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摘要随着电子科学技术的发展，电子技术成为安全方面的有力手段，许许多多安全方面的电子产品，是人们的生活的得力助手。
本设计利用单片机技术结合单片机内部自带的A/D转换器构建了一个可燃气体检测报警器。
当环境中可燃气体泄露时，气体报警器检测到可燃气体浓度达到报警器设置的临界点时，可燃气体报警器就会发出声光报警信号，以提醒工作人员采取安全措施。
本文首先简要介绍了课题的研究背景和目前的国内外的发展状况，然后介绍设计可燃气体检测报警器的设计内容及功能需求，最后详细介绍了可燃气体检测报警器的设计流程，以及硬件系统和软件系统的设计，并给出了硬件电路的设计细节，包括各部分电路的走向、芯片的选择等。
本次设计采用MQ-4气体传感器作为可燃气体的信号采集工具，采集到的模拟电压量经过STC90C54AD单片机内部自带的A/D转换器为数字信号。
单片机采集到的数字信号后经过单片机内部进行简单的数据处理，如果可燃气体浓度达到报警器设置的临界点时单片机将蜂鸣器发出报警信号。
在无可燃气体的情况下，发生未知的危险，报警器可以人为的控制按键发出报警信号提醒人们。
关键词：MQ-4传感器；STC90C54AD单片机；数码管显示；报警AbstractWith the development of science and technology, electronic technology has become a powerful means of security, many aspects of electronic security products, is people's lives assistant. This design uses the internal microcontroller chip technology combined with In- ternal A/D converter built a combustible gas detection alarm. When the environment com- bustible gas leak, the gas alarm detects combustible gas concentration reaches the alarm threshold set point, combustible gas alarm will be audible and visual alarm signals to alert staff to take safety measures. This article briefly introduces the research background and the current state of development at home and abroad, and then describes the design of combust-ible gas detection alarm design content and functional requirements, the final details of the combustible gas detection alarm design process, as well as hardware systems and software system design, and gives the hardware design details, including the trend of each part of the circuit, the chip selection and so on.The design uses MQ-4 gas sensor signal acquisition as a tool for combustible gases, the amount collected from the analog voltage comes through STC90C54AD internal microcont-roller A/D converter into a digital signal. Chip digital signal collectedthrough internal micr- ocontroller simple data processing, if the flammablegas concentration reaches a critical point alarm settings when themicrocontroller will buzzer alarm. In the case of non-combustible ga-ses, the occurrence of unknown dangers, the alarm can