家用可燃气体报警器系统的设计
摘要：天然气，又称油田气，石油气。天然气的化学组成及其物理化学特性因地而异，它的主要成分是甲烷，还含有少量的乙烷，丁烷，二氧化碳，一氧化碳和硫化氢等。天然气，广义的是指埋藏在地层中自然形成的气体的总称。但我们通常所称的天然气是指储存在地层较深处的一种富含碳氢化合物的可燃气体。天然气是由亿万年前的有机物质转化出来的，它的主要成分是甲烷。随着社会的文明发展，这些能源的使用也逐步投入到人们的生活和生产当中.这些能源的投入给人们的生活带来了很大的便捷，但同时这些能源也带来同样的负面影响，比如污染空气，一旦发生泄漏，则会发生很大安全事故，严重的影响了人们的生命和财产安全。因此本次设计的可燃气体报警器可以检测泄露出来的可燃气体,而且它可以避免可燃气体泄露从而发生爆炸和导致人们受到的伤害。
本次设计已AT89C51单片机为核心，采用气体检测电路，温度检测电路，声光报警电路以及4位七段数码管温度显示模块相组成。检测家用燃气的泄漏情况，同时分为正常工作和发生燃气泄漏两种情况，主要的功能是能时时监测家用燃气的工作状态，一旦发生燃气泄漏，声光报警电路就会工作，蜂鸣器报警和LED灯闪烁，能及时的通知用户，防止发生更大的危险事故，从而保护用户的个人及财产安全。
关键词：可燃气泄漏 单片机报警器 MQ-7传感器
1 引言
目前，世界各国正在研究如何能获得大量的新能源技术，主要的研究方向是可持续发展能源和资源。新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。它的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部伸出所产生的热能。也可以说，新能源包括各种可再生能源和核能。相对于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源（特别是化石能源）枯竭问题具有重要意义。同时，由于很多新能源分布均匀，对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。然而天然气能源和石油是古代生物遗骸在地底埋藏时受到微生物侵蚀而经过一系列化学反应演化而成，因此天然气属于不可再生资源，在如今一些新能源还不能大规模的进入寻常百姓家，因此节约天然气的使用也是一件迫在眉睫的事情。相比于其他能源，天然气的使用与人们息息相关，因此如何安全的使用的天然气，一直是科学家们研究的主要方向，本文设计的报警器，在遇到气体泄漏就会发出报警，因此能保证家庭和社会人民的生命和财产安全。
本文所运用的单片机，是一项非常重要的课程，在如今的工作与生活中，单片机的运用与我们的生活息息相关，它的应用也是非常的广泛。小到我们生活中所使用的用品，大到企业的工业制造。而此次的家用可燃气体报警器系统的设计正是运用单片机应用系统中的一种。单片机的应用系统是由硬件和软件组成。硬件是指单片机扩展的存储器、输入/输出设备以及各种实现单片机系统控制要求的接口电路和有关的外围电路芯片或部件；软件是指单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序和管理程序。而这几个系统并不是互相进行的而是需要相互协调共同进行的。
各行各业都有它自己的发展前景的，气体报警器行业相对来说发展前景还是不错的，很多工厂、企业等存在可燃有毒气体的场所，国家都会强制安装这些设备，由于环境特殊，造成气体报警器的寿命也不会很长，所以使用气体报警器的数量还是很大的。因此，对于这个行业的技术更新与发展，有着重大的意义。
2 设计要求及方案
2.1 设计要求
家用燃气报警器的硬件主要有四大部分，由浓度检测及显示电路、主控电路、温度显示电路和报警电路四个部分组成。浓度检测电路主要有燃气传感器组成，本设计是整个系统中最关键的元件。主控电路也有单片机及其他相关软件组成，由程序对单片机进行控制。温度显示电路主要有74LS245和4位七段数码管组成，其作用是显示当前温度值。报警电路主要有蜂鸣器和LED灯组成，这个电路在燃气浓度过高时候起作用。硬件的设计需要单片机、模电及其数电的相关知识。在解决这一问题的过程中，需要查阅大量资料，结合所学知识，向老师获取帮助。
家用可燃气报警器，要求成本低廉并能对燃气进行准确的报警。不需要专业的操作，放置在安全区域，通电即可工作，且能持续的使用，不存在安全隐患。系统设置要求，当正常工作时，LED红灯处于熄灭的状态，蜂鸣器同样停止工作。当检测到发生燃气泄漏时，LED红灯闪烁，同时蜂鸣器发出大声的警告。
2.2 系统的主要功能
此次的主要功能主要分成两个部分：正常工作，发生燃气泄漏。同时，当发生燃气泄漏时，LED灯和蜂鸣器需要同时进行工作。正常工作时，我们需要它在时时的监控燃气的泄漏情况，当发生燃气泄漏后，能及时的发出警报，通知人们。
2.3 总体设计方案
本设计以单片机为主控器，使用以AT89c51单片机为核心，从而组成单片机系统，采用MQ-7气体传感器进行检测房间的气体浓度。报警模块由蜂鸣器和LED灯组成，当空气中的燃气超过规定值时，报警模块进行工作。方案的优点：本方案控制简单，成本较低，而且它的功能也可以进行扩展。另外，使用单片机进行设计，相对来说功能比较强大，软，硬件相互配合，即可实现本设计的要求。
1 引言 1
2 设计要求及方案 2
2.1 设计要求 2
2.2 系统的主要功能 3
2.3 总体设计方案 4
3 硬件设计 5
3.1硬件总电路图 5
3.2主控芯片 6
3.3 振荡电路 7
3.4 温度检测电路 7
3.5 气体检测电路 8
3.6 声光报警电路 8
4 软件设计 9
4.1 系统主程序 9
4.2 函数中段流程图 10
4.3 程序设计 11
5 系统仿真 11
5.1 仿真软件简介 11
5.2 仿真过程 11
5.3 仿真结果 12
结论 12
致谢 14
参考文献 14
附录 15
参考文献
1. 白希平.电工基本操作（修订版）。北京电子科技大学出版社，2011
2. 张宏旺.传感器技术大全.西安航空航天大学出版社，2008
3. 朱清慧，张凤蕊，翟天嵩，王志奎.Proteus教程——电子线路设计、制作与仿真[M]. 北京：北京大学出版社，2009
4. 邹大百.电子市场世界.2009.11
5.李正浩，姜宝钧.电子实验科学与技术，2006.12
6.王新贤.通用集成电路速查手册.济南：山东科学技术出版社，2006
7.彭为，黄科.典型系统设计实例竟将.电子科技出版社，2006
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