(完整版)危险气体自动报警系统设计毕业设计

危险气体自动报警系统设计

摘要

随着城市煤气、天然气事业及化学工业的迅速发展，易燃、易爆的气体种类和应用范围在不断增加，这些易燃易爆气体在生产和使用过程中，一旦发生泄漏将会引起中毒、火灾、爆炸等重大事故，所以研制一种新型、性能稳定、准确监测针对这些危险气体自动报警系统势在必行。。

本次设计采用以STC12C5A60S2芯片为核心，用半导体陶瓷式气体传感器MQ-5来检测外部气体浓度，采集的数据通过LCD1602显示，当浓度超过一定的量时，通过蜂鸣器和LED来进行声光报警。

关键字：单片机 MQ-5 LCD1602

Dangerous gas automatic alarm system

ABSTRACT

With the rapid development of city gas, natural gas utilities and the chemical industry, flammable, explosive gas type and range of applications are increasing, these explosive gases in the production and use of the process, once the leak will cause poisoning, major accidents fires, explosions, etc., so the development of a new, stable, accurate monitoring is imperative for these dangerous gases alarm system. .

The design uses to STC12C5A60S2 chip as the core, with the semiconductor ceramic gas sensor MQ-5 to detect the external gas concentration data collected by LCD1602 display, when the concentration exceeds a certain amount, by the sound of the buzzer and the LED to light Call the police.

Key words: single chip MQ-5 LCD1602

1 绪论

我们日常生活中经常使用的液化石油气和煤气等，这些气体主要含有烷类以及一氧化碳、氢等成分。随着化工产业的发展，这些气体的应用范围都有所增加。在生产、输送、贮存和使用这些气体的过程中，很容易发生泄漏甚至于爆炸因为设备密封质量不好或者操作不当等等其它原因。易燃易爆的气体与空气混合后生成一种爆炸性混合物，它们遇到火就会发生剧烈的化合反应，从而产生大量的热量，进而会燃起大火，给人民的生命和财产造成危险。所以只有采用先进、可靠的安全监测仪表，在生活中时时检测有毒气体，才可以保障人民的生命和财产安全。

国家法律明确规定:“散发可燃气体的场所，应设置可燃性气体浓度检测装置”。但根据目前国内的情况，许多检测仪使用时间过长，性能也不稳定，而且老化严重和技术指标达不到标准。2003年12月，国家执行新的可燃性气体探测仪将停止使用。因此，现如今研制一种性能稳定、准确监测的危险气体检测仪非常重要。

随着今年来电子技术的突飞猛进，研制一种性能稳定、准确监测，并且合乎国家相关规定的检测仪的难度已经大大降低，目前也有许多企业已经有产品面向市场，越来越多更先进的测量仪也在研发之中。

作为测量仪器的处理器，单片机由运算器，控制器和存储器等构成。它是近年来发展成熟和应用广泛的一种芯片，许许多多简单的控制都可以用到它，它不但使用简单，而且成本也低，市面上的单片机型号更是繁多，可以让设计人员根据自己的需求去选择。单片机和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。由于单片机的需求大，现在已经有8位、16位、32位的单片机，其中作为8位单片机的51单片机最为成功，因为其简单可靠而性能不错获得了很大的好评。

近年来传感器技术突飞猛进，为我们的生活带来了生活的便捷。传感器技术也应用在各个行业，例如汽车上的雷达报警，以及手机的重力传感器。可燃性气体传感器是各种类型仪表的核心之一。

2 设计要求与方案论证

2.1 设计要求

（1）报警装置的总体设计方案；

（2）完成控制电路、感知电路设计；

（3）电路优化设计。

2.2 方案论证

2.2.1 控制部分的方案选择

方案一：

采用传统的8位单片机，例如STC12C5A60S2作为控制核心。该单片机是目前最流行以及开发平台最低的一种嵌入式控制芯片，目前已经广泛运用于市场上，高校的教学也有讲这方面的知识。

方案二：

采用FTC10F04单片机，还带有非易失性Flash程序存储器。它是一种高性能、低功耗的8位CMOS微处理芯片，市场应用最多。

方案一成本比较低，适合做设计，方案二运算速度高，性能好，所以两种方案都有可取之处。但是方案一做设计容易上手，方案比较通用，而且货源充足，有利于生产。

综合比较选用方案一

2.2.2 显示模块的选择方案和论证

方案一：

LED数码管动态扫描。相对于液晶显示比较经济实惠，但液晶显示比数码管显示美观，LED数码管在操作上比较繁琐。

方案二：

点阵显示。用点阵显示美观，但是分辨率不高，而且需要的功率比较大，单个LED出现问题后会对整个点阵的显示产生影响。

方案三：

LCD1602液晶是一种具有8位并行接口方式的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为16x2。1602液晶操作简单，容易上手和使用，而且可构成简单的人机交互图形界面。

经过综合比较最终选择方案三，即选择LCD1602液晶显示屏。

2.2.3 危险气体检测传感器的选择方案和论证

近年来传感器技术突飞猛进，为我们的生活带来了生活的便捷。传感器技术也应用在各个行业，例如汽车上的雷达报警，以及手机的重力传感器。可燃性气体传感器是各种类型仪表的核心之一。危险气体检测传感器是一个气-电变换器，作用是把可燃性气体在空气中的含量(即浓度)变成电信号，然后把电信号传输给单片机处理，单片机处理这些数据，然后报警或者显示。传感器的选型是非常重要的。下面将对传感器的类型进行介绍。

(1) 半导体气体传感器

半导体气体传感器主要使用半导体气敏材料。半导体气体传感器的工作原理是利用气敏元件的电阻、电流或电压随气体浓度变化。半导体气体传感器具有诸多优点，比如使用简单、产品种类多、以及稳定性比较强。