基于单片机的燃气泄露检测仪设计

华北科技学院毕业设计（论文）

目录

设计总说明 ........................................................... I Introduction ......................................................... III 1 绪论 (1)

1.1课题背景及研究意义 (1)

1.2主要研究内容及结构安排 (1)

2 燃气泄漏检测仪系统构成框图 (3)

2.1系统构成框图 (3)

2.1.1 系统构成方案及论证 (3)

2.1.2 系统构成框图 (4)

3 燃气泄漏检测仪硬件设计 (5)

3.1MCU核心模块设计 (5)

3.1.1 MSP430系列单片机发展历程 (5)

3.1.2 MSP430系列单片机的应用领域 (5)

3.1.3 单片机最小系统介绍 (6)

3.1.4 单片机的选型 (9)

3.1.5 单片机外围电路设计 (11)

3.2采集模块硬件设计 (11)

3.3串口模块硬件设计 (13)

3.4双电源供电模块硬件设计 (15)

3.4.1 双12V稳压电源设计 (15)

3.4.2 3.3V电源设计 (16)

3.5LCD液晶显示模块设计 (18)

3.6本章小结 (21)

4 燃气泄漏检测仪软件设计与实现 (22)

4.1总程序流程图 (22)

4.2显示模块软件设计 (22)

基于单片机的燃气泄露检测仪设计

4.3显示模块软件调试 (28)

4.4本章小结 (29)

5 硬件的安装与调试 (30)

5.1PCB版的设计 (30)

5.2PCB板的调试 (32)

5.3PCB板的焊接 (33)

6 结论 (35)

参考文献 (36)

附录 (37)

致谢 (38)

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基于单片机的燃气泄漏检测仪设计

设计总说明

燃气现已成为人们生活中必不可少的能源，液化气、天然气等作为清洁能源已在工商业和城镇居民用户中得到广泛应用。但是随着燃气的广泛应用，由于燃气泄漏所引发的爆炸、中毒和火灾等事故也时有发生，这在某种程度上增加了城市的不安全和不稳定因素。燃气使用单位及居民用户选择一种适合的燃气报警装置成为必要之举。基于单片机的燃气泄漏检测仪，是一种适合家庭使用的小型燃气安全防范产品。能有效避免因燃气泄露而引起的爆炸、火灾、中毒等恶性事故发生，在全世界大部分国家地区广泛应用。基于单片机的燃气泄漏检测仪是燃气领域的安全卫士，一旦发生燃气泄漏，它能及时提醒用户，避免各类中毒事故的酿成。

在一些发达国家中都大力推广甚至强制安装燃气报警器，如日本东京和大阪、韩国汉城、德国汉堡等城市，目前有80％以上的居民家庭安装各类基于单片机的燃气泄漏检测仪。同样，在国内一些城市，如北京、成都、哈尔滨等城市，针对燃气中毒事故接二连三地发生，果断采取措施。据1998年资料显示，每年与液化石油气有关的事故仅发生75起，而城市燃气管道用户发生事故率更低，家用燃气报警器在日本发展30年来, 日本政府和生产企业大力推广报警器的使用，使燃气泄漏和爆炸等事故的事故率远远低于欧美等发达国家，基于单片机的燃气泄漏检测仪已成为家庭生活的必需品。

本课题设计一款燃气泄漏检测器，监控燃气灶是否有泄漏现象，并根据燃气泄漏流量大小，当燃气泄漏值超过安全标准时，系统进行报警，显示煤气是否有异常现象，并发出同步信号控制电磁阀切断气源。本设计以功耗小的单片机为核心器件，通过采集流量脉冲信号输入给单片机，通过软件程序来判断是否在合理的流量范围之内，当超出正常值时，控制单元MCU会给出相应的控制，驱动进行报警信号，同时液晶显示出当前累积流量及每个灶的开关状态。同时，本设计还会配合DTU、串口通讯模块将信息远传给上位机进行宏观控制,从根本上解决安全使用燃气的问题，有效避免因燃气泄漏造成的火灾、爆炸、窒息、死亡等恶性事故的发生。

为了做到实时监控本设计采用了双电源供电，即电源与电池交替供电，并且在当电池电量不足时，本设计还能够进行欠压报警，当城市停止供电时本设计会自动跳转到电池供电从而是本设计在没电的情况下也能进行监控。另外，本设计还根据国家标准进行

基于单片机的燃气泄露检测仪设计

了防静电、防雷击、防潮、防抖动方面的考虑使本设计能够高效安全的为消费者所用。

所以本设计有以下功能：

采集功能：采集灶具火焰热电偶信号、燃气表脉冲信号、报警器输出信号。

报警提示：有流量异常、电源欠压、浓度报警器等报警信息的声光提示。

电源转换功能：采用市电供电的泄漏检测仪在市电断电时能自动转换到备用电源（内部电池）当市电恢复时能自动转换到城市供电状态。

无线通信功能：能够与主站（集中器）无线通信的功能，既能够接收和回复集中器或主站发出的数据采集和参数设置命令。

显示功能：显示燃气表积累流量，灶具火焰状态、火焰异常等信息。

以下为本论文对本设计的具体陈述。

关键词：MSP430单片机；燃气；报警；控制

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Design of detection instrument based on MCU gas leakage

Introduction

Gas has become the people essential to life energy, liquefied petroleum gas, natural gas as a clean energy, such as in business and is widely used in urban residents users. But as the gas is widely used, due to gas leakage caused by explosion, fire and poisoning accidents also happen from time to tome, this to some extent increase the unsafe and unstable factors of the city. Gas using the units and residents the user to select a suitable gas alarm system become necessary. Gas leakage detector based on single-chip microcomputer, is a kind of suitable for family use small gas security products. Can effectively avoid explosion caused by gas leaks, fire, poisoning and other malignant accidents, has most of the countries and regions are widely used all over the world. Gas leakage detector based on single-chip microcomputer is the security guards of the gas field, in case of gas leakage, it can timely remind consumer to avoid all kinds of lead poisoning accident. In some developed countries are heavily promoted even mandatory gas alarm, such as Tokyo and Osaka, Seoul, South Korea, Hamburg, Germany and other cities, there are more than 80% of the households to install all kinds of gas leakage detector based on single-chip microcomputer. Also, in some domestic cities such as Beijing, chengdu, Harbin and other cities, according to gas poisoning accidents occurred one after another, take decisive measures, in a couple of years ago, will be installed gas leakage alarm set forth in the form of local legislation, and the results of gas accidents declined dramatically. According to 1998 data show that every year only accident associated with liquefied petroleum gas (LPG) since 75, the city gas users happen accident rate is lower, and household gas alarm system development for 30 years in Japan, the Japanese government and enterprises to vigorously promote the use of alarm, leakage and explosion accidents of gas accident rate is far lower than Europe and the United States and other developed countries, gas leakage detector based on single-chip microcomputer has become the necessities of family life.

This topic design a gas leakage detector, monitor if there is a leak phenomenon kitchen burning gas, gas leak flow and according to the size, when the gas leakage value exceed safety standards, alarm system, gas according to whether there is abnormal phenomenon, and