考电压输入端，用于提供片内DAC电阻网络的基准电压。在单极Tt输入时，VR(+)=5V,V)=0V;双极性输入时，VR(+)、V-)

36、分别接正、负极性的参考电压(5)ALE-地址锁存允许信号，局电平有效。当此信号有效时，A、B、C三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。在使用时，该信号常和START1号连在一起，以便同时锁存通道地址和启动A/D转换。(6)START一A/D转换启动信号，正脉冲有效。加于该端的脉冲的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿开始A/D转换。如正在进行转换时又接到新的启动脉冲，则原来的转换进程被中止，重新从头开始转换。(7)EOC-转换结束信号，高电平有效。该信号在A/D转换过程中为低电平，其余时间为高电平。该信号可作为被CPUg询的状态信号,也可作为对CPU勺中断请求信号。在需要对某个模拟量不断采样

37、、转换的情况下，EOCt可作为启动彳S号反馈接到STAR加，但在刚加电时需由外电路第一次启动。(8)OE-输出允许信号，高电平有效。当微处理器送出该信号时，ADC0809勺输出三态门被打开，使转换结果通过数据总线被读走。在中断工作方式下，该信号往往是CPU发出的中断请求响应信号。ADC0809勺外部弓I脚图和外部弓I脚分别如图3-6和3-7所示：3.3气体检测模块图3-6ADC08097卜部弓I脚图3.3.1传感器MQ-漪介要进行一个具体的测量工作，使用何种原理的传感器，需要分析多方面的因素。因为，即使是测量同一物理量，也有多种原理的传感器可供选用，哪一种原理的传感器更为合适,则需要考虑以下一

38、些具体问题：量程的大小；被测位置对传感器体积的要求；测量方式为ADC087三诲而? ?A A/h变冷电换肝法 在 输法 在 输出出：30943】N2筮甘数据糊廿,1隅她址梢通艇IN7ADDBSTARTA输媒(IEOCALE由3指用7(MSBi4慝DC横VCC田例十DIM瀛月GNDVR-GNDVR-DID24山永冲,16LSI字输图3-7ADC0809内部结构图学模拟量送至邛增*叫址线输入到址线输入到ADDCJ1道通道选择寐行。，一ADDA可作为中断请求信-一输田!捌和控制+D,阿用、CL(ISTARTSTART开关睚&A逐炮崎存器CSAR)接触式还是非接触式；信号的引出方法，有线或是非

39、接触测量考虑上述问题之后我们选用MQ-2气敏传感器，该传感器在较宽的浓度范围内对可燃气体有良好的灵敏度，对液化气、丙烷、氢气的灵敏度较高，长寿命、低成本简单的驱动电路即可，该传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)o当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。MQ-2气敏图3-8MQ-2的结构和外形元件的结构和外形如图3-8所示(结构A或B),由微型A12O3陶瓷管、SnO2敏感层,测量电极和加热

40、器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。封装好的气敏元件有6只针状管脚，其中4个用于信号取出，2个用于提供加热电流。MQ-2气敏元件的各部件的材料组成如表3-2所示：表3-2MQ-2的部件材料组成外形结构技术条件-10C-50C-20C-70C小于95%RH21%柝准条件)氧气浓度会影响灵敏度特性C.灵敏度特性符号参数名称技术参数备注Rs敏感体表面3KQ-30KQ探测浓度范围电阻（1000Ppm异丁烷）100ppm-10000ppm液化气和丙烷a(3000/1000)异丁烷浓度斜率0.6300ppm-5000ppm丁烷5000ppm-20000pp

41、m甲烷300ppm-5000ppm氢气100ppm-2000ppm酒精标准工作条件温度：20相对湿度：C2CVc:5.0V0.1V65%5%Vh:5.0V0.1V预热时间不超过1小时部件材料1气体敏感层二氧化锡2电极金（Au）3测量电极引线钳（Pt）4加热器馍铭合金（Ni-Cr）5陶瓷管三氧化二铝6防爆网100目双层不锈钢（SUB3167卡环镀馍铜材（Ni-Cu）8基座胶木或尼龙9针状管脚镀馍铜材（Ni-Cu）3.3.2A.标准参数名称技术条件备注MQ-渗数工作条件Vc回路电压15VACorDCVH加热电压5.0V0.2VACorDCRL负载电阻可调RH加热电阻31Q3Q室温PH加热功耗&am

