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基于单片机的可燃气体报警器.doc

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基于单片机的可燃气体报警器.doc

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摘要

近年来，由于科技的开展新兴材料不断出现，建筑内火灾荷载不

断增多，以及温室效应全球变暖等因素，火灾形势日益严峻。我国是

开展中国家，消防管理的不尽完善以及消防技术的落后，使得我国的

火灾形势更加严峻。本文研究了一种用于家庭或者是工厂具有检测及

超限报警功能的可燃气体浓度检测仪设计。设计方案基于 16F877A 单

片机和 MQ6 烟雾浓度传感器，系统先将传感器输出的信号通过 A/D

转换电路处理后，再经单片机进展数据处理，最后由 LCD 显示可燃气

体浓度值，假设超过上限值那么报警并自动翻开排气扇，将有害气体

排出室外。

经过大量实验，基于单片的可燃气体浓度检测仪比传统的机械检测仪

或酒精计灵敏，扩展简单，准确方便，可靠性好，检测精度高，控制

功能强大，对超出阀值进展声光报警，直观准确，并且翻开防御措施

所以基于单片机的可燃气体浓度监测仪的研究对社会公共平安的提

高具有很大促进作用。

关键词：烟雾浓度传感器，单片机，数模转换，硬件设计，报警，

预防。

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1 引言 **************************************** 1

1.1 可燃气体浓度检测仪的背景 ********************** 1

1.2 可燃气体浓度检测仪现状及开展趋势 ************** 1

1.3 本课题实现目标 ********************************** 1

2 设计方案和元器件选择 *************************** 2

2.1 设计方案 *********************************** 2

2.2 单片机的选择 ******************************** 2

2.3 传感器 *************************************** 4

2.4 编码器**************************************** 4

2.5 数模转换器 ********************************** 5

2.6 LCD 显示模块 ********************************* 6

3 系统硬件设计 *********************************** 8

3.1 硬件设计原理 ********************************* 8

3.2 硬件设计外围电路 ****************************** 9

3.2.1 晶振电路、复位电路设计 ********************* 9

3.2.2 报警电路设计 ******************************* 11

3.2.3 电源电路设计 ******************************* 11

4 系统软件设计 *********************************** 15

4.1 主程序流程图 ********************************* 15

5 本设计总结与展望 ******************************* 18

参考文献 ******************************************** 20

. .word..

致 ********************************************** 21

1.1 可燃性气特浓度检测仪的背景

对气体中可燃气体含量进展检测的设备有五种根本类型，即：燃

料电池型(电化学)、半导体型、气体色谱分析型、红外线型、比色型。

但由于价格和使用方便的原因，常用的只有燃料电池型和半导体型两

种。

燃料电池作为一种发电装置，它的原理是将存在于燃料与氧化剂

中的化学能直接转化为电能。当前各国家都在广泛研究环保型能源，

因为它直接可以把可燃气体转变成电能，并且不产生污染，烟雾传感

器只是燃料电池的一方面应用。与半导体型的相比，燃料电池型呼气

酒精检测仪有很多优势，即稳定性好，精度高，抗干扰性好。但是燃

料电池烟雾传感器的构造要求非常精细，制造难度相当大，并且材料

本钱高，价格昂贵。

1.2 可燃性气体浓度检测仪现状及开展趋势

如今的酒精浓度检测仪都是用于各个专业领域，而利用传感器和

单片机核心技术的家庭可燃气体浓度检测仪在市面上是一个空缺，我

们弥补了这一块的空缺，同时社会公共平安系数也大大的提高。

但是现在大局部各个专业领域的可燃气体检测仪的售价比拟昂贵，

并且大多只是对结果进展预警、低报、高报三限报警点设置。并不适

用于家庭，在 LCD 显示可燃气体浓度数值上应实现普及。同时可检

测到多种危险气体。

1.3 本课题实现目标

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本课题进展硬件局部和软件局部设计，硬件局部是利用烟雾敏传

感器检测空气中的可燃气体浓度并转为电压信号，经 A/D 转换器程

序转换成数字信号传给单片机系统，并经单片机及其外围电路信号处

理，显示可燃气体浓度值以及超阈值声光报警，翻开保护系统。

硬件设计局部主要包括：MCU、A/D、LCD、外围扩展数据 RAM

等芯片的选择。

2 设计方案和元器件选择

2.1 设计方案

因为设计时考虑酒精浓度是由传感器把非电量转换为电量，传感

器输出的是 0-5 伏电压值且电压值稳定，外部干扰小等，所以可以把

传感器输出电压值经过 A/D 转换得到数据交给单片机进展处理。因此

要求系统配备完善的模拟量和数字量输入输出通道和完善的中断系

统和处理功能。单片机采集烟雾传感器的响应信号，并且进展转换。

进展气体检测的根本步骤是信号采集处理、声光报警电路以及显示、

保护电路测试。模数转换就是用于快速、高精度的对输入信号采样编

码，然后转化成数字量储存在数据储存器中，然后单片机通过特定的

算法进展气体浓度的识别，同时和所设值进展比照，超出那么报警同

时显示浓度数值，没超出只显示浓度数并且将结果输出到 LCD 显示屏

幕上。

2.2 单片机的选择

我们选择单片机 16F877A 为控制核心，主要基于考虑 16F877A 具

有低价高速，高可靠强抗静电，强抗干扰的特点。

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16F877A 有 40 个引脚，32 个外部双向输入/输出(I/O)端口，并且

有 2 个外中断口， 2 个全双工串行通信口，32 个读写口线，片内振

荡器及时钟电路，3 个 16 位可编程定时计数器。16F877A 能够按照常

规方法进展编程，也能够在线编程。同时 16F877A 可降至 0Hz 的静态

逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停顿 CPU

的工作，但允许 RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工

作。掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停顿工作并制止其他所

有部件工作直到下一个硬件复位，其将通用的微处理器和 Flash 存储

器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发

本。PIC 单片机有 PDIP、PQFP/TQFP 及 PLCC 等三种封装形式，以适

应不同产品的需求。

16F877A 单片机单片机引脚功能，引脚如图 2-2 所示：

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