artificially controlbuttons alarm signal to remind people.Keywords:MQ - 4 sensors; STC90C54AD single chip microcomputer;Digital tube display; Alarm目录1绪论............................................................................................................................1.1本课题研究背景及意义 ...................................................................................1.2国内外发展概况及研究方向 ...........................................................................1.3本课题设计内容 ...............................................................................................2 系统设计原理及功能要求 .........................................................................................2.1选择器件 ...........................................................................................................2.2系统原理及基本框图 .......................................................................................2.3系统实现的功能 ...............................................................................................3 主要元器件选择 .........................................................................................................3.1STC90C54AD单片机......................................................................................3.1.1 STC90C54AD单片机概述 ..................................................................3.1.2 STC90C54AD单片机内部A/D模块 .................................................3.2瓦斯检测设备工作原理分析 (1)3.2.1 MQ-4传感器简介 (1)3.2.2 敏感元件工作原理 (1)4 硬件系统电路设计 (1)4.1可燃气体信号采集及A/D转换模块 (1)4.2数码管显示模块 (1)4.3声光报警模块 (1)4.4按键设置模块 (1)5 软件系统设计 (1)5.1系统主程序 (1)5.2浓度测量子程序 (1)5.3按键设置子程序 (1)5.4模拟报警子程序 (1)5.5浓度显示子程序 (2)6 系统仿真 (2)6.1P ROTUES仿真软件介绍 (2)6.2仿真效果图 (2)7 软件调试 (2)7.1K EIL编程软件介绍 (2)7.2程序下载及调试 (2)8 硬件调试 (2)8.1电源的检测与调试 (2)8.2MQ-4传感器及CPU的调试 (2)8.3显示电路及报警电路调试 (2)8.4运行效果 (3)结论 (3)致谢 (3)参考文献 (3)附录A 英文原文 (3)附录B 汉语翻译 (4)附录C 源程序 (5)附录D 原理图 (7)1绪论1.1 本课题研究背景及意义我国是煤炭生产大国，随着煤矿机械化程度的提高，矿井生产能力和生产效率普遍加大，煤炭年产量居世界首位，产煤量占世界总产煤量的20%。
