【《基于单片机的家用可燃气泄漏检测系统设计与实现》13000字（论文）】

基于单片机的家用可燃气泄漏检测系统设计与实现摘要随着经济和科学技术的飞速发展，人们日益重视改善生活质量和改善环境。天然气作为清洁能源，被广泛用于家庭中，以提供人们舒适的生活，减少城市污染，提高生活质量和效率。同时，天然气是一种“有害物质”，并且由于使用天然气，如果操作不当，它很容易爆炸，可能危及人类的生命和财产安全。当面对由于气体泄漏引起的各种事故，必须找到解决办法。因此，气体检测系统的设计与实现已经是一个重要的研究课题。该模型主要由MQ-5传感器组成，能够捕捉气体浓度信号，从而建立浓度与压力的关系，进行电压与浓度的转换，指示浓度，并发出警报。系统采用ADC0832进行数据处理，单片采用STC89C52接收、传输和显示气体浓度信号。气体报警器由传感器、声音报警器、控制电路、A/D转换器和六部分电源模块组成。程序用C语言编写，结构简单，运行稳定.检测系统可以检测气体浓度。如果检测到的气体浓度低于设定的报警阈值，绿灯亮起。当检测到的气体浓度高于设定的报警阈值时，将发出听觉和视觉警报。关键词：MQ-5传感器；ADCO832；STC89C52；数码管；声光报警目录TOC\o"1-3"\h\u9029摘要 3287791绪论 862481.1研究背景及意义 8198421.2国内外发展现状 8323751.3研究内容 9134402方案的设计与论证 10190992.1总体控制框架 10263222.2控制方式的选择 1184532.2.1单片机选型 1116832.2.2声音报警电路方案的选择 1259902.2.3A/D采样芯片的选择 12262822.2.4按键选型 13248552.2.5报警模块选型 13124992.3本章小结 14239463硬件电路设计 15145453.1系统的功能分析及体系结构设计 1589963.1.1系统功能分析 15200693.1.2系统总体结构 15127773.2模块电路的设计 16111923.2.1STC89C52单片机核心系统电路的设计 1652923.2.2电源电路设计 20195453.2.3风扇控制电路设计 21114263.2.4蜂鸣器报警电路设计 2264093.2.5继电器控制电路设计 226363.2.6LED信号指示灯电路设计 23304293.2.7PCF8591A/D采样电路设计 2444783.2.8MQ-5可燃气体传感器模块电路设计 25318744软件设计 27256464.1编程语言选择 27262884.2keil软件设计思想 27224114.3程序流程图 28279085系统焊接与调试 29166235.1电路焊接 29253065.2系统调试 31215105.2.1系统程序调试 3111239总结 322715参考文献 343198附录A电气原理图 361绪论1.1研究背景及意义由于在发生气体泄漏事故时，使用商业化的气体检测警告不能完全保证安全，因此需要设计更实用、更准确的气体检测警告装置。这也是需要更换隐藏式气体检测装置所需的原因之一。气体专家已经确定了这些气体排放、废气和各种二氧化碳是造成气体中毒的主导因素。经过长时间的测试，该部门得出结论，95%以上的气体探测器能有效防止气体泄漏。现代社会信息技术进步并且伴随着科学技术飞速发展，人们对环境的要求越来越高。社会对环境日益增长的需求日益提高，不仅需要舒适的生活环境、更需要安全的住房条件。单片机越来越广泛的应用于日常电子中，日常生活中也需要经常测量检测气体泄漏。