基于单片机的家庭CO和甲烷泄漏的检测、报警与排气
基于单片机的煤气泄漏检测报警装置设计—毕业设计
基于单片机的煤气泄漏检测报警装置设计摘要：随着经济和科学技术的快速发展,人们对生活质量的提高和生活环境的改善越来越重视,液化气、煤气进入家庭的使用为人们带来了方便,也改善了城市的环境,但同时也给人们带来了潜在的危险,其中一氧化碳是最主要的危险源。
一氧化碳是一种无色无味的气体燃料，若管道和阀门密封不好，它们泄露出去，轻者引起中毒，重者造成火灾，危及人们的生命财产。
所以，对于气体的检测与控制就变得很重要了，研究各种气体的检测方法与气体传感器也随之成为一个重要课题。
本论文主要实现管道煤气泄露的测量与报警，系统主要以半导体气体传感器为研究对象，以单片机为核心构成一个具备数据采集、对象控制、结果显示、数据通信等功能的完整系统。
通过I/O接口输出;输出信号驱动相应的驱动电路，分别控制报警灯、蜂鸣器及切断电路，实现对煤气泄露事故的实时监测及控制;程序实时监测系统状态。
关键词：气体传感器，单片机，数据采集Abstract:With the rapid development of economy and the science technology， people become pay more and more attention to the quality of life and improving the environment ,and gas into the family the use of convenience for people , but also to improve the urban environment, but also to people with to the potential dangers, including the risk of carbon monoxide is the most important source. If not sealed pipes and valves , they leaked , light caused poisoning , caused by heavy fire , endangering people's lives and property . For these reasons ,so it is very important for us to inspect and control these gases well. And it is obviously very important to study on the inspection methods and sensors of all kinds of gases.In this paper, the main gas leak measurement and alarm systems to the semiconductor gas sensor for the study in order to constitute a single-chip microcomputer as the core with data acquisition, object control, results showed that features such as data communicationsystem of integrity. Through the Virtual Lab VIEW control apparatus, and then through computer I / O interface output; output signals drive the corresponding driving circuits, respectively, control the alarm light, buzzer and cut off the circuit, the realization of the gas leak on the real-time monitoring and control; procedures real-time monitoring of system state.Key words:gas sensor，Single chip microcontroller, data acquisition1 论文研究来源、目的和意义1.1论文研究来源、目的和意义随着科技的发展，越来越多的可燃性气体作为能源应用于工业生产和人们的日常生活中。