目录摘要 (2)1 前言 (3)1.1引言 (3)1.2什么是有害气体 (3)1.2.1 有害气体的特性 (4)1.3方案拟定 (5)1.3.1 危险气体检测系统的方案比较 (5)1.3.2 方案一催化燃烧式传感器 (5)1.3.3 方案二MQ-5气体传感器 (5)1.4设计思路和方案 (6)2 硬件电路设计 (7)2.1气体传感器MQ-5 (7)2.2气体传感器MQ-5的参数 (7)2.2.1 MQ-5的结构 (7)2.2.2 MQ-5的主要规格 (9)2.3四集成运放LM33 (9)2.4电路原理框图及工作原理 (11)2.4.1 电路中用到的元器件 (11)2.4.2 气体传感器的主要性能指标 (12)2.4.3 危险气体传感器使用的注意事项 (12)3 产品的制作与调试 (14)3.1产品制作过程，遇到的问题以及解决方法 (14)3.2产品调试 (14)3.3产品实物图 (14)3.4此电路的扩展 (15)4 总结 (16)4.1实验结果 (16)4.2 心得体会 (16)致谢 (17)参考文献 (18)附录一电路原理图 (19)摘要本设计主要检测的有毒气体成分是液化气、天然气、城市煤气，这些气体是日常生活中经常接触到，而且是必不可少的东西。
在家庭火灾或者中毒事件中，往往是由于煤气的使用不当，导致的煤气泄漏，而引起的煤气中毒和爆炸。
本设计中，气体传感器采用的是MQ-5，它适用于家庭或工业上对液化气，天然气（甲烷），煤气的监测装置。
它具有优良的抗乙醇、抗烟雾干扰能力，具有对液化气、天然气、城市煤气有较好的灵敏度、快速的响应恢复特性、长期的使用寿命和可靠的稳定性、简单的测试电路等优点。
关键字：MQ-5，LM339,有毒气体。
1 前言1.1 引言科技进步，共享文明。
很明显，科技发展到今天，不管是从我们的生活，还是学习，以至方方面面，我们都在享受着科技带给我们的快乐！在这一篇毕业论文中，我将在有害气体报警方面和大家作讨论。
可燃气体检测及报警设计方案一、引言随着社会的发展和科技的进步，各类可燃气体的使用越来越广泛，如天然气、煤气和液化气等。
同时，可燃气体泄漏也可能导致火灾、爆炸等危险后果。
因此，设计一套可燃气体检测及报警系统非常重要，用于及时发现和报警可燃气体泄漏，保障人们的生命财产安全。
二、系统方案1.系统组成(1)可燃气体传感器：用于检测空气中的可燃气体浓度。
(2)控制器：采集传感器数据，并进行分析处理。
(3)报警器：当控制器判断可燃气体浓度超过预设值时，发出声光报警信号。
2.系统工作原理(1)可燃气体传感器感知空气中的可燃气体浓度，将测量数据发送给控制器。
(2)控制器接收传感器数据，并进行分析处理。
当可燃气体浓度超过设定的报警阈值时，触发报警器。
(3)报警器接收到控制器的报警信号后，发出声音和光照报警信号，提醒人们注意可燃气体泄漏的危险。
三、系统设计要求1.灵敏度：系统应具备足够的灵敏度，能够及时检测到空气中的可燃气体浓度变化。
2.可靠性：系统应具备高可靠性，能够准确判断可燃气体浓度是否超过设定值，避免误报和漏报的情况。
3.实时性：系统应具备实时性，能够及时发出报警信号，在危险发生前提醒人们采取措施。
4.易于安装和维护：系统设计应考虑到安装和维护的便捷性，方便用户操作和维护。
四、系统实施方案1.传感器选择：根据实际需求选择适合的可燃气体传感器。
2.控制器设计：设计一个能够接收传感器数据的控制器，可以对接多个传感器，进行数据处理和判断。
3.报警器设计：设计一个报警器，能够根据控制器的指令发出声光报警信号，提醒人们注意危险。
4.系统集成：将传感器、控制器和报警器相互连接，形成一个完整的可燃气体检测及报警系统。
5.安装和调试：按照设计要求，将系统的各个部件安装在合适的位置，并进行调试和测试。
6.培训和维护：对用户进行系统的使用培训，并定期进行系统维护和检修，确保系统的稳定运行。
五、总结通过可燃气体检测及报警设计方案，我们可以提供一套灵敏、可靠、实时性强的可燃气体检测与报警系统。
可燃气体报警器的设计首先，可燃气体报警器的关键部件是传感器。
传感器的选择应根据所需检测气体的种类进行，常见的可燃气体有天然气、液化气等。
传感器可以选择化学传感器、热电传感器或半导体传感器等，具体选择根据其灵敏度、稳定性和响应时间等指标进行考虑。
同时，传感器的布置也很重要，应尽量使其能够覆盖整个空间，并避免被阻挡物挡住。
其次，信号处理与判断是确保可燃气体报警器准确工作的关键。
传感器所感测到的气体浓度信号需要经过放大、滤波等处理，以提高其精度和稳定性。
然后，根据设定的阈值，对处理后的信号进行判断，当浓度超过阈值时，就应触发报警装置。
此外，还可以根据需要加入一些附加功能，如呼叫警报中心或发送短信提醒等。
报警方式与反应时间也是可燃气体报警器设计中需要考虑的因素。
报警方式可以选择声光报警或仅声报警，根据不同的使用环境和需求进行选择。
声光报警可以提高人们对报警的感知度，尤其对于那些听力不敏感或在嘈杂环境中的人员更加有效。
而反应时间则是指报警器从检测到可燃气体超过阈值到发出警报的时间间隔。
反应时间应尽量短，以保证及时警报，减少安全风险。
此外，可燃气体报警器还可以加入一些其他功能，如自动校准、故障自检等。
自动校准功能可以定期对传感器信号进行校正，以避免长期使用导致的误差累积。
故障自检功能可以对整个报警器进行自检，包括传感器状态、报警装置状态等，以确保设备的正常工作。
综上所述，可燃气体报警器的设计应注重传感器的选择与布置、信号处理与判断、报警方式与反应时间等因素，以保证报警器的准确性、及时性和稳定性。
