【正文】 器功能的需要，選擇合適、精確、經(jīng)濟(jì)的氣敏傳感器及單片機(jī)芯片是至關(guān)重要 的。 氣體傳感器介紹 氣體傳感器的分類(lèi) 氣體傳感器種類(lèi)繁多，從檢測(cè)原理上可以分為三大類(lèi)： (1)利用物理化學(xué)性質(zhì)的氣體傳感器：如半導(dǎo)體氣體傳感器、接觸燃燒氣體傳感器等。但是，任何一個(gè)完整的氣體傳感器都必須具備以下條件： (1)能選擇性地檢測(cè)某種單一氣體，而對(duì)共存的其它氣體不響應(yīng)或低響應(yīng)； (2)對(duì)被測(cè)氣體具有較高的靈敏度，能有效地檢測(cè)允許范圍內(nèi)的氣體濃度； (3)對(duì)檢測(cè)信號(hào)響應(yīng)速度快，重復(fù)性好； (4)長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性好； (5)使用壽命長(zhǎng)； (6)制造成本低，使用與維護(hù)方便。按照敏感機(jī)理分類(lèi)，可分為電阻 型和非電阻型。 （ 3）接觸燃燒式氣體傳感器 當(dāng)易燃?xì)怏w接觸這種被催化物覆蓋的傳感器表面時(shí)會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)而燃燒，故得名接觸燃燒式傳感器。 （ 4）高分子氣體傳感器 利用高分子氣敏材料制作的氣體傳感器近年來(lái)得到很大的發(fā)展。 （ 5）電化學(xué)傳感器 電化學(xué)傳感器由膜電極和電解液封裝而成。目前國(guó)際上絕大部分毒氣檢測(cè)采用該類(lèi)型傳感器。 （ 7）紅外傳感器 紅外傳感器通常用兩束紅外光進(jìn)行氣體測(cè)量，主光束通過(guò)測(cè)量元件內(nèi)的目標(biāo)要素的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行了介紹。未吸收的紅外光由光電探測(cè)器測(cè)量，產(chǎn)生一個(gè)正比于目標(biāo)氣體濃度的差分信號(hào)。 常見(jiàn)氣體傳感器可檢測(cè)氣體種類(lèi) 由于氣體的種類(lèi)繁多，一種類(lèi)型的氣體傳感器不可能檢測(cè)所有的氣體，通常只能檢測(cè)某一種或兩種特定性質(zhì)的氣體。 使用接觸燃燒式氣敏傳感器，其探頭的阻緩及中毒 ,是不可避免的問(wèn)題。當(dāng)懷疑檢測(cè)環(huán)境中存在這些物質(zhì)時(shí)，經(jīng)常對(duì)探頭進(jìn)行標(biāo)定，是必須且有效的辦法。半導(dǎo)體氣敏傳感器的性能主要看其靈敏度、選擇性 (抗干擾性 )和穩(wěn)定性 (使用壽命 )。 煤氣泄露報(bào)警系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案 煤氣泄露報(bào)警器工作原理 本論文中的煤氣泄漏報(bào)警器以 STC12C5A60S2 單片機(jī)為控制核 心，采用 MQ5型電阻式半導(dǎo)體傳感器采集氣體信息。 為適應(yīng)家庭對(duì)可燃性易爆氣體安全性要求，設(shè)計(jì)的可燃性氣體報(bào)警儀應(yīng)不僅能在較寬的溫度范圍工作，而且應(yīng)具有顯示可煤氣體濃度、可接計(jì)算機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)測(cè)和實(shí)時(shí)控制等功能。氣敏傳感器是將現(xiàn)場(chǎng)氣體濃度 非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；轉(zhuǎn)換電路 是將 完成將 氣體 傳感器輸出的模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。 為提高響應(yīng)時(shí)間，保證傳感器準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地工作，需要向氣體傳感器持續(xù)供給 5V 的加熱電壓。 第 3 章煤氣泄漏檢測(cè)報(bào)警裝置 的硬件部分 9 第 3 章 煤氣泄漏檢測(cè)報(bào)警裝置的硬件部分 系統(tǒng)硬件選取 主 控器（ STC89C52 單片機(jī)） 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能 ： 8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口 線(xiàn)，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810 復(fù)位電路， 3 個(gè) 16 位計(jì)數(shù)器， 4 個(gè)外部中斷，一個(gè) 7 向量 4 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng) 51 的 5 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工 串行口 。