基于单片机的天然气泄漏检测安全与保护系统设计(含电路图,程序)

基于单片机的天然气泄漏检测安全与保护系统设计(含电路图,程序)(课题申报表,任务书,开题报告,中期检查表,外文翻译,论文29000字,程序,答辩PPT)
摘 要
随着天然气的大量使用,天然气的普及给公共生活带来了方便,减少了城市的污染,提高了生活质量和效率,但是同时,天然气也是潜在的“危险品”,一旦发生大面积泄漏,处置不及时就可能引发大爆炸,给居民的生命财产安全带来巨大的威胁。面对燃气泄漏而造成的种种事故威胁，我们需要一个解决办法。
其中选用MQ-2传感器实现对气体的检测，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。经STC89C51单片机处理，并对处理后的数据进行分析，是否大于或等于某个预设值(也就是报警限)，如果大于则会自动启动报警电路发出报警声音，反之则为正常状态，而且在此设计中我们通过DS18B20温度传感器和STC89C51单片机进行连接，将温度信号转换成单片机可识别的数字信号，经过单片机处理并对其进行分析，最终将温度还有气体的浓度显示在LED的显示管中。用绿灯模拟阀门，红灯模拟喷淋，风扇启动红灯亮，风扇停止绿灯亮。
本论文以半导体气敏传感器和单片机技术为核心设计气体报警器，是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的气体报警器，具有一定的实用价值。
关键词：气敏传感器；报警器；单片机；温度传感器  
 
Abstract
With the extensive application of natural gas, the popularization of natural gas brings convenience to the public life, which reduces the pollution, and improves life quality and efficiency. However, meanwhile, natural gas is a potential ‘dangerous article’, and once it leaks in a large scale, it may give rise to great explosion if not disposed in time, which will pose a great threat on the security of life and property. A solution is needed in front of various accidents caused by gas leakage.
MQ-2 sensor is selected for realizing the detection of gas, and it is characterized by high sensitivity, quick response and strong anti-jamming capability. Furthermore, it is low in price and long in the life span. After being processed by STC89C51 micro-controller, the data shall be analyzed to see if it is greater or equals a certain preset value (namely the alarm limit). It will start the alarm circuit and alarm if it is greater, or it is in normal state. Moreover, in this design, the temperature signal will be converted into recognizable digital signal of micro-controller by connecting the DS18B20 temperature sensor and STC89C51 micro-controller, and it will be analyzed after being processed by micro-controller. Finally, temperature and gas concentration will be displayed in the LED display tube. Green light is taken for simulating the valve, while red light is taken for simulating the spray. The red light will turn on after the fan starts, while the green light will turn on after the fan stops.
In this paper, a gas alarm is designed with the semi-conductor gas sensor and micro-controller technology as the core, and it is simple in structure, stable in the performance, convenient in the application, low in price and intelligent, with certain practical value.

Key words ：gas sensor; alarm; micro-controller; temperature sensor

对天然气进行检测，当气体浓度达到报警设定值时，应能报警。
(2)正常工作：蜂鸣器不报警。
(3)能够显示此时气敏传感器附近的温度。
(4)能够显示此时传感器附近天然气气体的浓度。
(5)当浓度超过预设值时，应当能够启动风扇，降低天然气的浓度。
(6)分别用绿灯模拟阀门，红灯模拟喷淋，风扇转亮红灯，绿色指示灯灭；
风扇停灭红灯，绿色指示灯亮。

气体检测模块：主要有气体传感器组成，其作用是将天然气的泄漏与否转换为利于单片机识别的高低电平，并将此信号传到单片机。
声光报警模块：由蜂鸣器和LED构成。其作用是当检测到有天然气泄漏时，发出声光报警信号，提醒用户有天然气泄漏，采取相应措施。
温度检测模块：由DS18B20温度传感器构成，DS18B20将检测到的温度值转换成二进制数，并传到单片机进行处理。
温度显示模块：主要由LCD1602数码管组成，其作用是显示当前温度值。
主控模块：即单片机STC89C51，其作用是根据气体检测模块输出的高低电平，控制声光报警模块的工作状态，并完成温度的采集及显示功能[11]。
 
系统框图见图2-1.系统工作流程为:由装在室内的天然气传感器获得被测量对象(室内天然气浓度)信号,将信号进行A/D转换,得到被测对象的数字量信号,再由单片机进行数据处理,得到最终的室内环境天然气浓度值,将此数据通过液晶屏显示,同时根据系统设定的限值参数判断环境浓度是否超标,如果超标立即向蜂鸣器接口输出控制信号,通过继电器打开排气扇,。温度传感器检测单片机附近温度，以检测单片机工作的实时温度，两路独立按键可以调整预设值的大小。
气体浓度检测模块设计
传感器是能把实测物理量或化学量转化为与之有确定对应关系的电信号输出的装置。传感器主要是由敏感元件、传感元件组成，有时也将信号调节与转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分。
 

目 录
第1章 概述    1
1.1 选题的目的    1
1.2 研究的目的和意义    2
1.3 国内外情况及发展趋势    3
第2章 系统设计方案    6
2.1 设计思路    6
2.2 系统功能    7
2.3 系统的框图    7
2.4 系统的工作原理    12
2.5 系统总体方案设计    12
2.6 本章小结    12
第3章 硬件部分设计    13
3.1 半导体气敏传感器    13
3.2 STC89C51介绍    16
3.3 STC89C51单片机的时钟电路    19
3.4 STC89C51单片机的复位电路设计    20
3.5 模数转换ADC0832的设计    21
3.6 蜂鸣器的设计    23
3.7 液晶显示屏LCD1602    24
3.8 继电器控制电路    26
3.9 本章小结    27
第4章 软件部分设计    28
4.1 主程序设计    28
4.2 主程序的编程    29
4.3 程序调试    31
4.4 本章小结    36
第5章 系统调试    37
5.1 硬件连接    37
5.2 系统功能调试    37
5.3 调试的问题及解决    38
5.4 本章小结    40
结论    41
致 谢    42
参考文献    43
附录1 系统的电路图    45
附录2 系统程序    46