基于AT89C51的气体检测仪的设计

基于AT89C51的气体检测仪的设计

摘要：天然气的然气的使用，大大提高了我们的生活质量。与传统的生活方式相比，天然气更加清洁，减小了污染气体的排放。因此现在几乎每家都在使用天然气，我们在使用天然气的同时，要知道天然气属于危险品，在使用的过程中，要注意它的潜在威胁。如果我们使用不当，就会造成范围内的爆炸和中毒，对我们的生命健康造成了严重的威胁。如何解决这一潜在威胁，使我们使用天然气过程中优先考虑的问题。据有关专家建议，天然气报警器就是有效的解决这一问题的方法之一。

本论文设计以单片机作为主控单元，配合外围电路，共同完成对天然气检测报警装置。仪表可以实时对周围气体进行检测，当周围环境气体有毒有害气体浓度含量超过仪表设置的报警值时，红灯亮，声光报警。并在LCD显示屏上显示当前气体浓度。如果周围环境气体有毒有害气体浓度含量不超标，绿灯亮，不进行声光报警，并显示当前测得浓度值。

关键词：气敏传感器；报警器；单片机

一、天然气泄漏检测系统概述 1

1.1天然气泄漏检测报警器的概述 1

1.2家用天然气泄漏检测报警器现状 1

1.3家庭燃气泄漏报警的发展趋势 1

1.4天然气泄漏检测报警设计意义 2

二、天然气泄漏报警系统的方案设计 2

2.1燃气报警系统的设计思路 2

2.2对于该警报器设计的要求 2

2.3天然气泄露报警器的结构 3

2.4报警器工作原理 4

2.5气体检测报警器的功能 4

三、天然气泄漏报警系统的硬件部分设计 5

3.1半导体气敏传感器 5

3.1.1气体传感器的选定 5

3.1.2半导体气敏传感器 5

3.2主控电路设计 7

3.2.1AT89C51单片机的介绍 7

3.2.2 AT89C51单片机的时钟电路 8

3.2.3 AT89C51单片机的复位电路 9

3.3数据转换模块 10

3.3.1A/D转换器介绍 10

3.3.2单片机与ADC0809的接口电路 12

3.4声光报警电路 13

3.5显示模块设计 14

3.5.1 LCD1602 简介 14

3.5.2 LCD1602　主要参数 14

3.5.3LCD液晶显示模块与单片机的连接 15

3.6电源模块的设计 15

3.7报警器总电路 15

四、天然气泄漏报警系统的软件部分设计 16

4.1 主程序流程图与编程 16

4.2 A/D转换模块流程图与编程 20

4.2.1A/D转换模块流程图 20

4.2.2 A/D转换模块的编程 21

4.3显示及报警模块的流程图与编程 21

4.3.1显示及报警模块流程图 21

4.3.2显示及报警模块的编程 22

4.4程序调试 24

4.4.1程序调试的步骤 24

4.4.2程序调试过程中的问题及解决 25

4.4.3系统仿真调试结果 25

五、结论 26

六、致谢 26

参考文献 27

附录一报警器总体电路图 28

附件二：总程序 29

一、天然气泄漏检测系统概述

1.1天然气泄漏检测报警器的概述

天然气泄漏检测报警器安全监测设备，它可以对燃气泄漏进行实时有效的检测，仪表具有一定的防爆特性。天然气泄漏检测报警器是通过气敏传感器收集周围环境气体信息，经过一系列的物理化学反应，转化为电量信号，将信号输入控制器。控制器对输入的信号进行处理，并作出相应的响应。当天然气泄漏检测报警器检测到周围气体浓度高于系统设置的报警值时，仪表将到的气体信息显示在LCD显示屏上，红灯亮并声光报警。当检测气体低于仪表设置的报警值时，仅显示检测到的气体浓度值，绿灯亮不报警。气敏传感器可以将某种特定的气体浓度（非电量信号），转换为数字信号（周围环境种气体的吸附，在传感器表面发生电化学反应，改变传感器的物理特性），经单片机综合处理后，得到我们能够识别的信息。