这些装置为现代人的工作、科学和生活提供了更有保障的环境。有人建议使用微控制系统来采取有效的预防措施，以避免再次发生中毒。因此，社区迫切需要保护自己免受毒气中毒和爆炸的危害。1.2国内外发展现状国外对天然气检测仪的研究和开发始于20世纪30年代，这种快速发展是由于公众安全意识的增强和对安全性和环境舒适性需求的不断提高。与此同时，政府安全规则也在约束着不断增长的传感器市场。从1995年到2005年，美国气体探测器的年增长率平均为27-30%。随后不断进步的传感器制造技术使传感器的集成化和微型化逐渐减少了气体探测器的数量，提高其移动性，促进生产、运输和市场。1963年5月，日本开发了第一个可以效检测天然气泄漏的的报警系统。其报警器检测燃气、一氧化碳等气体，并通过改良后，它可以安装在厨房里集中控制。在我国，1970年代初期各种型号和混合型气体报警系统的发展进入研发。经过这一过程，在危险操作环境中，几乎所有类型的气体检测警报已不是以前单一的蒸馏系统了。这一举措在很大程度上是在国外先进的检测和生产技术的基础上，进行最新的研发进展，研发创造独有特色。近年来，取得的重大进展在产品稳定性和烟雾选择性两方面也有显著成效。报警器可分为家庭气体报警器和工业气体报警器。（1）家庭气体报警器单独的天然气报警器是家里的火警报警器。指示器通常安装在厨房里。当接触天然气时，发出声光报警，该系统配有数字屏幕，允许访问外部设备。一些警报器还可以自动打开并吹出有害气体。（2）工业气体报警器工业气体报警器各个探测探头不同，但原理和应用基本相似，根据测试环境的不同，工业气体报警器有损耗探测器、控制器和探测器三种。它便于运输可检测小损耗，特别是用于控制和检测瓦斯治理过程中的损耗。如果发生气体故障，传感器应发出视觉和听觉警报，并激活烟雾浓度指示器，以便在发生严重事故（如爆炸）时采取预防措施。控制装置和测试设备的结合允许在防爆区对气体浓度进行长期控制。气体泄漏被探测器检测到时，信号通过保护电缆传输至控制装置，当排气装置启动或关闭，电磁阀释放时，控制器发出声光报警。这类设备广泛应用于液化气厂、汽车加油站和锅炉等工业部门。1.3研究内容整个文章一共有五个章节，分别是绪论、控制方案设计、控制系统硬件设计、控制系统软件设计、调试总结及展望。具体为：第一章简要地介绍了室内天然气检测与声光报警系统设计的研究意义、国内外现状以及研究内容；第二章系统地介绍了室内天然气检测与声光报警系统设计的原理、要求、单片机型号的确定、显示模块型号的确定、按键模块的确定以及整个控制方案；第三章在方案设计的基础上，主要是进行硬件电路接线图的设计；第四章在方案和硬件设计基础上，主要是进行具体控制程序的编写；第五章是运行调试和总结。2方案的设计与论证2.1总体控制框架本天然气检测与声光报警系统整体框架由电源模块，按键控制模块，单片机模块、报警系统模块、气体检测模块等。工作过程大致为：系统上电后，单片机初始化完成就开始工作，天然气传感器实时检测室内天然气的浓度，然后经过AD转换后，把信号送到单片机接口，由单片机进行处理，也就是和预先设置好的天然气安全阀值进行比较。如果检测到的室内天然气浓度实时数值超过了我们设定的浓度值，就通过蜂鸣器发出报警，通过LED灯发出灯光报警。另外，为了及时掌握室内天然气的含量，增加系统的人机信息交换的灵活性，设置了显示电路，能够实时显示室内天然气的浓度以及设置的报警浓度值。为了增加整个系统应用的多样性，设置了按键模块，以实现对天然气浓度报警值的设置。处理器选用51STC89C52微处理器系列。整个系统在系统软件的控制下运行。