燃气泄漏报警与应急系统的设计

沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）

I 摘要

本文设计了一个燃气泄漏报警与应急系统，以MCS-51单片机为核心，利用气敏传感器、检测电路、报警电路，并用LED显示当前环境实时温度。当环境中泄漏气体浓度超过限制时，系统发出声光报警，同时打开排风扇应急。当警报解除时，可以复位电路，各个功能正常运作。

本设计共分两部分，硬件系统设计和软件系统设计。硬件部分利用气敏传感器和温度传感器，对环境中的燃气浓度进行检测，经过单片机系统将处理的数据送LED显示实时温度，声光报警电路由蜂鸣器和发光二极管组成。软件部分用C语言进行编程，采用模块化设计思想。该系统通过调试后，能够较好的完成燃气泄露报警和温度显示，并对燃气泄漏进行相应的处理。

关键词:燃气泄漏；报警；应急；温度检测

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II Abstract

This paper designs a gas leak alarm and emergency system, with MCS - 51

single-chip microcomputer as the core, and use of gas sensors, detection circuit, alarm

circuit, and LED display the current environmental real-time temperature. When the

concentration of gas leakage environment than limit when acousto-optic alarm, open a

platoon emergency. While warnings, can reset circuit, each function normal operation.

The design of two parts, hardware design and software design system. The hardware

part USES gas sensors and temperature sensor, the gas concentrations of environment,

through the data processing SCM system will send LED display real-time temperature,

sound-light alarm circuit composed by the buzzer and light-emitting diodes. Software part

C language program, modular design thought. The system through the debugging, can

better finish gas leak alarm and temperature display, and gas leakage corresponding

processing.

Key words: gas leak, Alarm, Emergency, Temperature detection

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III 目 录

1 绪论 ................................................................. 1

1.1课题研究的背景 .................................................... 1

1.2课题研究的目的 .................................................... 1

1.3国内外研究现状及发展动态 .......................................... 2

1.4本文的内容安排 .................................................... 4

2 方案论证 ............................................................. 5

3 系统硬件设计 ......................................................... 7

3.1 单片机 ............................................................ 7

3.2 A/D转换器的选择 ................................................. 13

3.2 LED数码管 ....................................................... 16

3.3 18B20温度传感器 ................................................. 17

3.4 MAXL813L芯片的介绍 .............................................. 18

3.5气敏传感器的测量电路的设计 ....................................... 19

3.6报警电路的设计 ................................................... 21

4 软件设计 ............................................................ 22

4.1 主程序设计 ....................................................... 22

4.2 显示程序设计 ..................................................... 24

5 系统调试 ............................................................ 25

5.1 硬件调试及错误分析 ............................................... 25

5.2 软件调试及错误分析 ............................................... 25

5.3 系统联调 ......................................................... 25

结 论 ................................................................ 27

致 谢 ................................................................ 28

参考文献 .............................................................. 29

附录Ⅰ C语言程序清单 ................................................. 30

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1 1 绪论

1.1课题研究的背景

随着我国燃气的变革及西气东输工程的进行，煤气或天燃气已成为多数家庭的燃料。每年，因煤气泄露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，造成的煤气中毒事故，全国均有不少事例。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。

家用煤气有时会因各种原因发生泄漏，煤气的主要成分是甲烷，甲烷是一种可燃性气体，遇到明火会发生燃烧甚至爆炸，所以如果在煤气泄漏时打电话，使用家用电器的话，煤气遇到电火花可能会发生爆炸事故。人待在煤气泄漏的空间内，甲烷的不完全燃烧可能会生成一氧化碳，人体吸入有毒气体一氧化碳后，一氧化碳将会迅速与血液中的红细胞结合导致人体中毒昏迷，如果长时间吸入泄露的煤气甚至会发生中毒死亡。一氧化碳中毒属内科急症，如不及时发现及治疗，将会危及生命。近年来，我国部分地区非职业性一氧化碳中毒事件时有发生。特别是冬春季高发，据不完全统计，我国2006年因非职业性一氧化碳中毒，造成至少3850人中毒，142人死亡。2007年3-5月份，南汇区发生了2起非职业性一氧化碳中毒事件。

1.2课题研究的目的

人们面对燃气泄漏而造成的种种事故威胁，就真的没有一个彻底的解决办法吗？据有关专家介绍，使用燃气报警器是对付燃气无形杀手的重要手段之一。燃气专家指出，燃气泄漏或废气排放而大量产生的一氧化碳是燃气中毒事件的根源，如采用燃气泄漏报警器就能得到及时的警示。有关部门经长期测试同样得出结论，燃气报警器防止一氧化碳中毒事故发生的有效率达95%以上。

计算机的普及和信息技术的迅猛发展，人们己不满足于传统的居住环境，对家庭及住宅小区提出了更高的要求，智能化被引入家庭，并迅速在世界各地发展起来。人们对居住环境要求的日见增高，体现在希望住宅不仅更便利、舒适而且更安全。

单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，煤气泄漏则是人们日常生活中常常需要测量和控制的一个问题。单片机有利于为现代人工作、科研、生活、提供更好的沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文）

2 更方便的设施。为了防止中毒事件再次发生，提出利用单片机系统进行有效的预防对策。所以怎样防止煤气中毒与爆炸已成为人们的迫切需要。为此我们开发研制了智能煤气报警系统。

1.3国内外研究现状及发展动态

民用可燃气体报警器为居民家庭用的燃气报警器，一般安装在厨房，遇燃气泄漏时，报警器可发出声光报警，或同时伴有数字显示，同时联动外部设备。有的报警器可自动开启排风扇，把燃气排出室外；有的报警器在报警时可自动关闭燃气阀门，以防燃气继续泄漏。

在应用方面，目前最广泛的是可燃性气体气敏元件传感器，已普及应用于气体泄漏检测和监控，从工厂企业到居民家庭，应用十分广泛。仅以用于安全保护家用燃气泄漏报警器为例，日本早在1980年1月开始实行安装城市煤气、液化石油气报警器法规，1986年5月日本通产省又实施了安全器具普及促进基本方针。美国目前已有6个州立法，规定家庭、公寓等都要安装CO报警器。报警器种类也相当繁多，有用于一般家庭、集体住宅、饮食餐店、医院、学校、工厂的各种气体报警器和系统，有单体分离型报警器、外部报警系统、集中监视系统、遮断连动系统、防止中毒报警防护系统等。结构型式有袖珍型便携式、手推式、固定式报警等；工业用固定式报警又有壁挂式、台放式、单台监控式、多路巡检式等。气体检测技术与计算机技术相结合，实现了智能化、多功能化。美国工业科学公司（ISC）一台携带式气体监控仪可实现4种气体监测，采用了统一的软件，只需要换气体传感器，即可实现对特定气体监测。美国国际传感器技术（IST）公司应用一种“MegaCas"传感器和微程序控制单元，可检测100种以上毒性气体和可燃性气体，通过其“气体检索”功能扫描，能很快确定是哪一种气体。