摘 要

天然气作为一种清洁型能源在生活中被广泛使用，为人们的生活带来了便利，但同时它也存在着潜在的危险。若天然气在使用过程中，阀门、管道等密封性欠好，一旦泄漏很容易造成爆发，危及人们的生命财产安全。所以，对于天然气的检测就变的尤为重要。

本课题讨论基于STC89C52天燃气检测报警系统的设计。设计以单片机为中心，利用可燃性气体传感器，AD转换器，蜂鸣器，液晶显示屏等实现对空气中天然气浓度的检测并采取及时报警的功能。采用的STC89C52单片机是一种低功耗，高性能的微控制器，使用的MQ-5可燃性气体传感器具有灵敏度高，抗干扰等特点。实现了在一定范围的环境里，可以检测天然泄漏的浓度并当天然气泄漏浓度超过安全范围时，发出声音和闪灯警报，以此来提醒用户危险等功能。本设计成本低，实用性强，可实时检测天然气，具有广泛的应用前景。

关键词：天然气检测；可燃性气体传感器；STC89C52; 报警

ABSTRACT

As a kind of clean energy, natural gas has been widely used in our life, which brings convenience to people's lives. If the use of natural gas, valves, pipes and other sealing is not good, once the leak is prone to explosion, endangering people's lives and property safety. Therefore, the detection of natural gas becomes particularly important.

This topic discusses the design of the gas detection and alarm system based on STC89C51. This design takes the monolithic integrated circuit as the center, the use of combustible gas sensors, AD converter, buzzer, LCD screen and other functions. STC89C51 microcontroller is a low-power, high-performance microcontroller, the use of MQ-5 combustible gas sensor with high sensitivity, anti-interference, etc.,. In a certain range of the environment, the concentration of natural gas can be detected, and when the concentration of natural gas leakage exceeds the safe range, sound and flashing alarm, in order to remind users of dangerous and other functions. The design is low cost, practical, and can detect natural gas in real time, and has a wide range of application prospects.

Key words：Natural gas detection；Combustible gas sensor；STC89C52；give an alarm

目 录

1 绪论 - 1 -

1.1天然气的用处 - 1 -

1.2天然气检测仪的发展背景 - 1 -

1.4天然气检测仪的国内外发展状况 - 2 -

2 方案设计和主要器件的选择 - 4 -

2.1设计内容 - 4 -

2.2设计方案 - 4 -

2.3主要器件的选择 - 4 -

2.3.1单片机 - 4 -

2.3.2气体传感器 - 6 -

2.3.3数模转换器 - 7 -

2.3.4 LCD液晶显示屏 - 7 -

3 低功耗天然气检测仪的硬件电路设计 - 9 -

3.1 设计框图 - 9 -

3.2 电路设计 - 9 -

3.2.1 低功耗天然气检测仪的最小系统电路设计 - 9 -

3.2.4电源电路 - 12 -

3.2.5 MQ-5传感器和ADC0832 A/D转换电路 - 12 -

3.2.6 LCD显示电路 - 14 -

3.2.7 报警电路 - 14 -

3.2.8 按键电路 - 15 -

3.3系统原理图 - 16 -

4 低功耗天然气检测仪的系统软件设计 - 18 -

4.1数模转换程序 - 18 -

4.2 LCD1602显示程序 - 19 -

4.3 按键程序 - 21 -

4.4 报警程序 - 21 -

4.5 主程序设计 - 22 -

4.6 调试简介 - 23 -

结 论 - 25 -

致 谢 - 26 -

附录B 低功耗天然气检测仪PCB图 - 29 -

附录C 天然气检测仪系统程序 - 30 -

附录D 元件清单 - 40 -

1. 绪论

1.1天然气的用处

天然气无毒，干净，安全，方便，经济实惠，是居民家庭最好的燃料选择，它可烹调，做饭，又可沐浴，取暖，而且价格稳定，热量值高，可以代替煤，燃油等能源。天然气还可以代替汽油作为汽车动力燃料，能降低成本，减少环境污染。此外，天然气在石油天然气以及其他燃气检测中有着重要的位置。

1.2天然气检测仪的发展背景

随着天然气城市化范畴不断扩大，人类在使用天然气的过程中在享受它带来的便利同时也尝到了它的苦头。天然气管道泄漏以及化工区泄漏引起的爆炸事故仍屡见不鲜;因此，能够及时准确发现天然气的泄漏，泄漏位置和泄漏量等方面都具有重大意义。