在控制点研制了调谐天然气检测探头，将探头转换成电信号，发送模拟信号，并在采集电路中进行采集。在单片机上，天然气报警状态控制信号通过识别和评估软件实时发送警铃和指示器已被引入警报器中。2.2控制方式的选择2.2.1单片机选型该芯片是天然气智能检测报警系统的核心，它接收天然气信号并激活报警设备，以显示和操作适当的报警。单个芯片提供的控制功能要求提高单个芯片的计算速度，以便检测人员和用户在报警系统正常运行时实时观察有害气体浓度水平。这个过程是适当的。同时，在同类型单片机的精度、可靠性和抗干扰性上都能满足报警计算速度和接口功能的要求，为快速报警系统的设计提供了依据。在此基础上，可以在不增加成本的情况下减少尺寸。由于单片机技术越来越多地应用于各个领域，许多国家的制造商随后向我们介绍了不同类型的单片机。在许多芯片中，MCS电路的指令和运算速度都比上一代产品强大得多，性能、技术、可靠性和性能价格都很高。其中，C52系列微处理器具有经济的优点、I/O口多、程序空间大,而且天然气检测与声光报警系统由于功能比较简单，运行速度要求不是很高，因此选择使用单片机作为它的主控芯片，而单片机的种类比较多，当前主流单片机有STM32系列和STC89系列，为本系统单片机的选择有两种方案：方案一：选用STC89C52型号微型处理器，作为整个天然气检测控制系统的控制单元，该型号单片机能耗小、性能高、存储空间大，同时能够兼容51系列单片机的指令。另外，该型号单片机拥有输入输出接口32个，主要分为4组，每组8个，分别为P0组、P1组、P2、P3组。其中P3组除了具备正常的输入和输出作用，还具备串口通信、中断、定时及计数等。使用的STC89C52单片机，内核就是8051单片机，这个基础上进行了升级，功能与运行速度比8051快一点，所使用到的指令全部兼容，采用5V供电，有40个引脚，I/O口相对丰富，含有一个串口，模块进行通信，可用于本系统的设计。方案二：选用STM32型号的微型处理器，作为整个天然气检测控制系统的控制单元，该型号控制器能耗也低，具备充足的输入输出接口，也可以实现串口通信，中断、模拟量、定时及计数等要求。总体来说，功能也很丰富，封装种类多，但不具备插件封装的功能。和STC89C52比较，在实际焊接过程中难度很大，导致生产成本也偏高。使用STM32F103C8T6芯片，该芯片的运行速度快，采用3.3V供电，功耗低，性能稳定，I/O口丰富，具备多个串口，SPI口，以及A/D检测口，可满足本系功能。综合上述，最后选择方案一，主要原因是STM32F103C8T6虽然功能比较多，各接口也比较丰富，价格与STC89C52单片机相差不多，但是大学所学的STC89C52单片机，对该单片机相对熟悉，运用起来比较方便，也可以节省时间，同时也能满足系统设计。2.2.2声音报警电路方案的选择方案一：采用ISD4004带有声音集功能的芯片，如何采用这种方案，这意味着扬声器增加，其中的电路设计和功能完成相对复杂，出于这些原因，不采用这个方案。方案二：使用带蜂鸣器报警的电路，这套方案的优点是安全措施简单、可靠、稳定、价格低廉。故采用方案二。2.2.3A/D采样芯片的选择AD的选择，首先看精度和速度，然后看是几路的，什么输出的比如SPI或者并行的，差分还是单端输入的，输入范围是多少，这些都是选AD需要考虑的。DA的选择，主要是精度和输出，比如是电压输出还是电流输出等等。精度：与系统中所测量控制的信号范围有关，但估算时要考虑到其他因素，转换器位数应该比总精度要求的最低分辩率高一位。常见的A/D、D/A器件有8位，10位，12位，14位，16位等。

