可燃气体报警器的设计(附件)
近年来国家对于天燃气、煤气等气体的开发和使用也是逐年提高，家庭以煤气和天然气作燃料的也越来越多。这些气体容易泄露，如果处理不好，与空气混合后就可能引发火灾、爆炸、窒息、死亡等一系列的恶性事故，会给家庭带来灾难性危害。本课题就是基于以上情况，研究一种基于单片机为控制系统，设计一个可燃气体探测报警器，利用这个控制系统对家庭中的可燃气体进行监控。
本系统硬件电路包括单片机电路、AD转换电路、报警电路、继电器应用电路、LCD1602显示电路、晶振电路、复位电路等。经实验证明该系统可实现对室内可燃气体的监测，当室内监测气体超出预设值时，就会发出警报，从而防止事故的发生，达到安全保护目的。
关键词 单片机，气敏传感器，可燃性气体，LCD1602
目 录
1 绪论1
1.1 课题的研究背景及意义1
1.2 可燃气体报警器的国内外研究现状2
1.3 可燃气体报警器的发展趋势3
2 总体方案5
2.1 设计要求5
2.2 设计方案5
2.3 系统结构 5
3 硬件设计6
3.1 可燃气体检测及信号调理模块6
3.2 单片机电路9
3.3 AD转换电路10
3.4 液晶显示电路12
3.5 串口通信电路12
3.6 报警电路13
3.7 继电器应用电路图 14
3.8 晶振电路 14
3.9 复位电路 15
4 软件设计16
4.1 主程序设计16
4.2 延时子程序设计16
4.3 液晶显示子程序设计17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
> 5 系统调试19
5.1 硬件调试19
5.2 软件调试19
结 论21
致 谢22
参考文献23
附录A 电路原理总图24
附录B 硬件实物图25
附录C 程序清单26
1 绪论
1.1 本课题的研究背景及意义
近年来城市建设的发展飞快,伴随着各种高密集型住宅逐年增多,国家对于天燃气、煤气等气体的开发和使用也是逐年提高，家庭以煤气和天然气作为燃料使用的也越来越多。这些可燃气体很容易泄露，如果处理不好，与空气混合后就可能引发爆炸、火灾、窒息、死亡等一系列的恶性事故，会给家庭带来灾难性危害。这些可燃气体本身存在分散的特证,当燃气产生泄露后,就会与空气相互混合，在空气中风的作用下,它会沿着地表面快速的向四周发散,造成更大的危害。为了防止可燃气体产生泄漏,及时准确地监测环境中可燃气体的浓度,及时做出相应的处理,防止灾祸发生，给居民人身安全产生危害，对财产造成损失。
我国经济飞速发展，各种智能的、多功能的建筑物是逐年增加，对于小区中的各种防火设施计的要求也是越来越高。国内可燃气体相关产业发展迅猛，天然气等可燃性气体已经广泛应用于大部分的工业、商业和住宅用户，可燃性气体的相关行业具有良好的发展前景。但是伴随着可燃气体的广泛应用，也产生了各种相应问题。由于燃气泄漏而引发的爆炸、燃气中毒和火灾事件也是产常有产生，这在一定程度上影响了城市的安全和稳定性建设。
气体报警装置它的核心是气敏传感器。当被检测气体具有可燃性时，传感器的电阻特性会发生相应的改变，可燃气体浓度愈高电阻的变化愈大，产生的电信号愈明显。产生的电信号经后级电路处理。处理后，生成的电信号进行线性补偿，使信号变化趋于线性化。通过微型计算机机处理，经过逻辑电路进行逻辑分析，最后输出各种控制信号。当传感器检测到的可燃气体的浓度超过设置的预定值时，控制系统向报警系统发出指令并驱动报警电路进行声光报警，同时通过LCD显示屏进行显示，启动系统通风处理。本设计基于分析目前国内可燃气体的检测系统发展现状，设计适用于家庭的可燃性气体的监测系统。
随着家用天然气设备的发展现状，对于可燃气体的监测和防护是非常有必要的。因为家用天然气设备对人身和财产的安全具有一定的威胁，消除可燃性气体存在的安全隐患，是确保家用设备安全的首要条件。根据需要监测系统应具备能够实时显示可燃性气体的浓度，当被检测的可燃性气体浓度超过系统的预定值时，对当地人员发出声、光报警，提醒相关人员进行问题处理。同时将报警处理的信息记录到指定的存储位置，从而方便工作人员进行相关的处理，以便保障家庭用户的财产和人身安全，避免或减少因可燃气体引起的事故的发生。是家庭生活中保障财产和人身安全的必须设备。有着广泛的市场的应用空间。由于可燃性气体的检测系统在人们的家居生活中扮演着的角色愈来愈重要，所以系统在市场上有着广泛的应用的前景，已经有许多厂家着手开始进行相关产品的研发，并且已经取得了较好的研究成果，目前市场上用的较多的广东的特安公司的研制的可燃性气体报警器系统等相关成品。但是各个厂家的产品性能各有差异，其差别主要集中在检测传感器、控制单片机芯片和显示方式上。由于我国对这方面的研究起步较晚，在系统的检测的灵敏度、显示的界面和系统的耐用性等方面比起国外的相关产品还有着不小的差距。
