基于单片机的燃气报警器设计
1.1研究背景及意义
随着我国燃气的变革及西气东输工程的进行，煤气或天然气已成为多数家庭的燃料。每年因煤气泄漏造成的煤气中毒事故中，因使用热水器不当或产品本身的质量问题造成的一氧化碳中毒事故全国均有不少事例。更有甚者，因室内煤气浓度过高引起煤气爆炸的事故也不少见。所以，这样防止煤气中毒与爆炸已成为人们迫切需要。家用燃气报警器更是时下所需，因为它更简捷易用，方便居民生活。
而且，气体报警器的研发对于防止煤矿事故也是至关重要的，据权威部门统计，仅去年煤矿事故死亡人数就高达3786人，同时也造成了巨大的经济损失。我国特大煤矿事故也是非常严重的，例如2005年12月，河北唐山刘官屯煤矿发生特别重大瓦斯煤尘爆炸事故，造成108名矿工死亡，29人受伤，直接经济损失4800多万元。同年9月1日，黑龙江省双鸭山矿务局东保卫煤矿发生瓦斯爆炸事故，14人遇难。9月5日，山西省大同矿业集团公司永定庄煤矿发生特大瓦斯爆炸事故，死亡31人。9月27日，贵州省水城矿务局木冲沟煤矿发生特大恶性瓦斯爆炸事故，162人死亡。这是近40年来最严重的一次煤矿事故。11月5日，吉林省辽源矿务局西安矿矿办小井发生瓦斯爆炸事故，死亡31人，造成严重经济损失。11月25日，内蒙古自治区大雁煤业公司二矿采煤工作面发生特大瓦斯爆炸，目前已发现14人死亡，37人下落不明。
由此可见报警器无论是在人们的日常生活中，还是在煤矿等工业生产中都发挥着至关重要的作用，所以实时准确测量周围环境中的可燃性气体，有毒有害气体泄露，对保护人民的身体健康和财产安全有重要意义。在国民经济的许多领域中，如油田、矿山、化工等企业和家庭中有广泛的应用，也是环境保护的重要项目。如何开发出稳定可靠、高性能价格比的装置，成为急需解决的课题。
报警器技术及其产业的特点是：基础、应用两头依附；技术、投资两个密集；产品、产业两大分散。基础、应用两头依附，是指报警器技术的发展依附于敏感机理、敏感材料、工艺设备和计测技术这四块基石。敏感机理千差万别，敏感材料多种多样，工艺设备各不相同，计测技术大相径庭，没有上述四块基石的支撑，报警器技术难以为继。
由于要求数字气体报警器具有体积小巧，监控精度高，能长时间稳定工作的特点。传统的纯硬件报警器已经不能满足这种要求了，可以用单片机设计。
单片机在工业控制和仪器仪表智能化的应用中扮演着极为重要的角色。
其设计出的产品体积小、成本底、运用灵活、易于产品化、抗干扰能力强、适应范围广，在各种恶劣的环境下都能可靠工作。
1.2 系统的控制要求
1．系统要求设置正常工作状态,除正常工作状态外，电磁阀要求处于关闭状态,以切断煤气通道,防止煤气外泄。
2．在非正常工作状态下，当室内一氧化碳的浓度达到100ppm时系统应启动音乐报警，若2min报警无效，系统应启动排风扇进行通风排气。
3．系统进入正常工作状态后，先启动排风扇进行通风,然后启动电磁阀供给煤气。
4．系统进入正常工作状态，自45min后，每隔10min音乐响起一次，用来提醒用户在工作完毕后,停止供气。
5．在正常工作状态下，当系统检测到一氧化碳的浓度达到300ppm时，应关闭电磁阀，切断煤气通道以防止意外事故的发生。
1.3研究目标及实现功能
本文所设计的数字气体报警器采用单片机AT89C51，其价格便宜，易于产品化。本设计能将置于测试环境中的气体传感器输出的模拟电压通过A/D转换器送入单片机AT89C51中进行处理并通过数码管显示，通过设置报警值，当检测到的浓度达到或者超过设定值时，用单片机控制发光二极管发光报警，同时打开喇叭发出声音报警，来达到报警的目的，并通过外接排风扇与电磁阀对其进行程控，以防事故的发生。而当系统出现故障时，黄色LED
亮启，便于用户及时对报警器进行维修。
系统以MQK气体传感器和AT89C51 单片机为核心, 设计气体泄漏报警器。实现：
1．准确测量周围环境中的可燃性气体、有毒有害气体的泄漏；
2．实现系统各个模块的功能控制；
3．实现单片机编程语言系统的控制及传感器电路的控制。
4．研究单片机各接口的作用及功能；
5．了解MQK气体传感器的具体功能；
6．实现对基本报警电路的控制。
目录
第一章 绪论 16
1.1研究背景及意义 16
1.2 系统的控制要求 17
1.3研究目标及实现功能 17
1.4研究方案 18
第二章 硬件部分的设计 19
2.1系统的组成 19
2.2单片机介绍 19
2.2.1 AT89C51系列单片机介绍 19
2.2.2单片机中断与复位 21
2.2.3单片机复位电路 22
2.2.4 单片机管脚I/O分配 22
2.3 气体浓度检测 23
2.3.1 GS传感器介绍 23
2.3.2 ADC0809模数转换介绍 25
2.3.3 三点单独检测电路 26
2.4 显示电路 27
2.4.1单片机显示电路 27
2.4.2 74LS164驱动数码管 27
2.4.3 气体浓度显示电路 29
2. 5 报警与事故处理 30
第三章 软件设计 30
3.1 Keil C51开发系统基本知识 31
3.2主程序设计流程图 32
3.3 74LS164发送子程序 32
3.3.1 74LS164工作原理 32
3.3.2 74LS164发送字型码子程序 33
第四章 电路调试 34
4.1 硬件电路的调试 34
4.2 软件设计调试 34
4.2.1程序调试的步骤 34
4.2.2程序调试过程中的问题及解决 35
第五章 总结 37
参考文献
1何道清 编著 传感器与传感器技术 2004 北京:科学出版社
2 喻萍 郭文川 主编 《单片机原理与接口技术》2005 化工出版社
3先锋工作室 编著 单片机程序设计实例 2002北京：清华大学出版社
4吴金戊 沈庆阳 郭庭吉 编著 8051单片机实践与应用2002.12 北京：清华大学出版社
5马平 姚万业 王炳谦 编著 微机原理及应用 2002.12北京：中国电力出版社
6张迎新 杜小平 等编著 单片机初级教程 2000.6北京：北京航空航天大学出版社
7 张金铎 编著《传感器及其应用》西安电子科技大学出版社
8．张庆双 编著《使用电子电路200例》 机械工业出版社
www.bysj360.com www.bysj360.com/page.asp?id=37 www.bylw520.net www.bylw520.net/html/4907.html www.caddown.com