速度：应根据输入信号的最高频率来确定，保证转换器的转换速率要高于系统要求的采样频率。

通道：有的单芯片内部含有多个A/D、D/A模块，可同时实现多路信号的转换；常见的多路A/D器件只有一个公共的A/D模块，由一个多路转换开关实现分时转换。

数字接口方式：接口有并行/串行之分，串行又有SPI、I2C、SM等多种不同标准。数值编码通常是二进制，也有BCD（二~十进制）、双极性的补码、偏移码等。

模拟信号类型：通常AD器件的模拟输入信号都是电压信号，而D/A器件输出的模拟信号有电压和电流两种。

根据信号是否过零，还分成单极性（Unipolar）和双极性（Bipolar）。

电源电压：有单电源，双电源和不同电压范围之分，早期的A/D、D/A器件要有+15V/-15V，如果选用单+5V电源的芯片则可以使用单片机系统电源。

基准电压：有内、外基准和单、双基准之分。

功耗

：一般CMOS工艺的芯片功耗较低，对于电池供电的手持系统对功耗要求比较高的场合一定要注意功耗指标。

封装：常见的封装是DIP，现在表面安装工艺的发展使得表贴型封装的应用越来越多。

跟踪/保持（Track/Hold缩写T/H）：原则上直流和变化非常缓慢的信号可不用采样保持，其他情况都应加采样保持。鉴于以上功能的考虑，选择PCF8591芯片。2.2.4按键选型方案一：选用独立按键来实现天然气检测与声光报警系统的按键控制要求，独立按键就是相互独立，功能上没有影响的按键。该按键只有两个接线端，分别连接单片机接口和接地，按下后，电流流通，单片机接口有信号，程序就会运行，继而控制元件，达到预期功能要求。因此，此种按键模式，接线简单，成本低廉，同时识别程序也比较短，容易编写。适合控制按键少，小型控制设备。方案二：采用用矩阵按键来满足天然气检测与声光报警系统的按键控制要求，矩阵按键就是由多按键组成行列键盘，和电脑键盘相似。在功能使用和独立按键原理类似，不同之处在于其控制是一行或列。在执行时，首先进行行扫描，确定按键所在键盘的行，再进行列扫描，确认按键所在的列，然后就完成了具体按键的选择和控制。和独立按键比较，按键较多，成本较高，而且程序编写相对复杂。总的来说，键盘式按键，主要用于要求按键控制多的场合。综上，本课题设计的是天然气检测与声光报警系统，需要按键只有3个，所以不需要矩阵按键，仅需3个独立的按键就可实现控制要求。所以选择独立按键作为本课题的按键模块。2.2.5报警模块选型系统采用声音报警来设计报警模块，对于报警模块有以下两个方案：方案一：采用蜂鸣器模块作为整个天然气检测控制系统的报警电路,蜂鸣器报警相对简单，所需电路也比较简单，成本低，几毛钱便可实现，缺点是报警声音单一。方案二：采用ISD1820录音播报模块和喇叭来报警，可以自行录制一段声音作为报警声存储在该芯片当中，这样报警声不单一，且可以自由改变。该模块价格在20元左右。对比两个方案，最终选择方案一，虽然方案二的报警声可以自行录制，音质也好，但价格稍贵，而蜂鸣器虽然报警声比较刺耳，刺耳的声音容易引起人们警觉，且它的价格便宜，电路设计简单。2.3本章小结本章提出了天然气检测系统的控制要求和控制原理，在完成了主控模块、按键模块和报警模块硬件方案选型的基础上，完成了天然气检测系统整体控制方案的设计，为第三章及第四章的设计，提供了思路及参考。

3硬件电路选择3.1系统的功能分析及体系结构设计3.1.1系统功能分析该项目由单片机模块化电路STC89C52、LED电路、蜂鸣器报警电路、风扇控制电路、继电器控制电路、电源电路组成。1、MQ-5实时检测煤气浓度，浓度分为低中高3档，并分别用绿灯、黄灯和红灯指示，浓度到达相应的档位，则相应的灯亮，指示灯指示安全状态。2、当浓度达到高档的时候，蜂鸣器报警，风扇启动，疏散煤气。3、浓度达到中档的时候继电器断开。3.1.2系统总体结构系统具体框图：图3.1.2系统框架图3.2模块电路的选择3.2.1STC89C52单片机核心系统电路的选择STC89C52RC是由宏晶公司推出的一种小型\t"/u013122286/article/details/_blank"单片机，是\t"/u013122286/article/details/_blank"电子工程师常用器件。其主要特点为采用Flash存贮器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与MCS-51完全兼容，且采用高密度非易失存储器制造技术制造，将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个\t"/u013122286/article/details/_blank"芯片中，可以很快被中国广大用户接受。其程序的电可擦写特性，使得开发与试验比较容易，为很多\t"/u013122286/article/details/_blank"嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

