基于单片机的家用可燃报警系统_张郡夫

基于单片机的家用可燃报警系统

大连理工大学城市学院 张郡夫 吕海玉 于海霞

随着中国西气东输工程的实施，天然气已经成为了中国绝大多数家庭使用的燃料，天然气在给居民带巨大的便利的同时也带来了危险。在中国每年因煤气管道泄露和可燃气热水使用不当造成的可燃气体泄露，轻者引发了居民煤气中毒，重者引发了爆炸。每年因为可燃气的泄露就给居民的生命和财产带来了巨大的威胁，为了减少类似事件的发生，所以检测可燃气泄露的就变得十分重要了。

本设计研究了家用可燃器报警器的设计，家用可燃器报警器以单片机为主控核心，通过气敏传感器将当前环境中的燃气浓度显示在LCD液晶显示器上，经过设计结果表明，该系统能够有效地检测出当前环境中可燃气的泄露以及对于泄露及时的做出反应。本文详细的介绍了家用可燃器报警系统的设计。文章首先介绍了家用可燃器的研究背景、国内外发展情况以及课题的研究意义，随后介绍了本设计所用到的元器件的选择、硬件电路的搭建以及软件的设计流程，最后进行了实物的调试，并指出当前设计的不足以及可以改进的地方。

本设计研究的是基于单片机的家用可燃器报警系统具有设计成本低、精确测量当前环境可燃气浓度、远程报警以及远程控制等优点，非常适合在居民的厨房中使用。

为了避免事故再次的上演，人们需要一个测底解决煤气泄漏带来危险的办法，根据现实的案例以及专家的介绍，如果一个家庭安装了可燃气报警装置就可以有效地应对燃气泄漏给人们带来的威胁。因为燃气泄漏和燃烧产生的一氧化碳气体才是中毒事故影响的根源，只要人们能够提前得到煤气泄漏的示警就能够有效地预防此类事故的发生。并且通过有关部门的多次试验证明，可燃气报警装置能够避免发生一氧化碳中毒事故的有效率为95%以上。并且随着科技的快速发展，单片机在人们的日常应用中变得更加广泛，而燃气泄漏则是人们生活中时时需要处理的问题，

所以制作一个基于单片机的可燃气报警器成为了本次设计的重要课题，同时也是为了满足人们对于生活的舒适性和安全性的要求。

图4 GMS模块图3 气敏传感器图2 单片机图图1 系统框图

设计的主要控制核心是单片机，所以本次设计所选用的外部芯片都围绕单片机来展开。由于本设计完成后，是安装在厨房中的，所以有一个要求必须满足，那就是本次设计拥有较宽的工作温度范围。否则可能会导致在必要的时候设备失灵。本次设计分为三个部分第一个信号采集部分，它的功能是通过气敏将待测环境中气体浓度的变化转换模拟量的变化能过模数转换器变成单片机可识别的数字

1 系统设计

1.1 系统设计方案

如图1所示，主要重点介绍单片机和其外围芯片的选择，本次

• 71 •

ELECTRONICS WORLD・探索与观察量、第二部分就是主控部分，通过单片机将各个模块的功能发挥出相应的作用、第三部分是报警电路，当浓度过高时单片机控制相应的外部芯片进行相应的报警。1.2 硬件设计

芯片选择：

如图2所示，采用STCC52RC单片机，STCC52RC单片机如图二所示。这是STC公司生产的低功耗单片机。这个单片机具有8K字节的可编程FLASH程序存储器，使用的是MCS-51的内核，但是在此基础上又添加了传统51单片机一些不具备的功能。

气敏传感器：

如图3所示，本设计采用目前使用最多的MQ-4半导体式气敏传感器。MQ-4气敏传感器，因为它的价格便宜、使用寿命长、灵敏度好、性价比高并且使用方便。

GMS模块：

如图4所示，其内部嵌入了GSM核心控制单元，采用特殊的传输媒介进行传输。并且进过了升级之后。采用GSM网络系统进行数据传输。

图8 手机仿真图

定的电流，根据电磁效应，从而使衔铁的动触点和静触点吸合，进而使接在220v电源下的元器件的电路接通并使其工作。是目前市面上使用比较广的继电器。价格便宜，货源充足十分适合做设计。

2 实物调试结果

如图7所示，在操作本系统之前应先设置报警浓度的上限，本次操作系统有四个按键，分别为复位按键、浓度加一键、浓度减一键以及报警电路检测键，在使用本系统时会显示当前设置的浓度，当检测到

当前环境中气体浓度高于报警浓度时，系统控制声光报警电路发出声光报警、控制语音播报电路进行语音播报、并且通过GSM模块向手机发出短信提醒同时断开电磁阀以防煤气继续泄露。

如图8所示，当手机收到系统报警后，使用者可以通过手机向单片机发送远程控制指令，此时单片机会控制继电器打开进而启动室内的

图5 LCD1602模块

排风扇启动。

总结：本次设计的可燃气报警器与传统的报警器不同，市面上的可燃气报警器具有按键设置报警值，和通过LCD液晶显示器显示出当前气体浓度功能，并且当气体浓度过高时进行声光报警。我在原有的基础上加上了附加功能，例如当当前气体浓度过高时，进行语音播报和远程的短信提醒并且使用者还可以远程控制，通过使用手

图6 电源及继电器模块

机向单片机发出控制，远程打开排风扇降低环境中的可燃气的浓度。

虽然本次设计完成了老师要求的所有功能，但是我觉得本次设计仍有很大的扩展空间，例如可以通过手机远程设置报警浓度并且将当前室内的气体浓度信息显示在手机上。这样可以时用户实时的检测当前室内的情况。

作者简介：

图7 测试仿真图

张郡夫（1999—），男，乌鲁木齐

人，大连理工大学城市学院自动化专业本科在读。

吕海玉（1999—），男，辽宁沈阳人，大连理工大学城市学院自动化专业本科在读。

于海霞（1975—），女，辽宁大连人，大连理工大学城市学院电子与自动化学院电子技术基础教研室主任，教授，在读博士，研究方向：雷达方向。

显示模块：

如图5所示，LCD1602，它每行可以显示16个字符，共两列。所以一共可以显示32个字符。LCD1602可以显示英文，并且可以显示更多的内容。价格也比较便宜，货源十分充足，十分适合做设计。

电源及继电器：

如图6所示，电磁继电器，是通过根据电磁效应设计出来的，只要电磁继电器中的线圈两端加上一定值的电压，圈中就会产生一

• 72 •