42、p;900mW手号参数名称Tao使用温度Tas储存温度RH相对湿度O2氧气浓度备注最小值大于2%符号B.环境条件3.3.3传感模块最小系统气体传感器将采集的气体信号转化为电信号，不是纯粹的直流，与直流相差很大，还存在较大的脉动成分，即纹波。为滤除所采集到的电信号的脉动成分从而获得比较理想的直流电压，采用了电容元件设计了具有滤波作用的电路。传感模块的最小系统如图3-9所示RC低通电路的工作原理是通过电容元件在充放电过程中，使输出电压趋于平滑稳定。经过滤波整流后，可大大提高检测的准确性、可靠性，减小因其它气体产生的干扰等。整流电路图如图3-10所。传感模块的引脚与ADCO809IN0弓|脚连接，将

43、经过滤波后的的模拟信号输送到模数转换器中。作为解爰 9 催硼轴耕O11，如在计算器、万用表、4工需短嵯偏田子产品中都可以瘠到，显示的主要是数字、专用符号和图形。在基于单片机实时家用燃气报警系统中我们应用液晶显示器作为输出器件，具有显示质量高、数字式接口、体积小、重量轻、功耗低等优点。相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。其引脚图如图3-11所示：主要技术参数:显示容量：16X2个字符芯片工作电压：4.55.5V工作电流：2.0mA(5.0V)5 5I I6 61 17 71 18 81 19 9M M# #图3-11LCD1602的引脚图

44、3.4.2LCD工作原理点阵图形式液晶由MXN个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8R3I1Re52VCC01高分子材料,LiquidCrystalTRI诅Ii:因其特殊的物理、化学、Display,LCD危的性J宁泛应用轻薄Cap47pFGNDLCD1602它可以显示文字，也可以显示数据。液晶显示模块已模块最佳工作电压：5.0V字符尺寸：2.95X4.35SDEjSDESWL01234567；WXH/mmRRERREDDDDDDDD液晶是位，即每行由16字节，共16X8=128个点组成，屏上64X16个显示单元与显示RAMK1024字节相对应，每一字节

45、的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。 例如屏的第一行的亮暗由RAMK的000H00FH的16字节的内容决定， 当(000H)=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当(3FFH=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当(000H)=FFH(001H)=00H,(002H)=00H,(00EH=00H,(00FH=00H时， 则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。字符型液晶显示器LCD1602是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD目前常用16*1,16*2,20*2和40*2行等的模块。LCD的外形尺寸如图3-12所示.50

46、.50.0 0n n7507501无背兆底部LEDLED背光|73737 79.9.5-T*- -*113.0-*113.0-图3-121602的外形尺寸LCD1602的接口说明如表3-3所示：表3-3LCD1602各引脚接口说明编 R符号引脚说明编 R符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极3.4.3显木器取小系统液晶显示器，主要能够显示我们我们测得的CO的浓度值，该液晶显示屏有两行，可以进行双

47、行显示。由下图我们可以知道，液晶显示器的8个数据口和单片机的P1端口相接，可以进行数据的传输。液晶显示器还有其它的三个引脚和单片机的另三个口P30P31,P32连接，通过控制这三个口的信号，单片机就能控制液晶显示显示数据。其最小系统如图3-13所示。L二二二二J图3-13LCD与单片机的连接图的6N图3-15灯光报警电路3.5报警模块3.5.1LED和蜂鸣器作为煤气泄露测试装置，声光报警部分不可缺少，当检测到CO气体在空气中的所占的比例超标时，就应该通过声光方式发出警报，防止由于CO气体含量过高而发生的意外事故。蜂鸣器是用直流就可以进行驱动的装置，具有体积小，质量轻，价格低，结构可靠等优点，在