STC89C52RC有很宽的工作\t"/u013122286/article/details/_blank"电源电压，可为2.7～6V,当工作在3V时，电流相当于6V工作时的1/4。STC89C52RC工作于12Hz时，动态电流为5.5mA，空闲态为1mA,掉电状态仅为20nA。这样小的功耗很适合于电池供电的小型控制系统。

STC89C52RC具有以下几个特点：

STC89C52RC与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容；

片内有4k字节在线可重复编程快擦写程序存储器；

全静态工作,工作范围:0Hz～24MHz；

三级程序存储器加密；

128×8位内部RAM；

32位双向输入输出线；

两个十六位定时器/计数器

五个中断源,两级中断优先级；

一个全双工的异步串行口；

间歇和掉电两种工作方式

超强抗干扰:高抗静电(ESD保护),轻松过2KV/4KV快速脉冲干扰；

宽电压,不怕电源抖动；

宽温度范围,-40℃~85℃；

禁止ALE输出;；

超低功耗:

1.掉电模式:典型功耗<0.1μA

2.空闲模式:典型功耗2mA

3.正常工作模式:典型功耗4mA-7mA

4.掉电模式可由外部中断唤醒,适用于电池供电系统,如水表、气表、便携设备STC89C52RC引脚功能

：

1电源:

①VCC-芯片电源，接+5V；

②VSS-接地端；

2.时钟:

XTAL1、XTAL2-晶体振荡\t"/u013122286/article/details/_blank"电路反相输入端和输出端。

3.控制线:

控制线共有4根：

ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲

①ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址

②PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。

PSEN:外ROM读选\t"/u013122286/article/details/_blank"通信号。

RST/VPD:复位/备用电源。

①RST（Reset）功能：复位信号输入端。

②VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。

EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。

①EA功能：内外ROM选择端。

②Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。

4.I/O口线：P0、P1、P2、P3共四个八位口。

P0口是三态双向口，通称数据总线口，因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。P0口也用以输出外部存储器的低8位地图1址。由于是分时输出,故应在外部加锁存器将此地址数据锁存，地址锁存,信号用ALE。

P1口是专门供用户使用的I/O口,是准双向口。

P2口是从系统扩展时作高8位地址线用。不扩展外部存储器时,P2口也可以作为用户I/O口线使用,P2口也是准双向口。

P3口是双功能口,该口的每一位均可独立地定义为第一I/O功能或第二I/O功能。作为第一功能使用时操作同P1口。图3.2.1STC89C52单片机引脚图STC89C52单片机最小系统说明：单片机最小系统，或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路。图3.2.1STC89C52单片机最小系统（1）复位电路：一、复位电路的用途：单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。二、51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2US就可以实现，那这个过程是如何实现的呢？在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。（2）晶振电路：晶振电路：晶振是晶体振荡器的简称在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络电工学上这个网络有两个谐振点以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振较高的频率是并联谐振由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近在这个极窄的频率范围内晶振等效为一个电感所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路由于晶振等效为电感的频率范围很窄所以即使其他元件的参数变化很大这个振荡器的频率也不会有很大的变化晶振有一个重要的参数那就是负载电容值选择与负载电容值相等的并联电容就可以得到晶振标称的谐振频率。一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器(注意是放大器不是反相器)的两端接入晶振再有两个电容分别接到晶振的两端每个电容的另一端再接到地这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容请注意一般IC的引脚都有等效输入电容这个不能忽略（3）P0口的上拉电阻：P0口作为I/O口输出的时候时