最高運(yùn)作頻率 35MHz， 6T/12T 可選 煤氣檢測(cè) 傳感器 煤氣檢測(cè) 傳感器的主要作用是 監(jiān)測(cè) 當(dāng)前環(huán)境 中是否有煤氣泄漏，為此我們選擇了專(zhuān)門(mén)的可燃?xì)怏w傳感器 MQ— 5，該傳感器主要由氣體敏感層、電極、測(cè)量電板引線(xiàn)、加熱器、陶瓷管、防爆網(wǎng)、卡環(huán)、基座、針狀管腳幾部分組成，它對(duì)液化氣、天然氣、城市煤氣有較好的靈敏度，對(duì)乙醇、煙霧則幾乎不響應(yīng)，從而能極大地減少誤報(bào)的產(chǎn)生 。其原理是 ：通電時(shí)，電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門(mén)打開(kāi)；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧力把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門(mén)關(guān)閉。 華北理工大學(xué)輕工學(xué)院 10 通過(guò)工程師的介紹和網(wǎng)絡(luò)搜 索，查到 SIM300C 的相關(guān)資料和介紹。于是我們通過(guò)網(wǎng)上訂購(gòu)的方式購(gòu)買(mǎi)了這款 GSM 模塊。最簡(jiǎn)單的電平轉(zhuǎn)換方法可以利用幾個(gè)三極管，但是出于穩(wěn)定性和可靠性的考慮，老師推薦我們使用電平轉(zhuǎn)換專(zhuān)用芯片 MAX232。 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索，查到 SIM300C 的相關(guān)資料和介紹。于是我們通過(guò)網(wǎng)上訂購(gòu)的方式購(gòu)買(mǎi)了這款 GSM 模塊。最簡(jiǎn)單的電平轉(zhuǎn)換方法可以利用幾個(gè)三極管，但是出于穩(wěn)定性和可靠性的考慮，老師推薦我們使用電平轉(zhuǎn)換專(zhuān)用芯片 MAX232。因此在電源部分電路我們采用芯片 7805 型穩(wěn)壓芯片，將輸入的電壓降到 5V，電容主要是起穩(wěn)壓（電容值大的 C1,C3）和濾波（電容值比較小的 C2,C4）的作用 。 圖 3 傳感器電路圖 圖中電阻 R1，剛開(kāi)始的時(shí)候選擇了一個(gè) 100 歐電阻，導(dǎo)致傳感部分電路調(diào)試時(shí)總是出現(xiàn)誤報(bào)，最后經(jīng)過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)是由于 R1 過(guò)小后導(dǎo)致電路過(guò)于靈敏，往往出現(xiàn)氣體泄露時(shí)可識(shí)別但只要?dú)怏w濃度稍微下降，很快就會(huì)消失，而對(duì)于后面的單片機(jī)要采集以及識(shí)別處理這個(gè)信號(hào)卻需要一定的時(shí)間；因此我們通過(guò)不斷第 3 章煤氣泄漏檢測(cè)報(bào)警裝置 的硬件部分 13 增大 R1，當(dāng) R1 為 1K 歐時(shí)既能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性的要求，又不失靈敏性。信號(hào)處理電路主要是對(duì)傳感器輸出的電壓進(jìn)行處理，也就是識(shí)別。而在實(shí)際制作過(guò)程中遇到的主要問(wèn)題是繼電器的保護(hù)電路問(wèn)題。 主 程 序串 口 處 理 程 序G S M 處 理 程 序結(jié) 束I R Q = 1 ？Y e sN o 圖 9 軟件 總體 流程圖 單片機(jī)通過(guò) 串口（ SCI） 對(duì) GSM（ SIM300C） 模塊的控制 單片機(jī)通過(guò)以下 系列 AT 指令對(duì)短消息進(jìn)行控制。設(shè)置此命令可使模塊在來(lái)電到達(dá)后向單片機(jī)發(fā)送指令CRLF+CMTI : ″C″, INDEX(來(lái)電號(hào)碼存儲(chǔ)位置 )CRLF。 發(fā)送短消息 在 TEXT 模 式 下 發(fā) 送 短 消 息 ， 首 先 發(fā) 送 短 消 息 的 目 標(biāo) 地 址 。 主 程 序系 統(tǒng) 初 始 化串 口 初 始 化串 口 中 斷 設(shè) 置等 待 中 斷串 口 中 斷 程 序讀 數(shù) 據(jù)是 選 中 信 號(hào) ？發(fā) 送 數(shù) 據(jù)是 發(fā) 送 正 確 信 號(hào) ？中 斷 返 回是否是 圖 10 短信 處理子程序流程圖 第 4 章煤氣泄漏檢測(cè)報(bào)警裝置的軟件部分 17 開(kāi) 始初 始 化 程 序+ C M T I ？讀 取 短 信 子 程 序 F i r s t = 0 ？設(shè) 定 目 標(biāo) 地 址初 始 化 設(shè) 定 正 確 子 程 序I R Q = 1 ？泄 露 警 報(bào) 發(fā) 送 子 程 序結(jié) 束 N oY e sY e sN oY e sN o 圖 11 GSM 處理子程序流程圖 華北理工大學(xué)輕工學(xué)院 18 項(xiàng)目擴(kuò)展 基于 GSM 技術(shù)的煤氣泄漏報(bào)警系統(tǒng)的核心為 增強(qiáng)型 16 位微控制器——MC9S12DG128 單片機(jī) ，與 GSM/GPRS 模塊 SIM300C 的結(jié)合應(yīng)用，這就給我們的這套系統(tǒng)提供了一個(gè)很好的創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)。