家用煤气泄漏检测器讲解

辽宁工业大学

单片机原理及接口技术课程设计（论文）题目：家用煤气泄漏检测器设计

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起止时间：

课程设计（论文）任务及评语

院（系）：电气工程学院 教研室：电气工程及其自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

学 号

学生姓名

专业班级

课程设计（论文）题目

家用煤气泄漏检测器设计

课

程设计（论文）任务

该检测器实时监测空气中煤气浓度，当煤气浓度超过0.1%报警，传感器可采用数字式或模拟式。当超过阈值时要发出声光报警信号，并设有消音键可以消除声报警，并附加时间、浓度显示功能。 设计任务：

1. CPU 最小系统设计（包括CPU 选择，晶振电路，复位电路）

2. 传感器选择以及接口电路设计

3. 键盘显示电路设计

4. 程序流程图设计及程序清单编写 技术参数：

1．检测器的工作电源为AC220V 2．显示器采用4位LED 数码管 设计要求：

1、分析系统功能，尽可能降低成本，选择合适的单片机、AD 转换器、输出电路等；

2、应用专业绘图软件绘制硬件电路图和软件流程图；

3、按规定格式，撰写、打印设计说明书一份，其中程序开发要有详细的软件设计说明，详细阐述系统的工作过程，字数应在4000字以上。

进度计划

第1天 查阅收集资料 第2天 总体设计方案的确定 第3-4天 CPU 最小系统设计

第5天 传感器选择及接口电路设计 第6天 开关量输出接口及报警电路设计 第7天 程序流程图设计 第8天 软件编写与调试 第9天 设计说明书完成 第10天 答辩

指导教师评语及成绩

平时： 论文质量： 答辩：

总成绩： 指导教师签字： 年 月 日

摘要

煤气作为一种清洁型能源进入家庭得到广泛使用，为人们的生活带来了方便，减少了城市的污染，提高了生活质量和效率，但是同时，也受到了由于设备使用不当或者设备老化而导致的煤气泄漏的巨大威胁，甚至威胁到了人们的生命财产安全。针对这种情况本文设计了一种煤气泄漏监控系统，该系统可以很好的在家用煤气发生泄漏的时候发出警报，使危急情况得到处理。

本系统以AT89C51单片机为核心，由MQ-4传感器、单片机AT89C51、模数转换芯片ADC0809完成气体浓度信号的采集显示内容的传输、显示等功能。本文设计的检测器由传感器、数码管显示器、声光报警器、A/D转换等模块组成。软件上采用C语言编程，结构简单运行稳定。

该检测系统能够检测煤气浓度，当检测煤气浓度低于设定报警阈值的时候，数码管显示器仅仅显示测得的煤气气体浓度；当检测煤气浓度超出设定报警阈值时给出声光报警。

关键词：MQ-4传感器；AT89C51单片机；报警

目录

第1章绪论 (1)

1.1家用煤气泄漏检测器概况 (1)

1.2本文研究内容 (1)

第2章CPU最小系统设计 (2)

2.1家用煤气泄漏检测器总体设计方案 (2)

2.2CPU的选择 (3)

2.3数据存储器扩展 (4)

2.4复位电路设计 (4)

2.5时钟电路设计 (5)

2.6CPU最小系统图 (6)

第3章家用煤气泄漏检测器输入输出接口电路设计 (7)

3.1家用煤气泄漏检测器传感器的选择 (7)

3.2家用煤气泄漏检测器检测接口电路设计 (7)

3.2.1 A/D转换器选择 (7)

3.2.2 模拟量检测接口电路图 (7)

3.3家用煤气泄漏检测器输出接口电路设计 (8)

3.4人机对话接口电路设计 (9)

第4章家用煤气泄漏检测器软件设计 (11)

4.1软件实现功能综述 (11)

4.2流程图设计 (11)

4.2.1 主程序流程图设计 (11)

4.2.2 模拟量检测流程图设计 (12)

4.2.3 家用煤气泄漏检测器流程图设计 (12)

4.3程序清单 (14)

第5章系统设计与分析 (21)

5.1系统原理图 (21)

5.2系统原理综述 (21)

第6章课程设计总结 (22)

参考文献 (23)

第1章绪论

1.1家用煤气泄漏检测器概况

煤气是一种高效、经济、稳定的生活能源。极大地方便我们的生产生活，但同时也带来了不少的安全隐患。煤气泄漏造成的事故给我们带来了不少的警示，而市场上的煤气检测报警器并不能为我们提供完善的安全保障，为此设计功能更加完善，探测更加精确的家用煤气泄漏检测器，是对付煤气无形杀手的重要手段之一。

现在每家每户只要安装煤气管道的几乎都安装有煤气泄漏检测器。对于目前市场上天然气报警存在以下问题：对天然气的检测不敏感或者检测到天然气泄漏并不能及时报警作出相应处理；对于天然气检测过于敏感，正常做饭烧水时难免会有少数天然气溢出，此时报警系统就不停关阀报警严重影响生活效率；存在谎报误报的现象，当空气中存油烟时也会关阀报警所以很多家庭对检测器束之高阁当成摆设，买了并不安装。所以市面上的天然气泄漏检测报警器亟待于改进，从而才能更好地保障我们的生命财产安全，提高我们的生活质量。

1.2本文研究内容

本论文中的煤气泄漏检测器以单片机为控制核心，硬件电路大体可分为单片机小系统电路、A/D转换电路、声光报警电路、LED显示电路，按键电路等。通过MQ-4型电阻式半导体传感器采集空气中煤气浓度，把探测到空气中的煤气的浓度转换成对应的电压信号，电压信号送入A/D转换器转换成数字信号，转换成的数字信号送入单片机，单片机对数据进行线性化处理，将数字化电压信号转化成为对应的浓度值显示到数码管上，同时判断气体浓度值是否超出报警上限，当检测气体浓度低于设定报警阈值的时候，数码管显示器仅仅显示测得的可燃气体浓度；当检测气体浓度超出设定报警阈值时给出声光报警。