输出低电平为0

输出高电平为高组态（并非5V，相当于悬空状态）。也就是说P0

口不能真正的输出高电平，给所接的负载提供电流，因此必须接上拉电阻（一电阻连接到VCC），由电源通过这个上拉电阻给负载提供电流。

由于P0口内部没有上拉电阻，是开漏的，不管它的驱动能力多大，相当于它是没有电源的，需要外部的电路提供，绝大多数情况下P0口是必需加上拉电阻的。

1.一般51单片机的P0口在作为地址/数据复用时不接上拉电阻。

2.作为一般的I/O口时用时，由于内部没有上拉电阻，故要接上上拉电阻。3.当p0口用来驱动PNP管子的时候，就不需要上拉电阻，因为此时的低电平有效；4.当P0口用来驱动NPN管子的时候，就需要上拉电阻的，因为此时只有当P0为1时候，才能够使后级端导通。3.2.2电源电路选择选择5V直流电源，电路简单稳定。DC是DC插座，LED是红色的。R7的电阻值为1K，此电阻用于限制电流和保护LED灯，不会因此长时间工作而损坏作为系统低状态的指示器。施加电流点燃LED灯。S是一个自锁开关。打开开关时红灯闪烁，系统电源发出DC5V。当我再次按下开关时，红灯熄灭。图3.2.2电源电路3.2.3风扇控制电路设计由于只有一个设备不能直接操作振动风扇，9012晶体管被选为发动机控制。该电路是一个限流电路，该限流功能用于保护晶体管。如果单色仪控制杆处于低位，则三脚架布线，风扇工作正常。否则，风扇就转不动了。图3.2.3风扇控制电路3.2.4蜂鸣器报警电选择蜂鸣器是一种集成式、电压驱动的电子报警器，广泛应用于电子设备的音响系统中。本系统使用5V有源报警模块。该电路由晶体管9012驱动，只要微控制器的控制引脚处于低电平，警报就会触发。如果没有，他就不按门铃。带单片机方波输出控制报警模式。图3.2.4蜂鸣器报警电路3.2.5继电器控制电路设计继电器是一种控制电力的装置，它在满足规定条件时改变输入量，从而改变输出电流电路中的路由。输入回路和输出回路之间存在交互作用。它是通信、自动控制、机电一体化和电气电子领域最重要的控制部件之一，可作为自动控制器、保险丝和电路转换器。继电器通常由核心、线圈、电枢、接触线等组成.在指向线圈的恒定电压下，直流电流通过线圈，产生电磁效应。发电机用电磁场解除弹簧上的电压.然后把它拉到核心，移动发电机。接近移动和静态触点（通常用于打开）。如果线圈没有带电，电磁场就会消散并回到原来的位置，因为弹簧的反作用力，释放主静态触点并使其移动（通常是封闭的）。牵引链可以被切断。在系统中，继电器由三极管控制.单片控制台在低拉力情况下打开三极管.此时，继电器电源关闭，指示灯亮起。光电路电阻作为限制器受到保护.连接到三极管组的电阻器也具有限制流功能，用于保护三极管。图3.2.5继电器控制电路3.2.6LED信号指示灯电路设计天然气检测与排风控制系统声光报警电路如图3.7所示，当检测的天然气浓度超过安全值时，经过程序处理后，单片机端口P1.2就会输出低电平。此时，该电路就导通了，L26指示灯就会点亮，发出灯光报警。