同时，还可以考虑加入一些附加功能以提高报警器的使用便利性。
通过合理的设计和制造，可燃气体报警器能够起到有效的安全预警作用，更好地保障人们的人身和财产安全。
可燃气体报警器电路设计可燃气体报警器电路设计摘要随着可燃性气体种类和应用范围的增加，其使用场所和贮气仓库内气体的泄漏、火灾爆炸事故日益增多，因此研制一种检测可燃性气体自动报警和自动打开排气装置的一种报警器是非常必要的。
本次设计的可燃气体报警器电路，可以检测多种可燃性气体并对其进行报警，在本设计中选用了气敏传感器GS-A2，利用GS-A2检测可燃气体的浓度，当浓度达到报警临界值时进行声光报警。
气体信号检测部分主要由传感器GS-A2和分压电阻构成，然后通过运算放大器构成的滞回比较电路和反向比例运算电路输出控制信号。
由于气敏传感器GS-A2开始通电时会有一段时间阻值很小，为了防止其发生误报警，检测电路需配合延时电路才能保证其准确性。
控制信号通过报警电路实现声光报警及控制机外排风设备等联动装置，从而实现可燃气体报警器的电路设计。
关键词：报警器；GS-A2；误报警；控制信号The Circuit Design of Flammable Gas Alarm ApparatusABSTRACTWith the increase of combustible gas types and application scope, the use place of gas leakage, fire and gas storage warehouse explosion accidents are increasing, so develop an automatic detecting combustible gas alarm and automatically open the exhaust device of an alarm system is very necessary. The design of the flammable gas alarm circuit can detect a variety of flammable gas and alarm it. In this design chose gas sensor GS - A2, using GS - A2 testing the concentration of the combustible gas, to sound and light alarm when the concentration reaches a critical value. The gas sensor signal detecting section mainly consisted by GS-A2 and the voltage dividing resistors, and output a control signal through the hysteretic comparator circuit constituted by operational amplifier and reverse proportional arithmetic circuit. Since gas sensor GS-A2 starts when power is minimal resistance for some time, in order to prevent false alarms, the detection circuit must comply with in order to ensure its accuracy delay circuit. Control signal through the alarm circuit to realize sound and light alarm and control closed exhaust equipment linkage, so as to realize the circuit design of combustible gas alarm.Key words：Alarm Apparatus；GS-A2；False Alarm ；Control Signal目录１引言 (1)1.1课题研究的意义、现状 (1)1.2课题研究的要求及内容 (1)2电路设计 (2)2.1总体思路 (2)2.2 可燃气体检测及信号处理电路设计 (2)2.2.1气敏传感器GS-A2介绍 (3)2.2.2可燃气体检测及信号处理 (4)2.3报警电路设计 (7)2.3.1声报警电路 (7)2.3.2光报警及联动电路 (9)2.4 ±5V稳压电源设计 (11)3电路调试 (13)4结论 (14)参考文献 (15)致谢 (15)附录 (18)１引言1.1课题研究的意义、现状在很多工业领域，比如石油，采矿，冶金，化工等行业，都会用到或者产生可燃气体。