1.2 可燃气体报警器的国内外研究现状
国外对可燃性气体报警器的研究最早出现在二十世纪的初期，产品已经推出，很快便受到市民们的青睐，原因如下，第一是因为随着人们生活水平的日益提高，对家庭的人身和财产安全的意识逐渐增强；第二，政府相关法规的推动，使得市场的需求量大大增加。据有关统计，美国在二十世纪末到二十一世纪初的这段时间气体传感器的用量平均每年增长三成左右。随着传感器技术的不断发展，工厂生产水平的不断提高，传感器愈加向小型化和集成化发展，可燃性检测设备的体积也由以前占地大，不方便，变化到现在的便携式系统，更加利于生产、运输及市场推广。
二十世纪五十年代左右，世界上第一台接触燃烧式家用燃气泄漏报警器在日本最先研制成功，经过一年时间的试用和改良，可检测的可燃性气体的种类大大增加，基本上能够准确的检测天然气、一氧化碳等危险性气体，可以安装在浴室或者采用集中监视。
早在70年代，我国开始对可燃气体报警器进行研究开发，到目前为止，已经研制出多种可以适用不同生产模式品种，有了一定的市场应用的空间。适用的场合从最初只能医用到单一的炼油系统，截至目前，对于各种危险的工作环境基本上都是能够适用的，产品质量和数量在飞速的增加。现阶段的任务主要是借鉴外国的传感器的开发和思路，研究出具有自己特色的传感器技术。对于生产工艺方面也要给予足够的重视。就目前而言，对于检测气体的判断和选择上、产品的应用稳定性上有了长足的长进。 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。
2.3 系统结构
（6）使用寿命长和具有可靠的稳定性。
这个模块能实现当测量的气体浓度大于设定的浓度时，单片机的I/O口输出低电平。
气敏传感器MQ-7对一氧化碳具有较高的灵敏度和良好的选择性对；对于烟雾、乙醇等气体几乎不响应，抗干扰的能力强；能够快速的响应恢复特性；超长的使用寿命，还有比较可靠的稳定性；测试电路简单等等。
ZYMQ-7 气敏元件的结构图和外形图如图3所示, 由SnO2敏感层、微型 AL2O3 陶瓷管, 敏感元件是由测量电极和加热器组成的，加热器的作用是给气敏元件提供了相应工作环境。填充活性炭的过滤腔体，是为了降低氮氧化物和烷类气体对气敏原件的干扰。成品的气敏原件有6个管脚，４个管脚用做信号取出，另外２管脚给气敏原件供给加热电流。
1 绪论1
1.1 课题的研究背景及意义1
1.2 可燃气体报警器的国内外研究现状2
1.3 可燃气体报警器的发展趋势3
2 总体方案5
2.1 设计要求5
2.2 设计方案5
2.3 系统结构 5
3 硬件设计6
3.1 可燃气体检测及信号调理模块6
3.2 单片机电路9
3.3 AD转换电路10
3.4 液晶显示电路12
3.5 串口通信电路12
3.6 报警电路13
3.7 继电器应用电路图 14
3.8 晶振电路 14
3.9 复位电路 15
4 软件设计16
4.1 主程序设计16
4.2 延时子程序设计16
4.3 液晶显示子程序设计17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
> 5 系统调试19
5.1 硬件调试19
5.2 软件调试19
结 论21
致 谢22
参考文献23
附录A 电路原理总图24
附录B 硬件实物图25
附录C 程序清单26
1 绪论
1.1 本课题的研究背景及意义
近年来城市建设的发展飞快,伴随着各种高密集型住宅逐年增多,国家对于天燃气、煤气等气体的开发和使用也是逐年提高，家庭以煤气和天然气作为燃料使用的也越来越多。这些可燃气体很容易泄露，如果处理不好，与空气混合后就可能引发爆炸、火灾、窒息、死亡等一系列的恶性事故，会给家庭带来灾难性危害。这些可燃气体本身存在分散的特证,当燃气产生泄露后,就会与空气相互混合，在空气中风的作用下,它会沿着地表面快速的向四周发散,造成更大的危害。为了防止可燃气体产生泄漏,及时准确地监测环境中可燃气体的浓度,及时做出相应的处理,防止灾祸发生，给居民人身安全产生危害，对财产造成损失。
我国经济飞速发展，各种智能的、多功能的建筑物是逐年增加，对于小区中的各种防火设施计的要求也是越来越高。国内可燃气体相关产业发展迅猛，天然气等可燃性气体已经广泛应用于大部分的工业、商业和住宅用户，可燃性气体的相关行业具有良好的发展前景。但是伴随着可燃气体的广泛应用，也产生了各种相应问题。由于燃气泄漏而引发的爆炸、燃气中毒和火灾事件也是产常有产生，这在一定程度上影响了城市的安全和稳定性建设。
