基于單片機的可燃氣體泄漏報警器

余波　王磊

摘 要：此裝置是一種以單片機和氣體傳感器為核心設計的可燃性氣體報警器。以MQ-5氣體傳感器為氣體采集元件，以ADC0809為模數轉換元件，以51單片機為控制元件，可實現濃度顯示、聲光報警等功能。是一種結構簡單、性能穩定、使用方便的可燃性氣體報警器。

關鍵詞：可燃氣體；檢測報警；MQ-5傳感器；51單片機

一、總體結構

MQ-5氣體傳感器采集氣體樣本，將空氣中可燃氣體濃度這一物理量轉換為電壓信號；將得到的模擬信號送至ADC0809轉換成對應的數字信號；再將數字信號送入STC89C51單片機處理判斷，在共陰數碼管上實時顯示。如果可燃氣體濃度超過規定，裝置開始聲光報警（LED燈閃爍、蜂鳴器鳴叫）。

二、電路設計

（一）檢測電路

MQ-5氣體傳感器對液化氣、天然氣、煤氣等可燃氣體有較好的靈敏性。MQ-5氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫（SnO2）。當傳感器所處環境中存在可燃氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。

封裝好的MQ-5傳感器具有6個引腳。其中兩個H引腳用于加熱；兩個A引腳（或者兩個B引腳）用于連接參考電壓；兩個B引腳（或兩個A引腳）用于輸出模擬電壓信號。

傳感器檢測電路如下圖所示：（加熱電阻R3，負載電阻R4）

（二）A/D轉換電路

ADC0809是美國國家半導體公司生產的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數轉換器。本裝置使用IN0通道，將ADC地址全部接地，使電路、程序簡化，提高可靠性。

電路連接：傳感器輸出的可燃氣體模擬電壓信號接入ADC的IN0引腳；ADC輸出引腳D0～D7接STC89C51單片機P0.0～P0.7口；單片機ALE引腳為ADC提供時鐘信號；單片機P3.6口接ADC啟動START引腳；單片機P3.7口接ADC輸出允許OE引腳；基準電壓REF（+）接+5V；基準電壓REF（-）接地。

（三）顯示與報警電路

顯示采用三位共陰數碼管，單片機P3.5、P3.4、P3.3口分別位選三位數碼管；P1.0～P1.7口給數碼管傳送段碼；利用數碼管的余輝和人眼視覺殘留效應動態顯示可燃氣體濃度。

聲光報警電路由發光二極管和無源蜂鳴器構成。單片機P3.0口接入500歐姆的電阻再接LED陰極；P3.1口接蜂鳴器陰極。

三、軟件設計

該可燃氣體泄露報警器軟件采用C語言語句，具有簡單明了可移植性好的特性；使用常見的KEIL C編譯軟件，生成HEX文件；使用STC-ISP 軟件下載程序至單片機中。

四、結語

1）該裝置能方便快捷地測出可燃氣體濃度，實現對可燃氣體泄漏報警功能。

2）該裝置上電需等待大約1秒鐘，使傳感器正常、穩定地輸出電壓信號。

3）若要減小該裝置的反應時間，可以減小傳感器的加熱電路上的電阻。

參考文獻：

[1] 張毅剛.單片機原理及運用[M].北京：高等教育出版社，2010.

[2] 李云.微型計算機原理及運用[M].北京：清華大學出版社，2010.

[3] 李云.微型計算機控制技術[M].北京：清華大學出版社，2009.

注：揚州大學大學生科技創新基金資助