燃气泄漏报警器__毕业设计目录摘要 (1)第1章绪论 (2)第2章方案设计 (4)第3章单元电路的设计 (5)3.1 电源电路设计 (5)3.1.1 变压器 (5)3.1.2 整流电路 (6)3.1.3 电容滤波电路 (7)3.2 检测电路的设计 (9)3.2.1 燃气传感器的介绍 (9)3.2.2 半导体气体传感器工作原理 (9)3.2.3 半导体气敏元件的特性参数及主要技术指标 (10)3.3 报警电路的设计 (10)3.3.1 报警集成电路555的介绍 (10)3.3.2 555时基电路的组成及管脚用途 (11)3.3.3 555时基电路的工作原理 (11)3.3.4 555时基电路的无稳态工作模式 (12)第4章整机电路设计方案 (14)4.1 整机电路的工作原理 (14)4.2 整机电路的主要技术指标 (14)第5章仿真与调试 (16)总结 (19)参考文献 (20)附录1 整机电路图 (20)附录2 元器件明细表 (21)摘要为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对燃气传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本电路。
本设计利用模拟电子技术结合传感器技术而设计了这一燃气泄露监控系统。
本设计以电阻式燃气传感器和模拟电子技术为核心并与其他电子技术相结合，设计出一种技术水平较好的燃气泄露报警器。
其中选用HQ-2型气敏燃气传感器实现燃气浓度的检测，具有灵敏度高、响应快、抗干扰能力强等优点，而且价格低廉，使用寿命长。
以模拟电子技术和HQ-2型半导体电阻式燃气浓度传感器为核心设计的燃气泄露报警器可实现声光报警等功能，是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉的燃气泄露报警器且具有一定的实用价值。
关键词燃气泄露报警器；555时基电路；传感器第1章绪论1.1燃气泄露报警器的发展及现状1.1.1 火灾探测技术火灾作术为一种在时空上失去控制的燃烧所引发的灾害，对人类生命财产和社会安全构成了极大的威胁。
可燃性气体检测报警器设计首先，传感器是可燃性气体检测报警器的核心部件，它能够感知环境中的可燃性气体浓度。
常用的传感器包括气敏电阻传感器、半导体气体传感器和红外线传感器等。
气敏电阻传感器基于敏感材料与可燃性气体发生化学反应导致电阻变化的原理。
半导体气体传感器利用功率变化和电阻变化来检测气体浓度。
红外线传感器则通过检测可燃性气体对红外能量的吸收来判断气体浓度。
选择合适的传感器应根据具体的检测要求和工作环境来确定。
其次，信号处理电路对传感器输出的信号进行放大、滤波和数字转换等处理，以便获取准确的浓度数值。
放大电路可以根据传感器信号的弱强程度选择放大倍数，以便提高信噪比。
滤波电路能够滤除传感器输出信号中的噪声和干扰，提高信号质量。
数字转换电路则将模拟信号转换成数字信号，以便进一步的处理和存储。
第三，报警器是可燃性气体检测报警器的核心功能之一、当传感器检测到环境中的可燃性气体浓度超过设定阈值时，报警器会发出声音和显示警告信号，提醒人们采取相应的安全措施。
报警器可以使用声音报警、光照报警或者无线通信报警等方式，根据具体的使用场景和需求进行选择。
最后，供电系统是可燃性气体检测报警器的另一个重要组成部分。
它可以通过电池、交流电源或者太阳能电池等提供稳定的电力供应。
供电系统应保证报警器能够长时间稳定地工作，并且具备低电量和断电报警功能，以确保报警器能够及时发出警报。
在设计可燃性气体检测报警器时，还需要考虑以下几个关键技术：1.灵敏度和选择性能：传感器的灵敏度和选择性能决定了报警器对不同可燃性气体的检测能力。
应根据实际需求和环境条件选择合适的传感器类型和参数。
同时，采用多个传感器或者多种传感器的组合可以提高检测的灵敏度和选择性能。
2.报警阈值设置：报警器应能够根据具体需求设定合理的报警阈值。
阈值设置应考虑环境中可燃性气体的浓度分布和安全要求等因素。
一般来说，为了能够及时预警，阈值应设置在安全浓度的一定比例上。
3.报警信号处理：报警器应能够对传感器输出的信号进行准确的处理。
成绩评定：传感器技术课程设计题目可燃气体泄漏报警器目录一、设计目的 (1)二、设计任务与要求 (1)2.1设计任务 (1)2.1设计要求 (2)三、设计步骤及原理分析 (2)3.1设计方法 (2)3.2设计原理及分析 (3)3.3设计步骤 (5)四、课程设计小结与体会 (7)五、参考文献 (8)一、设计目的系统以MQK气体传感器和A T89C51 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。
二、设计任务与要求2.1设计任务设计是利用单片机控制技术，制作了程控一氧化碳报警器。
该仪器对一氧化碳进行实时监控，当一氧化碳的浓度超过允许值时，单片机控制电路进行报警，并通过外接排风扇进行程控，以防事故发生。