基于单片机的煤气泄漏检测与报警系统的设计
基于单片机的煤气泄漏检测与报警系统的设计煤气泄漏是一种危险的情况，可能导致火灾、爆炸或中毒等严重后果。
为了确保人们的生命财产安全，设计一个基于单片机的煤气泄漏检测与报警系统是非常必要的。
本设计基于传感器，将使用MQ-2传感器，该传感器具有灵敏度高、响应迅速等特点。
当煤气泄漏时，MQ-2传感器将感知到气体，并将此信息发送给单片机。
单片机将根据接收到的气体浓度数据做出相应的处理。
该系统的设计思路如下：1.硬件设计：系统的核心部分是单片机，我们选择使用8051系列的单片机。
除此之外，还需要一个MQ-2传感器、蜂鸣器、LCD显示屏以及一些电阻和电容等器件。
这些器件将通过连接线连接起来，形成一个完整的系统。
2.焊接：根据电路图，将电路中的各个元件依次焊接在PCB板上，并确保连接正确，没有错误。
3. 软件设计：使用Keil C编程软件对单片机进行编程。
首先，需要初始化单片机的IO端口和相关寄存器，以便与其他硬件设备进行通信。
然后，设置一个循环，在循环中，通过读取传感器的数据，判断是否有煤气泄漏。
如果检测到煤气泄漏，单片机将通过蜂鸣器发出警报，并将警报信息显示在LCD屏幕上。
该设计中，单片机起到了核心的控制和处理作用。
当煤气泄漏发生时，传感器将传递信息给单片机，单片机通过判断气体浓度是否超过设定的阈值来发出警报。
同时，蜂鸣器发出持续的警报声音，提醒人们注意煤气泄漏的危险。
LCD显示屏可以显示警报信息，方便人们了解具体的情况。
总之，基于单片机的煤气泄漏检测与报警系统利用了传感器的灵敏度和单片机的控制能力，有效地检测和报警煤气泄漏，保护人们的生命财产安全。
基于单片机技术的燃气泄漏报警及应急处理系统分析
基于单片机技术的燃气泄漏报警及应急处理系统分析作者：米尔夏提.米尔阿布都拉来源：《房地产导刊》2015年第01期【摘要】城市燃气的的推广和使用使得燃气安全问题成为人们日关注的焦点话题，本文在对于单片机技术的燃气泄漏报警及应急处理系统分析的基础上，探讨如何更好的防范燃气使用过程的泄漏问题。
【关键词】燃气安全；单片机技术；应急处理我国当前阶段的燃气供应方式为集中供应，不仅方便燃气公司进行统一的管理，还能有效的降低燃气供应成本。
但是随着人们对燃气安全问题的关注，市场上充斥着各种在电子器件技术发展下催生的燃气报警系统，其在结构设计和报警系统上普遍存在着单一性，已经不能满足当前市场的需求，随着芯片技术的发展和应用，逐渐实现了对报警系统的智能化控制。
一、燃气泄漏报警及应急处理系统的主要功能基于单片机技术的燃气泄漏报警及应急处理系统的主要按功能是实现对煤气泄漏的实时监测和报警处理，并对现场的煤气泄漏浓度进行跟踪显示，同时兼具超限声光报警功能。
另一方面，该系统可以根据报警状况自动关闭燃气管理电磁阀同时开启相应的排气装置，在燃气泄漏故障排除后可实现煤气管道电磁阀的自动开启。
二、燃气监控系统的工作原理及结构分析1.工作原理燃气泄漏状况监控系统的主要工作原理是利用气敏传感器将存在的煤气浓度装换为模拟电压信号，并通过低通滤波实现对干扰信号的过滤，将模拟信号进行放大处理后传送至转换器，同时变换成数字信号送达CPU。
在CPU接受到信号数据后，通过对数据的整理分析，如果空气中的煤气浓度达到限定的浓度值，CPU将进行数字量的输出，在经由变送器后实现对燃气管道的关闭，并利用数字信号驱动光电报警，从而提醒监控人员对其进行处理。
在燃气泄漏故障排除后，可以通过对控制面板按键的控制，恢复燃气供应。
2.系统结构该系统采用了主从工作模式，以多机方式与前端机保持通信，其中单片机系统作为从机与主机进行通信联系，其系统结构组成如下图所示：其中第一级监控系统为中央控制操作站，采用Windows98系统作为操作平台，并采用了Rockwell公司的Resview32组态软件包建立起了燃气监测和管理系统，从而实现了对现场煤气浓度的数据显示、数据分析、位置确定以及数据打印等操作。
基于单片机危险气体泄露报警器任务书
（3）、接通电源，绿灯亮或闪烁3分钟后，报警器开始正常工作。当所检测可燃气体泄漏达到预警浓度，报警器开始报警，绿灯熄灭，红灯闪亮，发出“滴－滴－滴”的持续报警声音，同时发出高频无线报警信号。当所检测气体的浓度下降到预警浓度以下，报警器停止报警。
（4）、报警器内的电路板上已预留继电器控制电路，用户可方便加装，报警时可由继电器控制排风扇即时排出可燃气体，也可同时控制气源电磁阀即时关闭气源。