48、电器设备中广泛应用，且声音非常尖锐，能够达到很好的报警作用，在软件编写上也非常方便，只需要给输出脚一个电平就可以。本系统选用一个红色LEDm警指示灯和一个蜂鸣器。3.5.2报警工作原理声光报警表现形式如下:(1)红色灯没有亮，蜂鸣器没有发声，此时CO浓度在正常范围之内。(2)红色灯点亮表示传感器检测到CO气体浓度超过下限值，但没有达到报警值，蜂鸣器不发声；(3)红色灯点亮，蜂鸣器发出报警，表示此时被测得CO气体含量已经达到报警值，通知用户；声音报警电路图如图3-14所示。报警装置采用蜂鸣器发出声音，声音响亮，装置简单,便宜实用，适用于家用燃气报警器的报警声音源。单片机本身I/O的驱动能力不是很

49、高，所以对蜂鸣器的驱动需要加入一个PNP三极管，这样能够使蜂鸣器的声音更加响亮，起到更好的报警作用。三极管基极的电路保证了只有在单片机输出低电平时，蜂鸣器才会发声,避免了误报警的发生。一、本设计使用发光二级管报警，发光二级管具有单向导电性，指示灯的作用，具有发光强度和发光亮度以及光通量大，能极大引起人们的视觉，寿命长。工作在小电流，温升不明显。最小电路如图3-15所示。3.6硬件电路的调试本设计的元器件较少，所以采用万用板手工焊接。焊接完成后，检查有无可能出现的虚焊、漏焊，检查电源线和接地线。确定无问题后将电路板通电。首先用示波器观察单片机STC89C5加18、19管脚有无频率为12MHz勺三

50、角波。若有，表示晶振正常工作，单片机能保证正常工作。若无，检查晶振电路，排除故障。接着用单片机仿真器向P1口送数值，检查LCD&码管能否正常显示，若不能，检查电路连接是否正常，有无电压输出，检查LCD是否损坏。最后检查ADC0809E有电压15V接入的情况下，有无电压输出。若无问题，硬件调试完毕。序顺利运行，达到设计目的采集气体信号软件的测试重要是使用KeilC51软件，通过使用软件编程测试,重要是调试编程中出现的问题，在调试过程中经水出现加面蒯打转球几个小题：(1)C语言的基本程序函数不熟悉，期叱T时候编写会出现程序太多、利用率差(2)语法错误就比较经正确的调试(3)书写的错就是说程

51、伟是正确的、但是运行不成功的时候就查看那些标点符号或者是分号又没有问题，例如正确的咸核驷读取数州而不S“；”这两个看是这两个看是, ,样,但是在调试的函数转换LCD显示第四章软件部分的设计及测试4.1主程序设计流程与编程软件设计编制的程序易于调试、修改，可读性好，软件的设计是一个将需求转变为软件陈述的过程。系统软件设计采用自顶向下、模块化、结构化的程序设计方法，把总的编程过程逐步细分，分解成一个个功能模块，每个模块相互独立，其正确与否不依赖其它模块，每个模块都能完成一个明确的任务、实现某个具体的功能。本设计程序是使用C语言编写的，C语言是结合了高级语言和低级语言的另一种实用性语言，C语言是一种

52、结构化语言。方便了我们采用分模块方式组织程序，而且层次清晰，在调试和维护上也很方便。C语言在现今表现出极强的处理能力，不仅具有丰富的运算符和数据处理类型，实现了各类复杂的数据结构。它还可以直接访问内存的物理地址，进行位一级的操作。实现对硬件的编程操作。4.2主程序设计流程图本设计中包括主程序，系统初始化程序，AD0809空制端口定义，数据采集程序，1602控制显示程序,蜂鸣器报警程序,AD控制程序具体程序见附录。从该系统流程图可以看出，程序首先是进行系统的初始化，然后开始运行程序，系统就进入对气体信息的采集，经A/D转换，然后把转换的数据传送给单片机进行处理、计算，将检测的气体浓度值显示于显示