1.2家用天然气泄漏检测报警器现状

现在，天然气报警器做为常见的电器安全设备，已走进家家户户。但是由于市场技术的不够成熟，市场不够规范，天然气报警器依然虽在诸多问题。1、传感器过于敏感，只要有一点泄漏仪表就会报警，通常表现在正常厨房正常使用上。2传感器不敏感，当发生天然气泄漏时，仪表虽然可以检测报警，但是气体浓度严重超过仪表设置的最高报警下线，仪表不能及时有效的报警。3、传感器出现正负漂移显现，仪表误报警。4、功能过于简单，仪表只能检测气体泄漏，不能做出相应的处理。5、在仪表的安装过程中，因安装不规范，对仪表工作造成影响，不能完成预期功能。所以天然气泄漏检测报警器生产质量还有待提高，注重对仪表后期的调试，这样才能对生命财产有保障。

1.3家庭燃气泄漏报警的发展趋势

二十多年以前，我国工业刚刚起步，，安防报警也在其中孕育发芽。但是产品的使用性差，有些技术不完整，产品质量差，很多产品都是组装，没有什么社会上的影响力。国外的产品基本占据整个中国市场，面对外来产品的冲击，中国的安防产品没有任何反抗的能力。随着中国的改革开放，中国建设得到了飞速的发展，中国的安防报警也得到了飞速的发展。由国内的技术精英们的带领下，对产品进行技术的改革与创新。经过很长一段时间的努力，对产品进行几代的升级换代，目前我国的安防报警技术已经紧跟世界国际水平，国内安防报警企业如雨后春笋，得到了快速的发展。但是相对于国外知名企业，我国安防报警产品在才刚刚起步，社会认可不够高。在国际上的影响力还有待提高，争取占据国外市场。

1.4天然气泄漏检测报警设计意义

我们经常能在社交媒体上听过看过因燃气泄漏导致中毒和爆炸，它给我们的生命财产安全带来了很多很大的危害。我们应该从这些事故中得到警示，将强对燃气泄漏的防范工作。有关专家指出，一氧化碳是燃气中毒和爆炸的主要来源，如果采用天然气报警系统就可以将天然气中毒爆炸事故减少百分之九十五以上。然而市面上某些的天然气泄漏报警器并不能满足给我们需求，它不能带来足够的安全生命财产保障。因此，基于出现的上述现象，我们设计基于单片机控制的天然气报警系统。

在可燃性气体泄漏危及生命健康情况下，我们要有一个有效的防范措施，这样才能保障我们的生命健康安全。如何预防燃气中毒使我们首要考虑的问题？对此现象，本论文设计简易操作的家庭检测仪，能够对天然气，液化气和煤气进行有效的检测装置。它可以对某种气体进行检测，并作出相应的响应，从而保障人们的生命健康和财产安全。

结论

本次报警器的设置是以单片机作为主控单元，配合外围电路，相互之间相配合，共同完成对报警及显示功能的实现。MQ-2传感器对烷类气体都有着良好的检测性，可以对气体进行长期的检测，不需要对传感器进行一段时间的标定。对于用户来说对安全有着有效的保障。并且使用简单方便，方便用户使用。气体报警器可以实时对周围环境进行检测，并对周围环境气体进行判断处理，当泄漏气体超过系统设置的报警值，就会声光报警。实时保证用户健康安全。

参考文献

1．单片机应用技术／单正娅芮长颖主编-西安:西安电子科技大学出版社，2005，2.

2．C语言程序设计／谭浩强主编-北京:清华大学出版社，2014，9.

3.,环境监测实验/孙福生张丽君主编-化学工业出版社.2007，7

4.室内空气质量检验方法指南/曲建翘主编-北京:中国标准出版社.2002，7

5.现代环境卫生学/蔡宏道主编-北京:人民卫生出版社.1995，4

6..室内空气污染净化技术/吴忠标赵伟荣主编-北京:北京环境科学与工程出版中心.2005，7

7.甲烷海量的检测以及甲烷传感器的研究/王胜娥主编-湖南:湖南大学出版社.2005，2

8吴志鹤等.新型传感器技术及应用./刘广玉陈明主编-北京:北京航空航天大学.2004，9

9.气体传感器的发展概况和发展方向/刘崇进主编-北京:电子工业出版社编制.1999，11