调试硬件、软件、完成系统组合
完成毕业论文、答辩
教研室（学科组）主任签字：
2．工艺制作任务
利用万能板完成每个模块电路的焊接、调试。
3．毕业设计基本要求
危险气体的检测与报警
4．应收集的文献资料
[1] 曹华，张光友.有毒有害和可燃气体的自动检测技术及其应用,电子技术[J]，2001年第2期41-43页
[2] 孙宁峰，刘伟，孟凡利.电化学CO气体传感器及其敏感特性,传感器技术[J]，2004年第7期14—18页
[3] 曹一江,李华伟.简易可燃气体报警及浓度显示装置的设计,设计与工艺[J]，2004年第5期26页
5．毕业设计（论文）工作进度计划：
周 次
工作内容
早期进入阶段
1周
2-3周
4周
5-6周
7-8周
9-10周
查找资料，确定方案
资料的收集、整理，了解毕业设计涉及的问题
学习单片机的相关知识
购买元气件
焊接、调试电路板
毕业设计（论文）任务书
题目
（包括副标题）
危险气体泄露报警器设计
教师姓名
XXX
系别
XXX
职称
XXX
学生姓名
XXX
基于51单片机的室内一氧化碳检测及报警系统设计
基于51单片机的室内一氧化碳检测及报警系统设计摘要本文设计了一种基于51单片机的室内一氧化碳（CO）检测及报警系统。
该系统利用MQ-7传感器进行一氧化碳的检测，并通过51单片机进行数据采集和处理，同时通过LCD显示模块和蜂鸣器进行实时显示和声音报警。
实验结果表明，该系统能够较为准确地检测室内一氧化碳含量，并能够及时进行报警，具有较好的实用性和可靠性。
关键词：51单片机；室内一氧化碳；MQ-7传感器；报警系统AbstractThis paper designs an indoor carbon monoxide (CO) detection and alarm system based on the 51 single-chip microcomputer. The system uses an MQ-7 sensor for carbon monoxide detection, and collects and processes data throughthe 51 single-chip microcomputer. Meanwhile, real-timedisplay and sound alarms are performed through an LCD display module and a buzzer. Experimental results show that thesystem can detect indoor carbon monoxide levels accuratelyand issue alarms in a timely manner, and has goodpracticality and reliability.Keywords: 51 single-chip microcomputer; indoor carbon monoxide; MQ-7 sensor; alarm system1.引言一氧化碳是一种无色、无味、无毒的气体，但它会与人体中的血红蛋白结合成为一氧化碳血红蛋白，导致血红蛋白的氧运输能力降低，进而导致组织缺氧，对人体健康造成严重威胁。
基于单片机的燃气报警系统的设计
摘要随着社会的进步，科技的发展，人们的生活水平得到了提升，天然气煤气逐渐进入我们的家庭，它给我们带来方便的同时也带给了我们危害。
一旦发生大面积泄露，处置不及时就可能引发大爆炸，给我们的生命财产安全带来威胁。
因此对燃气的检测和报警是一项必要的工作。
怎样防止燃气中毒与爆炸也已成为人们的迫切需要！本系统设计以80C51单片机为控制核心，利用传感器对环境中气体的浓度进行检测，通过A\D转换芯片将检测到的气体浓度值转换为由二进制表示的单片机能够识别的数字信号。
单片机对数字信号进行处理和判断，如果气体浓度超过预设值则由声光报警系统进行报警。
该设计充分利用了单片机电路简单，价格低廉，可靠性好等优点对该系统进行实时控制，利用其编程简单，系统运行速度快等优点使系统在性能、精确度和灵敏度等方面得到了一定的提升。
