基于AT89C51单片机技术的燃气检测报警与关闭系统的设计
摘要：本文介绍的是一种基于AT89C51单片机技术的燃气检测报警与关闭系统。以AT89C51单片机为控制器，半导体气敏传感器采集信息，经A/D转换后将电电压信息转换为数字信息，单片机对信息处理，得出燃气浓度并由显示器显示数值，若数值超过设定值则开启报警，关阀门，排气等功能。可以有效阻止和防范燃气泄漏事故，保障生命和财产安全。
关键词：声光报警；单片机；气敏传感器
Design of Home Gas Detection alarm and shutdown system
abstract：his paper introduces a gas detection alarm and shut-off system based on AT89C51 single chip microcomputer technology. Taking AT89C51 single chip microcomputer as controller, semiconductor gas sensor collects information, converts the electric voltage information into digital information after the conversion of A / D, the information is processed by single chip microcomputer, and the gas concentration is obtained and the display value is displayed. If the value exceeds the set value, open the alarm, close the valve door, exhaust and other functions. Can effectively prevent and prevent gas leakage accidents, to ensure the safety of life and property.
Key words：Acousto-optic alarm; single chip microcomputer; gas sensor
目录
第一章 绪论 1
1.1课题的背景和意义 1
1.2课题现状 1
1.3课题的主要内容 2
第二章 系统总体设计 3
2.1总体设计方案 3
2.2方案选择 4
第三章 系统硬件设计 5
3.1 单片机的最小系统及其工作原理 5
3.1.1单片机的选型 5
3.1.2 最小系统工作原理 6
3.2数据采集电路设计 7
3.2.1气敏传感器的选择 7
3.2.2数据采集电路及原理 8
3.3电源电路设计 8
3.3.1家用电压介绍 8
3.3.2电源电路及其工作原理 8
3.4报警电路设计 9
3.4.1报警器选择 9
3.4.2声光报警原理 9
3.5 转换电路设计 10
3.5.1A/D转换器选择 10
3.5.2A/D转换电路及工作原理 11
3.6电磁阀和排风扇设计 12
3.6.1电磁阀关闭电路设计 12
3.6.2排风扇设计 12
3.7显示电路设计 13
3.7.1显示器选择 13
3.7.2显示电路及其工作原理 14
第四章 系统软件设计 14
4.1系统总程序设计 14
4.2 流程图及程序设计 16
4.2.1 开机自检程序设计 16
4.2.2 A/D转换程序设计 17
4.2.3 报警控制程序设计 20
4.2.4数字滤波子程序的设计 21
4.2.5显示子程序设计 24
第五章 软硬件调试 25
5.1硬件调试 25
5.2软件调试 25
第六章 总结与展望 26
小结 27
致谢 27
参考文献 28
附录：系统原理图 29
第一章 绪论
1.1课题的背景和意义
随着我国经济的飞速发展，国民的生活标准不断提高，燃气已经成为了多数家庭的燃料，并且仍在不断普及。然而在燃气为我们提供便利的同时也带来了许多安全隐患。我国每年都在发生燃气泄漏事故。家用热水器煤气灶等家具的不当使用，以及产品本身年限所带来的问题，未发生事故时难以察觉。有许多看似良好的产品可能已经存在隐患，燃气泄漏到达一定浓度将会引发爆炸造成重大事故，甚至家破人亡，给家庭带来不幸，配备燃气报警与关闭系统很有必要。
同时由于生活水平的提高，国民逐渐重视健康和安全问题，人们更愿意将钱消费在提高安全上面，这意味着燃气报警与关闭系统的受众将会不断增加。未来不长的时间里，可能会发展出大规模的产业链。也就是说，家用燃气报警与关闭系统极具商业价值。AT89C51单片机是控制系统常用的单片机，在很多领域都有应用，报警系统使用的也很多，它能够准确的采样燃气测量浓度，可以很好的完成本项设计。同时应用于实际的设计，能够提高我们的实践能力。
本设计是针对家用的设计，因此会朝着利民的方向前进。着力设计一款安全实用的家用燃气检测与报警器。成品最终是惠及人民的家用产品，有助于提高居民的安全水平以及安全意识。具有很强的研究意义。