电路中电阻R25为分压电阻，主要是保护报警灯，防止两端电压高，烧坏报警灯。图3.2.6LED信号灯电路3.2.7PCF8591A/D采样电路设计系统选用PCF8591作为A/D芯片，PCF8591为独立电源，低功耗，8位CMOS驱动器.PCF8591具有四个模拟输入数据、一个模拟输出和一个正方形I中的串行C接口.三个PCF8591、A1和A2地址可用于硬件地址编程，因此，8台PCF8591设备无需额外设备即可连接到同一I2C干线.PCF8591设备上的所有入站和出站地址、控制和数据信号都通过双向和双向I2C总线串行传输。芯片特性（1）PCF8591工作电压范围为2.5V-6V。（2）低电流（3）通过I2C总线串行输入/输出（4）CF8591可按三个硬地址寻址（5）PCF8591样品指标按I2C总线水平确定。（6）模拟输入可编程为单端或差动输入（7）自动选择添加通道（8）PCF8591模拟电压范围从VSS到VDD。（9）PCF8591，内置跟踪和保持系统（10）8位比较A/D转换器下图显示了具体的示意图。这两种阻抗用于更稳定的数字信号读出.。图3.2.7A/D转换电路3.2.8MQ-5可燃气体传感器模块电路设计系统选择MQ-5模块检测可燃气体.MQ-5气体传感器中使用的气体敏感材料是二氧化锡（SNO2），在清洁空气中导电性较小。可燃气体测试：用于冷气体净化甲烷和丙烷的漂浮物质。可以使用简单的电路将电导的变化转化为与气体浓度相对应的输出信号。模块参数如下图：图MQ-5模块参数模块接口原理图如下图：图模块接口图模块实物图如下图：图模块实物图4软件设计4.1编程语言选择程序是用C语言编写的，因为整个程序比较复杂，采用了较多的Bono算法。对于大多数现代语言（例如。当使用B（e）类时，与配备串行仪器列表的处理器相比，具有以下优势：程序由编译器控制，因此程序员不必担心工作地址或文件类型等细节与使用复合格式相比，应用程序开发和测试时间大大缩短。C语言易于移植，可以在几乎所有的目标系统中工作，并且完成的项目可以很容易地转换成其他处理器和更好的环境。与汇编程序不同，C语言具有易于学习和使用的优点、结构、可读性、可移植性和保持清晰的特性。4.2keil软件设计思想中文软件是一种面向MCU开发人员的平面工作工具。在单个芯片中使用简单的内部符号来开发软件将缩短开发周期并造成巨大的成本。因此开发人员受到欢迎并得到广泛应用。你可以先使用阅读语言，然后再使用软件。该插件软件提供了一个全面的工作区，并在所有打开的窗口中调用不寻常的病毒。还有一个重要因素。让我们看看当程序员打开程序，用户感到舒服时，他们是如何生存的。读者很容易使用，我注意到它越来越受用户欢迎。在大多数情况下，只有一个连接。注册很简单，对初学者来说很容易，而且训练应该不错。在大规模软件开发中更好地考虑更好的语言的好处。成本开发系统的功能和它燃烧的每一个组成部分。4.3程序流程图系统开发主要采用小型软件进行开发和错误检测，程序设计语言采用C语言编写，易于阅读和移植。4.3.1程序流程图

