基于52单片机的家用可燃气体监测报警系统设计与实现

摘要：本论文旨在提出一种基于52单片机的可燃气体监测报警系统，该系统能够实时检测环境中的可燃气体浓度，并在检测到危险级别超过设定阈值时发出报警信号，以保障人身安全和预防火灾事故的发生。在设计中采用了传感器模块、单片机控制模块、报警模块以及人机交互界面等关键技术。通过实验验证，该系统具有高灵敏度、快速响应、可靠性高等优点，实现了有效的可燃气体监测和报警功能。

关键词：报警模块;传感器模块;单片机模块

一、研究背景与意义

随着城市煤气、天然气事业及化学工业的迅速发展，易燃、易爆的气体种类和应用范围在不断增加，这些易燃易爆气体在生产和使用过程中，一旦发生泄露将会引起中毒、火灾、爆炸等重大事故。在人们对安全生产的重视程度和生产技术手段不断提高的同时，可燃气体监测报警器正广泛地应用在这些领域中。可燃气体探测报警器是预防易燃易爆气体在生产和使用过程中发生泄露的报警装置。为了防止这类事故的发生，装设可燃气体监测报警器是非常必要的，可以及时发现事故隐患，及早采取补救措施。

本论文主要阐述了可燃气体监测报警器的软件和硬件设计。鉴于单片机AT89C52具有高集成度等优点，开发设计了一种基于AT89C52的可燃气体报警器为了提高系统的灵敏度和准确性，系统采用了一种十分稳定的传感器MQ-2。该报警器对可燃气体进行实时控制，当可燃气体的浓度超过允许值时，控制电路进行报警，设计的可燃气体监测报警器具有性能稳定，测量准确等优点。

本设计的可燃性气体报警、控制器可以检测空气中以烷类及一氧化碳气体为主的多种可燃性气体的浓度，实时显示浓度值，当达到预先设定的上限报警设定值时，发出声音报警和控制信号，以提示操作人员采取安全对策或自动控制相关安全装置。该报警器可以实时、准确检测可燃性气体，并且可以长时间可靠无误的报警，具有很广泛的应用前景。

二、可燃气体探测报警器的方案设计

由于可燃气监测报警器主要包括模数转换输入模块、主处理模块、显示模块报警模块等部分。主要做以下设计：

（1） A/D 转换器控制程序，要控制 A/D 转换器能按照要求的时间分别对可燃气监测传感器测得的结果进行数据的转换并传送给单片机。

（2）数码管与单片机的接口电路控制程序，用数码管显示测得的浓度值

（3）发光二极管，蜂鸣器的控制程序，当超过设定浓度，进行声光报警。

（4） 电路正常工作时绿灯闪烁。

此设计比较全面、完善，而且电路简单实用，设计到的模块比较简单，利用高灵敏度的传感器，对可燃气体进行检测，当气体浓度超过一定的限度时，报警电路开始报警，同时启动换气扇电路，将超标气体浓度降低到正常值，保证人身安全。

三、可燃气体探测报警控制器的总体设计

（一）系统总体结构设计

系统以单片机AT89C51为核心，配合外围电路共同完成信号采集、浓度显示.声音报警等功能。其中传感器采用的是NG-CO-001，该传感器外形小，气体响应快，性能稳定，低功耗，常适用于泄漏监测器。A/D转换器采用的是ADCO832，该传感器是采样频率为8位的、以逐次逼近原理进行模一数转换的器件，具有功耗低，性能稳定的特点。整体系统要求工作稳定、通用性强.功耗低。保证报警器的精确性及可靠性的同时，有利降低报警器的成本。

（二）系统的工作流程

本设计部分主要由传感器，A/D转换器，单片机，液晶显示和蜂鸣器，等组成。首先，传感器送来的可燃气体浓度对应的电压信号送入A/D转换芯片ADC0832中，将模拟量转化成数字量后输入到微控制器内，进行数据处理，将电压信号转化成为对应的浓度值;最后，将实际可燃气体浓度送数码管显示，当有可燃气体浓度超出设定的限定值时，则单片机将驱动蜂鸣器实现报警功能，同时采取降低超标气体浓度。

四、可燃性气体报警控制器的硬件设计

在可燃性气体报警控制器的设计中，单片机是报警控制器的核心部件。它一方面接收传感器检测到的可燃性气体浓度所对应的模拟电压信号，另一方面要对这一信号进行处理，控制报警、控制电路进行相应操作断。在单片机所实现的这些功能中，特别是信号处理部分，需要单片机有较快的运行速度，才能对现场气体浓度做出快速、准确的检测，进行相应的处理。同时考虑选择低价实用的机型，并为制同一系列的低功耗产品做准备。根据多方面的比较，本设计选用生产的AT89C52 系列单片机作为报警器的核心控制器。

首先，可燃性气体浓度信号通过 MQ-2气体传感器将可燃性气体浓度信号转换成电压信号，经过 A/D 转换，输出一个适合单片机接收的电压信号，然后，送入 AT89C52中，最后，将浓度值送入数码管显示。当检测到的可燃性气体浓度超出上限报警设定值时，报警器发出声音报警。

五、结束语

综上所述，本设计一种可燃气体监测报警器，用于监测空气中可燃气体的浓度，并且能将气体的浓度显示在数码管上，当空气中的可燃气体的浓度达到一定的警界值时，发出报警声音，从而能够保障人们自身和生产与生活的安全，有一定的使用价值。

可燃性气体报警控制器的硬件电路原理图

参考文献：

[1]李建忠．单片机原理及应用 第3版：西安电子科技大学出版社，2013：103-104

[2]何立民 单片机高级教程（ 应用与设计 ）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2000

[3]单片机技术与应用——基于Proteus仿真的C语言程序设计（第2版）