关键词：51单片机，传感器，A\D转换，声光报警系统IABSTRACTWith the progress of society, the development of science and technology, people's living standard has been improved, natural gas and coal gas gradually into our family, it brings us convenience but also bring us harm. Once large area leakage, untimely disposal can cause big bang, to our life and property security threats. The gas detection and alarm is a necessary work. How to prevent gas poisoning and explosion has become the urgent need of the people!The system design based on 80C51MCU as the control core, using the sensor in gas concentration detection, through the A \ D conversion chip will detect gas concentration value conversion from binary representation of the one-chip computer can identify the digital signal. Single chip digital signal processing and judgment, if the gas concentration exceeds a preset value by the sound and light alarm system for alarm.The design makes full use of the computer has the advantages of simple circuit, low cost, good reliability of the system for real-time control, using the simple programming, system running speed in the performance of the system, the system accuracy sensitivity has been certain promotion.Key Words: 51 MCU, sensor,A / D conversion,sound and light alarm systemII目录1 引言 (1)2 元件选取 (2)2.1单片机 (2)2.1.1 单片机的选型 (2)2.1.2 80C51系列单片机的基本组成 (2)2.1.3单片机中断响应的结构与控制 (3)2.1.4单片机复位电路介绍 (4)2.1.5单片机延时系统介绍 (4)2.2烟雾传感器 (5)2.2.1 烟雾传感器的选型 (5)2.2.2 气体传感器介绍 (5)2.3 A\D转换芯片 (6)2.3.1 A\D转换芯片的选择 (6)2.3.2 A\D转换的器件介绍 (7)3 系统硬件设计 (9)3.1 系统整体结构设计 (9)3.2 系统各部分电路设计 (9)3.2.1 电源模块 (9)3.2.2 声光报警系统模块 (10)3.2.3 控制电路 (11)3.2.4 A\D转换电路 (12)3.2.5 烟雾传感器的连接电路 (13)3.3 系统整体电路 (13)4 系统软件设计 (14)4.1程序编写模块 (14)4.2 主程序流程图 (14)4.3 中断原理 (15)III4.4 定时器原理 (16)5.结论与不足 (18)参考文献 (19)致谢 (20)IV1 引言随着社会的进步，煤气天然气已成为人们日常生活中不可或缺的资源，但它给我们带来方便的同时也给我们带来了危害。
基于单片机的煤气泄漏检测与报警系统的设计
基于单片机的煤气泄漏检测与报警系统的设计摘要:为了实现实时监测煤气的浓度并能及时报警,本文研制了一种高性能的煤气监测与报警系统。
该系统以单片机为硬件核心,通过实时的数据采集、数据处理能够准确地监测室内煤气的含量,当被测气体中一氧化碳的浓度超过预定数值时,将产生报警并自动关闭煤气阀门。
关键词：煤气监测报警系统单片机气体检测单片机控制随着生活水平的提高,煤气已经进入了千家万户,它给人们带来带来便利的,与此同时,也带来了巨大的威胁。