一旦天然气发生泄漏，将会造成很大的危害，不仅会造成人们的财产损失还会威胁到人们的生命安全。近年来发生了许多因天然气引发的火灾、中毒等事件，几乎每个家庭都要用到可燃气，但是很少有家庭拥有天然气检测仪。没有天然气检测仪的话，在日常生活中人们无法辨别空气中是否有天然气泄漏，但是如果安装了天然气检测仪后就可以让人们知道空气中是否含有天然气。为了让我们的生活有更多一点的保障，每户家庭都需要配备一个天然气检测仪，因此从实用性来看它的发展前景还是很可观的。

1.3 天然气检测仪的概述

天然气检测仪是燃气安全设备非常重要的一部分，它是由气敏传感器、单片机和报警器组成。它是安全使用城市燃气的最后一道保护设备。天然气检测仪通过气敏传感器探测周围环境中的天然气浓度，在通过采样电路，将探测到的模拟信号转换成数字信号传递给控制器或控制电路。当检测气体浓度低于设定报警值的时候，显示器仅仅显示测得的可燃气体浓度；当检测气体浓度超出设定报警值时给出声光报警。气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，这些传感器都是通过对周围环境中的可燃气体的吸附，在传感器表面产生化学反应或电化学反应，造成传感器的电物理特性的改变，经单片机处理后转换成检测气体的响应浓度 。其中用的最多的是半导体气敏传感器。

1.4天然气检测仪的国内外发展状况

世界各国公司均有天然气气体监测的仪表系列，如波兰的DAN6400、法国的TF200、德国的MINOS和英国的Senturion-200等。这些国家先后研制了不同型号的环境监测系统，但是只基于监测，并无数据上传，所以不能实现智能化监控。而发达国家的一些仪器公司开始将激光气体探测技术应用于气体监测，例如芬兰的VAISALA公司、日本的安立公司等推出了瓦斯等监控仪器。

我国对于天然气监测监控技术应用较晚，80年代初，从波兰、法国、德国、英国和美国等引进了一批安全监测系统；在引进的同时，通过消化、排汇并结合我国煤矿的实际情况，我国也研制出气体监测系统，并且在各个领域已有大量使用，但其中很大一部分仪表的传输数据是模拟方式，将气体浓度转变为脉冲量，但是易受强电磁设备扰乱，造成监测结果不准确，易出现误报警等现象。如今市场上出现了多种具有新功能的新式天然气传感器，它能够实时检测并显示空气中天然气的浓度，当浓度达到一定值的时候，发出本地语音报警。例如，国内宁波市高品科技有限公司的NGP8型便携式天然气检测仪，采用催化燃烧的检测原理，利用LED液晶背光显示，可以通过声光，震动报警。

国内现状与差距：总的看来，我国气敏元件传感器及其应用于天然气巡检的技术有了较快发展，但与国外先进水平仍有较大的差距，主要是产品制造技术、产业化及应用等方面的差距，与国外先进水平比仍要落后10年。

1.5家用天然气检测仪的现状

现在每家每户只要安装天然气管道的都必须安装天然气报警器。对于目前市场上天然气报警存在以下问题：1、对天然气的检测不敏感或者检测到天然气泄漏并不能及时报警作出相应处理；2、对于天然气检测过于敏感，正常做饭烧水时难免会有少数天然气溢出，此时报警器就不停关阀报警严重影响生活效率；3、存在谎报误报的现象，当空气中存油烟时也会关阀报警所以很多家庭对探测报警器束之高阁当成摆设，买了并不安装；4、功能简单，当天然气发生泄漏时只会关阀报警，倘若家中无人阀门不紧，不能及时处理险情通知户主。所以市面上的天然气泄漏检测报警器亟待于改进，从而才能更好地保障我们的生命财产安全，提高我们的生活质量。

1.6天然气检测仪的设计意义

天然气泄漏造成的事故给我们带来了不少的警示，而市场上的天然气检测仪并不能为我们提供完善的安全保障，为此我们要设计功能更加完善，。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，如采用天燃气检测仪就能得到及时的警示。有关部门经长期测试得出结论，天燃气检测仪防止天然气泄漏事故发生的有效率达95%以上。

随着计算机的普及和信息技术的发展，人们不满足传统的居住环境，对家庭和住宅小区提出了更高的要求，就这样智能化被引入家庭，并迅速在世界各地发展起来。人们对居住环境要求日见增高，不仅体现在希望住宅更便利、舒适，而且希望更加安全。 

单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，燃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。所以怎样防止燃气中毒与爆炸已成为人们的迫切需要。