53、屏幕上，判断是否超出报警值，最后进行报警处理。本设计使用KeilC51软件编课箱初嫡8序输入完后就进入调试阶段。调试时采用逐个调试的方法，即汨调试其中的每个了程序汨调试其中的每个了程序确保无误后再对整个程序进行整体调试,直到程4.3程序测试程序开始岫工并且和反汇编之后语言的提炼no过程中往往是最厉害的隐藏杀手，所以一定要特别的注意本设计软件调试结果如图5-2所示。Qedg心M4弛MnyicwBfljtitW由立睢*第ivfi网MOWMOW时p解决方案：017017ahitahitlcdrJlcdrJH HPJ!*CPJ!*C 程序输入完后就避兵调试阶段。调试时采用逐个调试的方法，即先调试其中每

54、个子程僧sbltLKeA民biitfftart-殷力序，确保无误后再道整个程序进任蹩体调试，一直到程序顺利运行，达到设计目的事实证明了调试过程是极其缓慢与艰苦的，在软件调试过程中，由于对中断操作的处匚cup工linjcdq.u，.理术已彼我很长的问一直停滞不前，通过对自己耐心极限的挑战，最终发现了问题，我相信这是对自己独立工作能力的一个很好的锻炼，一次难得的经历。图4-2软件调试结果结束语通过此毕业设计课题，让我对“家用燃气泄漏报警系统”的设计有了一个全新的认识。同时我对理论和实践之间的相互关系有了更清楚的认识，理论是实践的基础，扎实的理论知识是做好工作的前提条件。此课题说难也不难，最主要的是

55、自己的态度，能够在设计有找出问题，并思考自己为什么做不到这些效果。通过本课题，也让我认识到了到达目标有不同的路可以走，就看自己对那方面专长，并找到自己的位置，快速而准确的到达目标。比如，在选择哪一个单片机。这个我也找了很多资料，通过最终的思考还是选择了3Target1目15京隙后口0中1现象汴旷液晶屏显示亮曾低，字幕不消晰，出现乱码显示屏，3ft到看至003003mtitsnide005kQclQde06Jdefi-u.cha.r二micned匚三三:.二二唐醐黑肉躯曲查看程序是否正确，是不是时序问题，重新换个可靠USUSLCD的程序看是否能正常显示3*3*口一仙1 1：1 1北,触犯.03.

56、0103.01：,0135,0135小尚,0101皆评0 0比0101普”门珏4.4D12m3&14D15凯-ictaicode:疝GfdAUSK*J。之其显示亨符JCLaiCOdQ产口net4工eg21重击,*,*,*1皿捱单.曜2曾显定工*.*STC89C51选择这个单片机，及能实现课题要求的功能，又比较好做。在此次毕业设计中，我们真正体会到设计一件成功的作品并不像想象的那样简单，它需要扎实的专业基础，能熟练驾驭知识的能力。经过对论文的设计，我们真正体会到了身为大学生白意义，解决问题的能力得到了很大的提高，为我们以后的学习工作积累了宝贵的经验。致谢在论文完成之际，我要特别感谢我的指

57、导老师袁迎春的热情关怀和悉心指导。本课题在选题及研究过程中，袁迎春老师倾注了大量的心血和汗水，无论是论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了袁老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是她广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。参考文献1周润景徐宏伟丁莉.单片机电路设计、分析与制作J.北京：机械工业出版社.20102彭为黄科雷道仲.单片机典型系统设计实例精讲J.北京：电子工业出版社.20063张志良主编邵青张慧莉.模拟电子技术基础J.北京：机械工业出版社.20064朱明程等.一氧化碳传感MGS1100K理及应用J.电子技术，1998,1:39-405戴永黄辉先胡俊达等.微型计算机技术J.湘潭：湘潭大学出版社.20086艾礼貌.浅谈热释电红外传感器报警系统J.中国科技财富，2009,23(7):10-127周