煤气的主要成分是一氧化碳,当室内一氧化碳体积达0.06%时,人会感到头晕、头痛、恶心、呕吐、四肢乏力等症;超过0.1%时,只要吸入半小时,人即会昏睡,进而昏迷;达到0．4%时,只要吸入1h就可致人于死亡,而且它易与空气形成爆炸性混合物,所以,它已经成为重要的安全问题。
由于煤气本身的危害性以及对人们的生命财产造成的巨大危害。
,煤气安全已然成为人们关注的热点。
因此对煤气的监控是一项必要的工作。
国内的许多学者设计了很多的先进的系统,可以有效的监测煤气,保障了人们的生命财产安全。
例如：高凌云设计的煤气泄露监测与报警系统可以有效的监测到一氧化碳的浓度,但由于其使用的是89C52的单片机,在速度上有一定的限制,本文在此基础之上,提出一种更快、更准确单片机系统,可以更好的监测到煤气是否发生泄露。
当室内气体的浓度达到设定预警值时,该装置能够及时发出报警信号,关闭气源,排除险情,有效避免爆炸、窒息、死亡等恶性事故的发生。
1 系统的结构及原理煤气泄漏监测系统能够监测室内煤气的浓度,具有报警功能并及时关闭煤气阀门。
本设计完整的煤气监测与报警系统由以下几个部分组成：气体传感器、A/D、报警系统、显示系统、电源系统、D/A组成。
本设计为一个监控报警系统,它对煤气浓度进行智能地实时检测和监控、报警,能实现自动关闭煤气管道阀门。
系统的气体传感器监测一氧化碳的浓度,将检测到的气体的模拟信号经模数转换变成电信号。
基于单片机的CO监测与报警系统
王 立 红 李 曼
（西 安 外 事 学 院 ７１００７７）
【摘 要 】设 计 了一 种 基 于 单 片 机 进 行 ＣＯ 气 体 浓 度 监 测 与 报 警 系 统 。 利 用 ＭＱ一 ７采 集 ＣＯ 气 体 浓 度 的 数 据 ，经 过 数 模 转 换 后 由 ＳＴＣ８９Ｃ５１ 单 片 机 进 行 数 据 处 理 ，在 ＬＥＤ 上 显 示 ＣＯ 浓 度 值 ；＂ － ３ 浓 度 大 于 等 于 ２Ｏｐｐｍ 时 报 警 。 【关 键 词 ｌＥＯ 传 感 器 ；数 据 采 集 ；单 片 机
本设 计 采用 两个 气 敏 传 感 器 ，主要 是从 可靠 性 上 考 虑 ，其 中 一 个 出 现 故 障 时 ，另 一 个 能 继 续 正 常 工 作 。 气 敏 传 感 器 选 用 ＭＱ一 ７，该 传 感 器 常 用 于 家 庭 和 工 业 的 气 体 检 测 ，特 别 对 ＣＯ 气 体 尤 其 敏感 。ＣＯ检 测 浓 度 范 嗣 ：１０ｐｐｍ一 １０００ｐｐｍ（０．００１％ 一Ｏ．１％ ）。气 敏 传 感 器 ＭＯ一 ７最 高 加 热 电压 为 ５Ｖ，最 低 加 热 电 压 为 １．４Ｖ，额 定 工 作 电压 为 ５Ｖ。ＬＥＤ 有 ４个 七 段 码 示 管 组 成 ，显 示 两 个 传 感 器 采 样 来 的 ＣＯ气 体 浓 度 中 的 最 大 值 ，可 显 示 Ｏ．０（ｘ】 ９．９９９（单 位 为 ％ ）。
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基于单片机的家庭CO和甲烷泄漏的检测、报警与排气
【摘要】在家庭生活中，火炉不完全燃烧产生的CO和液化气中的甲烷给人们带来的危害是毁灭性的。
为了能够在家中随时的检测CO和甲烷的浓度，并在一定浓度时报警，而且在主人没及时通风的情况下能够自动启动排气装置。
本文研究一种基于51单片机，通过传感器采集数据，单片机处理数据然后使相关硬件产生动作的系统，简单易于实现，具有一定的实际价值。
【关键词】浓度检测；51单片机；报警；排气；简易
0 引言
由于使用液化气做饭比较方便，好多家庭在使用，但是同时液化气泄漏带来的危害是致命的。
而且在北方的冬天，因为人们取暖的需要，好多家庭生火炉来取暖。
但是煤炭不完全燃烧产生的CO却是致命的无色无味气体，当其在空气中含量达到200ppm时会出现头痛、头晕、恶心等症状，达到400ppm时两小时内时会出现前额通而三小时后会有生命危险，达到800ppm时在四十五分钟内出现头痛和恶心而两小时后有生命危险，达到1600ppm时会在一小时内死亡。
而且CO易与空气混合发生爆炸，其混合爆炸极限为12.5%～74%。
一次次煤气中毒带来的血的教训让我们必须重视这个安全问题。
本文设计一种系统，该系统能够随时的检测空气中的CO和甲烷的含量，同时显示在LED上，并且在一定浓度能够实现报警功能，而这个浓度是可以人为设定的。