只要加入合適的傳感器和執(zhí)行器該系統(tǒng)可以升級(jí)成一個(gè)智能家居系統(tǒng)。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求、使用環(huán)境、成本等因素，選用 MQ5 型半 導(dǎo)體電阻式氣體傳感器。使儀器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。 謝辭 21 謝 辭 本文的研究工作是在我的 老師 的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下完成的。 最后，對(duì)在我的學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)道路上給予幫助的所有老師和朋友們表示深深地感謝，對(duì)評(píng)閱該論文的所有專(zhuān)家表示最崇高的敬意和真摯的感謝！ 參考文獻(xiàn) 22 參考文獻(xiàn) [1] 趙建領(lǐng) .51 單片機(jī)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用技術(shù)詳解 [M] .電子工業(yè)出版社 . 2020. 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[10] 樓然苗，李光飛 .51 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例 // +861380 區(qū)號(hào) 500 //移動(dòng) // +861301 區(qū)號(hào) 500 //聯(lián)通 // 唐山市 0315 重慶 0831 西安的是 0029 長(zhǎng)沙的是 0731 （區(qū)號(hào)） //******************************************************************************* //******************************發(fā)送短信的內(nèi)容 ***************************** // uchar code WenDuTaiGao[] = {WenDuTaiGao,ZhengZaiJiangWen}。F}。 uchar code AT_CMGS[] ={AT+CMGS=}。 SM1=1。 TI=1。} SBUF=a_s。inum。 send_uart(0x0A)。i++) send_uart(p[i])。 //AT 指令 WAIT_TIEM。 send_uart(0X22)。 //回車(chē) send_uart(0X0A)。 printf(%s,Number)。 //回車(chē) send_uart(0X0A)。 send_uart(0X1A)。 } void InitGSM() { init_serial()。 //RS sbit RW = P1^5。 RW=0。 } /************************************************ ** 函數(shù)名稱(chēng) ： void LCD_init(void) ** 函數(shù)功能 ： LCD1602 初始化操作 ** 輸 入 ： 無(wú) ** 輸 出 ： 無(wú) ** 說(shuō) 明 ： ************************************************/ void LCD_Init(void) { WriteCOMDATA(0x01,0)。 WriteCOMDATA(0x06,0)。 } /************************************************ ** 函數(shù)名稱(chēng) ： void WriteChar(uchar Row,uchar Col,uchar Num,uchar *pBuffer) ** 函數(shù)功能 ：在任意位置寫(xiě)指定個(gè)字符 ** 輸 入 ： Row : 要寫(xiě)的字符所在的行，只能為 1 或 2； Col : 要寫(xiě)的字符所在的列，只能為 015 Num : 要寫(xiě)字符的個(gè)數(shù) pbuffer : 要寫(xiě)字符的首地址 ** 輸 出 ：無(wú) ** 說(shuō) 明 ： ************************************************/ void WriteChar(uchar Row,uchar Col,uchar Num,uchar *pBuffer) { uchar i。 for(i=Num。 } } endif //功能：檢測(cè)環(huán)境可害氣體，進(jìn)行報(bào)警，顯示到液晶上，按鍵可設(shè)置報(bào)警值 include //添加 LCD1602 頭文件 include include//添加 ADC0832 頭文件 include sbit BUZZER = P1^3。 /***************************