1.2课题现状
世界各国在普及家用燃气的同时，也都伴随着安全隐患。为了减少隐患有专家指出，使用燃气报警器可以有效的阻止一氧化碳中毒和严重燃气泄漏事件。家用燃气检测报警与关闭系统一般安装在厨房。厨房是最容易发生危险的地方，同时如果发生燃气泄漏浓度过高，可配合排风扇迅速降低一氧化碳浓度。
目前应用最广泛的是气敏传感器，很多气体检测都是用这种传感器。相对来说，美日等发达国家燃气报警技术发展的很快，一是人们的安全意识较强，二是政府法规的推动加大了市场需求，极大的促进了技术的发展。美国在燃气报警器中加入了控制校准和故障监视等功能，越来越现代化。
相比国外发达国家，我国的家用燃气检测报警系统市场尚待开发，具有很强的潜力。国民的安全意识增强以及相关规定的实施定会刺激市场需求，从而使得燃气检测报警与关闭系统在技术方面快速发展。在此过程中，在我国发达的制造业和国内外的科学技术交流的促进下，相信我国的研发技术，可以追赶发达国家的脚步甚至有所突破，目前，随着传感器生产水平的提高，逐渐趋向于小体型，高集成的发展模式。这也是很多电子元件的发展趋势，可以降低成本从而降低产品价格，也符合人们喜欢方便和节省空间的使用需求，市场对产品具有良好的导向功能和究错功能。
我国居民对家用燃气的依赖度越来越高，对家用燃气检测报警器的需求也越来大。希望在家庭安全方面，我国能够立足于发达的制造业，不断学习创新，达到发达国家的水平，并且更有突破。
与此同时，还应当适当引导加强居民的安全意识，这可以有效减少各种意外外的发生，并且促进多个相关产业的发展。安全产业的发展再反哺社会提高人民安全思想，产生一个有利的循环，从本质上解决问题，降低意外风险和安全以为患。是一个有益于民的一个设计，值得我们投入精力设计、改良、完成它。
1.3课题的主要内容
本文介绍AT89C51单片机为主，结合气敏传感器，声光报警器，设计一款在燃气浓度超限时能够声光报警并关闭燃气阀门的声光检测报警器，在燃气浓度降到安全值后关闭声光报警。本文将由硬件软件两方面的设计，完成家用燃气检测报警系统。其中硬件部分是我们主要的设计对象，我将挑选合适的元器件组合，介绍元件的优点。用所学的知识，完成整个硬件电路的设计。并且对电路进行调试，直到检测无误完成整个硬件系统。软件设计主要由所学的C语言编写，通过电脑测试，不断修正最终完成软件的设计。
参考文献
[1]史晓红.有机半导体态密度及其在材料与器件中的相关性质研究[C]北京：电子科技大学，2018:0649
[2]王建强.精通开关电源设计（第二版)[M].北京：人民邮电出版社，2017-10-01:216-230
[3][美]施敏，[美]伍国钰.半导体器件物理（第三版）[M]].西安：西安交通大学出版社，2008-06:78-101
[4][美]夸克，[美]瑟达.半导体制造技术[M]北京：电子工业出版社，2015-06-01:533-566
[5]韩雪涛.电子元器件识别检测与选用一本通[M].北京：电子工业出版社，2017-08-01:105-111
[6]刘恩科，罗晋生，朱秉升.半导体物理学（第7版）[M].北京：电子工业出版社，2014-04-05:73-96
[7]唐龙谷.半导体工艺和器件仿真软件Silva co TCAD实用教程[M].北京：清华大学出版社，2014-07-01:146-155
[8]李朝青.单片机原理及接口技术（第5版）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2017-05-01:36-55
[9]郭慧婷，程莉，肖明耀等.创客训练营 AT89C51单片机应用技能实训[M].北京：中国电力出版社，2018-11-01:3-42
[10]沈建华，杨艳琴，王慈.AT89C51超低功耗单片机原理及应用（第3版）[M].北京：清华大学出版社，2017-09-01:334-354
[11]宋德杰.传感器技术与应用[M].北京：机械工业出版社，2014-09-01:46-73
[12][荷]阿米尔.齐亚约.低功率 高分辨率的A-D转换器[M].北京：机械工业出版社，2018-02-01:132-151
[13]陈纯锴.开关电源原理、设计及实例[M].北京：电子工业出版社，2012-05-01:12-43
[14]杜春树.集成运算放大器及其应用[M].北京：电子工业出版社，2018-09-01:43-61
[15][日]河合一.活学活用A/D转换器[M].北京：科学出版社，2015-07-01:121-135
[16]纪宗南.集成A/D转换器应用技术和实用线路[M].北京：中国电力出版社，2009-01-01:142-165
[17]孙广.氧化物半导体气敏材料制备与性能[M].北京：化学工业出版社，2018-03-01:34-61
[18][美]威廉姆斯（著），路秋生（译）.模拟滤波器与电路设计手册[M].北京：电子工业出版社，2016-01-01:326-356
[19]朱明武，李永新，卜雄洙.测试信号处理与分析（十一五）[M].北京：航空航天出版社，2008-11-25:23-48