而且当CO浓度达到危害人身体的浓度时，可以驱动排气机部分工作来实现迅速通风从而排除险情，这样就可以避免事故的发生。
1 系统的硬件电路设计
1.2 单片机微控制器
由于本系统要实现的功能并不是很复杂，故采用Intel公司MCS-51系列单片机的80C51单片机，该单片机有体积小、价格低、耗电小、电源单一、抗干扰能力强、可靠性高、控制功能强、运行速度快、开发应用方便等优点。
80C51内部有128字节的RAM容量和4K的ROM。
并且有两个16位定时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有4个8位并行输入口。
而且在内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用6MHz 的晶振频率。
由于80C51的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且由于出现较早故应用也很成熟，符合本系统的要求，故采用来作为本系统的控制核心。
1.3 低浓度气体传感器
由于CO和甲烷在低浓度下就对人体产生危害，故本系统用的是在低浓度下
误差小精度高的催化燃烧式气体传感器，该传感器选择性地检测可燃性气体凡是可以燃烧的，都能够检测，凡是不能燃烧的，传感器都没有任何响应，故不会与其他非可燃性气体发生交叉感染。
由于本系统检测的CO和甲烷都是可燃气体故该传感器符合要求。
催化燃烧式气体传感器是利用催化燃烧的热效应原理，由检测元件和补偿元件配对构成测量电桥，在一定温度条件下，可燃气体在检测元件载体表面及催化剂的作用下发生无焰燃烧，载体温度就升高，通过它内部的铂丝电阻也相应升高，从而使平衡电桥失去平衡，输出一个与可燃气体浓度成正比的电信号，再通过信号调理电路的放大、有源滤波电路的滤波以及经过A/D转换就可将数字量输入单片机进行处理。
催化燃烧式气体传感器具有输出信号线性好、指数可靠、价格便宜、计量准确，响应快速，寿命较长的优点。
1.4 信号调理电路
由于催化燃烧式气体传感器输出的是微弱的电压信号，不利于AD采样，故通过信号调理电路将其放大得到较强的模拟电压信号。
1.5 有源滤波电路
1.9 键盘和显示部分
为了减轻单片机的负担，该系统在按键和显示部分使用7279芯片来读入按键值和控制LED的点亮。
按键是由0～9数字键和确认键构成，用来设定报警的浓度下限值。
键盘以中断方式运行。
显示器用两个LED数码管，一个用来显示当前的CO和甲烷的浓度，一个用来显示设定的报警浓度。
（如图5）
图5 HD7279芯片控制键盘和LED原理图
1.10 控制排风部分
为了提高抗干扰性，这里使用MGA607光耦、驱动管和继电器构成对排风机的控制部分。
当CO或甲烷浓度到达危害人体的数值时，单片机与光耦连接管脚置高电平，控制MGA607工作，从而使驱动管工作，使得继电器带电而闭合，这样就接通了控制排风机的电路，使得排风机开始工作将房间内CO和甲烷浓度降低而排除危险。
一旦危险气体浓度降低到设定浓度以下后则单片机相应管脚置低电平从而最终控制排风机停止工作。
1.11 程序运行监控部分看门狗电路
单片机运行过程中经常会出现程序“跑飞”或者系统“死机”，但这在该系统中是不允许的，否则可能引发CO或甲烷浓度过高时仍然不报警或者不启动排风机等事故。
该系统使用看门狗芯片中的IMP 813来避免这种现象。
看门狗电路是一个定时器电路，有一个输入输出到单片机的RST端，单片机正常工作的时候，每隔一端时间输出一个信号到输入端，给看门狗清零，如果超过规定的时间不输入（一般在程序“跑飞”时），看门狗定时超过，就回给出一个复位信号到单片机，
使单片机复位，防止单片机死机。
看门狗的作用就是防止程序发生死循环，或者说程序“跑飞”。
2 软件设计
3 结束语
该系统结构设计的简单、可靠。
既能有效的实现其功能从而保障家庭生活中使用液化气和火炉时不会发生危险，而且硬件价格便宜，性价比高。
故该系统的实用价值很强。
【参考文献】
[1]张俊谟.单片机中级教程：原理与应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006，10.
[2]郭天祥.新概念51单片机C语言教程：入门、提高、开发、拓展全攻略[M].北京：电子工业出版社，2009，1.
[3]张瑾，张伟，张立宝.电路设计与制版：Protel 99SE入门与提高[M].北京：人民邮电出版社，2007，7.
[4]苏雅莉.基于单片机的火灾自动报警系统[D].河南大学，2010.。