基于A T89C51性价比高的优势，主要运用了AT89C51单片机进行控制。
而对与报警器而言至关重要的部分是传感器，由于GS系列气敏元件采用半导体敏感材料，其灵敏度、选择性、稳定性、抗干扰性、响应时间及寿命等主要性能，均达到国内先进水平。
用该系列元件组装成易燃易爆和有毒气体泄漏报警器及检测装置，可广泛运用于矿山、油田、化工、国防、医药及家庭，所以在设计中采用的是GS系列传感器。
在模数转换这块，利用ADC0809实现模数转换，ADC0809是8位逐次渐进型的A/D转换器，它采用COMS 工艺20个引脚双列直插式封装，它有三态琐存器，直接驱动数据总线，与微机相连时不需要附加接口电路。
为了方便用户了解浓度信息，好提前准备，还采用了显示环节。
显示器显示常用两种方法：静态显示和动态扫描显示。
所谓静态显示，就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口用于笔划段字形代码。
这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种方法单片机中CPU的开销小。
基于传感器的可燃性气体泄漏报警器设计
液化石油气、煤气等可燃气作为燃料常因产生泄漏而造成中毒和火灾等事故。
已有的可燃气体泄漏报警器种类繁多，重要用于工业厂矿，体积大，价格高，难以推广到家用。
虽然也有一些简易报警器，但也是结构复杂，价格偏高，推广到家用比较闲难。
为此研究了用一个简略的数字和模仿集成电路相联合的技巧解决了装置成本高的问题。
研制出了小巧的可燃气体泄漏报警器，它结构简略，成本低廉(主电路元件费只有3元左右，含外壳和电源的全部材料费只有十几元)，且报警敏锐度在传感器的性能领域内任意可调。
试用成果表明，该装置应用方便，效果非常好，且只需简略改良即可增长把持功效，可方便实现主动把持开启风扇等装置。
该可燃性气体泄漏报警器不仅适于家庭，也适于工矿企业等利用，且其报警敏锐度、报警提示功效、可靠性等优于目前已有产品。
1、系统设计优化比较
目前可燃性气体泄漏报警器的实现技术分为两大类，一类是以单片机为核心的智能型报警器，包括信号调理、A/D采样和输入输出电路等，相对复杂。
另一类完全用硬件实现，电路非常复杂。
这两类技术都采用较复杂的电路解决可燃气传感器的初始报警问题。
而初始报警的原因是由于传感器在开始加电时，其电导率尚未达稳态值，从而导致误报警，约3min后，传感器的电导率达稳态值，报警才停止。
为了解决初始报警问题，可采用以下两种方案：
1)采用二次报警方案，该方案是将传感器的初始电导率的当量可燃气浓度作为第一阶段报警浓度，这一阶段只让报警灯亮，喇叭不响。
第二阶段报警是当可燃气泄露浓度达到一个临界危险浓度时再开启声音报警。
这类方案需要较复杂的两阶段比较报警电路，提醒力不强且不可靠，报警灵敏度不可调；
2)采用比较或反馈延时的报警方案，但电路非常复杂，成本较高。
因此，采用硬件设计降低成本是关键。
这里提出一种采用数字和模拟集成电路相结合的设计方案，解决报警和二次报警的问题，并取得很好效果。
2、器件选择与工作原理
气敏传感器种类繁多，性能各异。
这里选用MQ-KC型传感器，它是一种新型的电阻型气敏型元件，可用于天然气、煤气、石油气等检漏报警。
具有灵敏度高，长期稳定性好，寿命长，价格低，功耗小，可方便使用电池等特点。
MQ-KC 型传感器原理：将该传感器接至规定负载，在加电的初始阶段，传感器的电导率呈现一个较高的值，约3min左右达到稳态值。
若将其置于具有一定浓度的可燃气体中，其电导率将升高，在一定范围内，可燃气体浓度越高，传感器电导率也越高，如果将传感器与负载串联，负载即引起电压变化，读取这一变化电压，经比较、放大即可实现报警与控制等功能。
3、硬件电路设计
3.1基本报警电路
MQ-KC型传感器额定电源电压为9V，要求连接一只负载电阻。
信号取出与比较电路如果用分立元件设计，元件数量多，成本高，且效果不好。
为此，选用一片单电源9V供电，具有一定驱动能力的集成双运放来实现。
图1为该基本报警电路。
R1是传感器要求的负载电阻，阻值为120Ω，Vcc为9V电源电压；A、B为LM358双运放，A为跟随器，起缓冲隔离作用，以便将R1上的电压VR1基本上全部施加到比较器B的同相输入端。
RW为报警灵敏度调整电位器。
稳态时，调整RW使得加到比较器反相输入端的电压V-略高于稳态时R1上的电压VR1这个电压越高，报警灵敏度就越低。
加电并使传感器达到稳态后，MQ-KC为较稳定的固定阻值，当Vcc不变时，VR1基本为一固定值，保持不变。
当有可燃性气体泄露时，传感器接触到可燃气，使其电导率上升，电阻下降，使VR1上升，当VR1高于V-时，比较器输出一个大于7V的电压，从而使蜂鸣器HA发出滴、滴的报警声。
若用该电压控制一个继电器，即可实现控制功能。
为了提高抗干扰能力，可分别在R1和B的V-端并联一只滤波电容。
R1、R2和RW的取值不宜过小，以降低电源供电电流。
其值可由式(1)估算，在估算时，RW可暂不考虑。