5系统焊接与调试5.1电路焊接燃烧器的焊接工艺非常广泛。很多部件的焊接不是很好，但部件的正常维护和系统测试一般都是手工进行的。如果发生非常重要的故障，可能会影响整个控制，并使焊工无法使用。gites组由以下四个级别组成。第一步：清洁焊接区域，特别是清除油污和灰尘的区域。应注意不要在特定方向上折断待焊接件的两个角，并切断阀杆。这可能会影响焊接，然后将溴的头部与待焊接工件的焊脚接触，并连接到焊接的锡丝上，但是还需要我们必须防止烙铁的尖端接触到其他部件的底部。第二步：加热焊丝进行焊接。锡丝是慢慢焊接和熔化的，加热大约需要两秒钟，但也应根据设备类型明确区分例外情况。焊接过程中如需拆除焊接部位，应加热接头。主要操作是将锡丝固定在焊接位置，绕过焊接点，然后使用电烙铁。在加热过程中，零件可以在焊接过程中直接拆除。第三步：当第二阶段完成，你可能会发现焊接的是无法实现的。主要有两种情况。第一种是锡和非圆形焊缝的缺陷密封。此时，必须修理焊接点。在这种情况下，有必要注意焊接。否则可以轻松连接到另一个点。第二种类型的焊接太高，因此在这一点上可以使用电气标记来回移动焊接，以消除残余焊接。第四步：完成上述三个阶段后，您必须查看边缘。尤其要保证焊接点完整、清晰、牢固，并与其他点连接。系统硬件电路设计完成后，根据系统设计采购了系统的元器件和通用板，并与通用板的焊接原理进行了比较。焊接完成后，将生成书面的KEIL软件。十六进制文件被插入到微芯片中，以检查系统是否能够执行所需的功能。当完成了系统硬件电路设计之后，按照系统设计要求，购买相关的元件与一块万能板，对照原理图在万能板上进行焊接焊接完成后，再将KEIL软件编写好的驱动程序生成.HEX文件烧入到单片机当中，检测系统是否能够按照要求实现相应的功能在对实物进行调试的过程中，遇到了一下几个问题：（1）程序无法烧入到单片机焊接完电路板后，用万用表测量电源没有短路，但是烧入程序却无法在线烧入程序，出现这种情况肯定是单片机最小系统出现问题，用万用表测量STC89C52单片机的电源，电源是正常的，查看时钟信号也没有出现短路或者断路的问题，复位信号引脚也接好了，最后发现原来单片机有一个EA脚没有接VCC，处于悬空状态，该脚是用于选择内部存储器还是外部存储器来存储程序的，因此才会导致无法在线烧入，更改好，使EA接到VCC，问题得到解决。（2）系统不运行，按键等无反应烧入程序后，发现系统不运行，按按键也没什么反应，仔细检查焊接情况，发现天然气传感器的读写数据引脚在焊接存在虚焊，而系统程序在初始化的时候就会去获取房间内天然气浓度，如果获取到的天然气浓度无效，系统会一直获取，因此才导致死循环，按按键也没反应。（3）显示器无法显示预定的内容解决办法：经过一系列的检查，所有线路都设计正确，实物焊接完好。经过多次分析查重，发现在进行行驱动时，没有连接电阻排，导致单片机的接口带载能力不足，没办法对LCD显示器的驱动。发现后，加入了排阻，解决了这个问题。（4）按键按下后，出现错误显示解决办法：在进行实物操作时，按下按键会出现抖动，导致当时显示内容出现问题。经过检查，发现在硬件电路中没有在按键旁边加入电容，来去除抖动，也没有在程序里设置延时函数，来去除抖动。发现此问题后，采用了第二种解决方案。5.2系统调试应注意的是，在系统完全通电并投入使用之前，需要严格检查焊接系统中的接头和焊缝仍存在是否存在相当明显的缺陷。因此，根据下表检查正负极之间的差异。两者之间是否存在严重的能源供应问题，例如短路，最后确保系统正常工作。5.2.1系统程序调试Keil4软件的使用，首先需要创建一个项目。单击菜单列中的条目，输入新项目名称并保存。创建新的用户源文件。如果一个程序的源代码是用一个新创建的白色文本编写的，那么它后面会有额外数量的文档。编译调试程序：点击“编译”按钮，系统执行文件，输出窗口显示主动信息。（4）程序编译无错误后，进入程序调试状态，可查看单片机资源状态，进行断点等方式调试。

总结通过不懈的努力，终于完成了天然气检测与声光报警系统的设计，通过本次毕业设计，让我巩固了大学所学的专业知识，也让我体会到了什么是理论联系实际，让我懂得了遇到了问题，该怎样去查找问题，怎样去解决问题，使我的实践能力得到了极大的提升。本次毕设是完成天然气检测与声光报警系统，系统采用STC89C52单片机作为主控芯片，利用天然气传感器实时采集机室内的天然气浓度变化情况，使用LCD1602显示器来显示室内天然气浓度值及安全报警值，本系统工作稳定，性价比高。虽然本次设计都已完成了课题要求的所有功能，但是由于资金问题，该系统实际应用起来价值不高，首先在风