基于单片机的可燃气体泄漏报警器

2017-05-30余波王磊

科技风 2017年3期

余波　王磊

摘要：此装置是一种以单片机和气体传感器为核心设计的可燃性气体报警器。以MQ-5气体传感器为气体采集元件，以ADC0809为模数转换元件，以51单片机为控制元件，可实现浓度显示、声光报警等功能。是一种结构简单、性能稳定、使用方便的可燃性气体报警器。

关键词：可燃气体；检测报警；MQ-5传感器；51单片机

一、总体结构

MQ-5气体传感器采集气体样本，将空气中可燃气体浓度这一物理量转换为电压信号；将得到的模拟信号送至ADC0809转换成对应的数字信号；再将数字信号送入STC89C51单片机处理判断，在共阴数码管上实时显示。如果可燃气体浓度超过规定，装置开始声光报警（LED灯闪烁、蜂鸣器鸣叫）。

二、电路设计

（一）检测电路

MQ-5气体传感器对液化气、天然气、煤氣等可燃气体有较好的灵敏性。MQ-5气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡（SnO2）。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。

封装好的MQ-5传感器具有6个引脚。其中两个H引脚用于加热；两个A引脚（或者两个B引脚）用于连接参考电压；两个B引脚（或两个A引脚）用于输出模拟电压信号。

传感器检测电路如下图所示：（加热电阻R3，负载电阻R4）

（二）A/D转换电路

ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。本装置使用IN0通道，将ADC地址全部接地，使电路、程序简化，提高可靠性。

电路连接：传感器输出的可燃气体模拟电压信号接入ADC的IN0引脚；ADC输出引脚D0～D7接STC89C51单片机P0.0～P0.7口；单片机ALE引脚为ADC提供时钟信号；单片机P3.6口接ADC启动START引脚；单片机P3.7口接ADC输出允许OE引脚；基准电压REF（+）接+5V；基准电压REF（-）接地。

（三）显示与报警电路

显示采用三位共阴数码管，单片机P3.5、P3.4、P3.3口分别位选三位数码管；P1.0～P1.7口给数码管传送段码；利用数码管的余辉和人眼视觉残留效应动态显示可燃气体浓度。

声光报警电路由发光二极管和无源蜂鸣器构成。单片机P3.0口接入500欧姆的电阻再接LED阴极；P3.1口接蜂鸣器阴极。

三、软件设计

该可燃气体泄露报警器软件采用C语言语句，具有简单明了可移植性好的特性；使用常见的KEIL C编译软件，生成HEX文件；使用STC-ISP 软件下载程序至单片机中。

四、结语

1）该装置能方便快捷地测出可燃气体浓度，实现对可燃气体泄漏报警功能。

2）该装置上电需等待大约1秒钟，使传感器正常、稳定地输出电压信号。

3）若要减小该装置的反应时间，可以减小传感器的加热电路上的电阻。

参考文献：

[1] 张毅刚.单片机原理及运用[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2] 李云.微型计算机原理及运用[M].北京：清华大学出版社，2010.