气体报警装置它的核心是气敏传感器。当被检测气体具有可燃性时，传感器的电阻特性会发生相应的改变，可燃气体浓度愈高电阻的变化愈大，产生的电信号愈明显。产生的电信号经后级电路处理。处理后，生成的电信号进行线性补偿，使信号变化趋于线性化。通过微型计算机机处理，经过逻辑电路进行逻辑分析，最后输出各种控制信号。当传感器检测到的可燃气体的浓度超过设置的预定值时，控制系统向报警系统发出指令并驱动报警电路进行声光报警，同时通过LCD显示屏进行显示，启动系统通风处理。本设计基于分析目前国内可燃气体的检测系统发展现状，设计适用于家庭的可燃性气体的监测系统。
随着家用天然气设备的发展现状，对于可燃气体的监测和防护是非常有必要的。因为家用天然气设备对人身和财产的安全具有一定的威胁，消除可燃性气体存在的安全隐患，是确保家用设备安全的首要条件。根据需要监测系统应具备能够实时显示可燃性气体的浓度，当被检测的可燃性气体浓度超过系统的预定值时，对当地人员发出声、光报警，提醒相关人员进行问题处理。同时将报警处理的信息记录到指定的存储位置，从而方便工作人员进行相关的处理，以便保障家庭用户的财产和人身安全，避免或减少因可燃气体引起的事故的发生。是家庭生活中保障财产和人身安全的必须设备。有着广泛的市场的应用空间。由于可燃性气体的检测系统在人们的家居生活中扮演着的角色愈来愈重要，所以系统在市场上有着广泛的应用的前景，已经有许多厂家着手开始进行相关产品的研发，并且已经取得了较好的研究成果，目前市场上用的较多的广东的特安公司的研制的可燃性气体报警器系统等相关成品。但是各个厂家的产品性能各有差异，其差别主要集中在检测传感器、控制单片机芯片和显示方式上。由于我国对这方面的研究起步较晚，在系统的检测的灵敏度、显示的界面和系统的耐用性等方面比起国外的相关产品还有着不小的差距。
1.2 可燃气体报警器的国内外研究现状
国外对可燃性气体报警器的研究最早出现在二十世纪的初期，产品已经推出，很快便受到市民们的青睐，原因如下，第一是因为随着人们生活水平的日益提高，对家庭的人身和财产安全的意识逐渐增强；第二，政府相关法规的推动，使得市场的需求量大大增加。据有关统计，美国在二十世纪末到二十一世纪初的这段时间气体传感器的用量平均每年增长三成左右。随着传感器技术的不断发展，工厂生产水平的不断提高，传感器愈加向小型化和集成化发展，可燃性检测设备的体积也由以前占地大，不方便，变化到现在的便携式系统，更加利于生产、运输及市场推广。
二十世纪五十年代左右，世界上第一台接触燃烧式家用燃气泄漏报警器在日本最先研制成功，经过一年时间的试用和改良，可检测的可燃性气体的种类大大增加，基本上能够准确的检测天然气、一氧化碳等危险性气体，可以安装在浴室或者采用集中监视。
早在70年代，我国开始对可燃气体报警器进行研究开发，到目前为止，已经研制出多种可以适用不同生产模式品种，有了一定的市场应用的空间。适用的场合从最初只能医用到单一的炼油系统，截至目前，对于各种危险的工作环境基本上都是能够适用的，产品质量和数量在飞速的增加。现阶段的任务主要是借鉴外国的传感器的开发和思路，研究出具有自己特色的传感器技术。对于生产工艺方面也要给予足够的重视。就目前而言，对于检测气体的判断和选择上、产品的应用稳定性上有了长足的长进。 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。
2.3 系统结构
（6）使用寿命长和具有可靠的稳定性。
这个模块能实现当测量的气体浓度大于设定的浓度时，单片机的I/O口输出低电平。
气敏传感器MQ-7对一氧化碳具有较高的灵敏度和良好的选择性对；对于烟雾、乙醇等气体几乎不响应，抗干扰的能力强；能够快速的响应恢复特性；超长的使用寿命，还有比较可靠的稳定性；测试电路简单等等。
ZYMQ-7 气敏元件的结构图和外形图如图3所示, 由SnO2敏感层、微型 AL2O3 陶瓷管, 敏感元件是由测量电极和加热器组成的，加热器的作用是给气敏元件提供了相应工作环境。填充活性炭的过滤腔体，是为了降低氮氧化物和烷类气体对气敏原件的干扰。成品的气敏原件有6个管脚，４个管脚用做信号取出，另外２管脚给气敏原件供给加热电流。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzdq/777.html
