摘 要本课题对当前大量家庭煤气泄漏检测相关产品的普遍性能做了一个总体调查后发现，在使用性能以及产品成本方面还有一段很大的空间可以上升，尤其是在功率消耗方面，因此本文选用了AT89C51单片机来作为控制器芯片，结合了MQ-5型高灵敏度煤气检测探头，设计了一款可以实现家庭煤气泄漏、泄露浓度检测以及泄漏报警等功能的家庭煤气泄漏检测系统，在软件上使用了C语言进行程序代码编写，经过了大量的仿真测试得出系统中软硬件实现了良好的兼容，并且系统实现了课题预期确立的所有功能指标。将这款家庭煤气泄漏检测系统投入批量生产，可以改善市场上现有产品的总体性能，并能够快速赢得消费用户的青睐。
目录
一、 引言 1
（一） 煤气检测技术的发展背景   1
（二） 煤气泄漏检测的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 系统主控芯片的选取 3
（二） STC89C51单片机 4
（三） MQ5传感器探头介绍 5
（四） ADC0832型模数转换器 5
（五） LCD1602型显示器概述 6
（六） 蜂鸣器介绍 7
三、 硬件系统设计 8
（一） 家庭煤气泄漏检测系统的硬件结构框图设计 8
（二） 最小系统设计 8
（三） MQ5煤气浓度检测电路设计 9
（四） AD采样芯片电路设计 10
（五） 显示器外围电路设计 11
（六） 蜂鸣器式报警电路设计 11
四、 软件系统设计 13
（一） 家庭煤气泄漏检测系统的软件工作流程设计 13
（二） AD转换工作流程设计 14
1. 启动指令 14
2. 通道选择指令 14
3. 读取指令 15
（三） 显示器工作流程设计 15
1. 判忙函数   15
2. 写数据流程   16
3. 写指令流程   16
总 结 18
参考文献 19
致 谢 20

 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2 
附录一 原理图 21
附录二 PCB 22
附录三 元件列表23
附录四 程序 24
引言
煤气检测技术的发展背景  
本课题的煤气泄漏是指家庭煤气的泄露气体，煤气和天然气通常表现为无色无味，一旦泄漏非常不容易被察觉，更为严重的是当其浓度积累到一定程度后极易带来爆炸事故，这也是矿井爆炸、家庭煤气中毒事故的根本原因，过去对于这些有害气体的检测方式采用复位阀门式报警器，其工作原理为当待测空气中的有害气体浓度积累到相当大的程度时才能实现报警，并不能够起到预先报警，在使用方式上也存在很大缺陷，从其名称就可以看出它需要通过定时的复位才能够使得报警器正常工作。另外一种用于对有害气体进行集中管理的大型设备造价昂贵，它需要专门的技术人员进行看管维护，对空气成分进行分析辨别，普通群众并不能够轻易的使用它，所以不能够在中小型企业和家庭中进行推广。上述这些现象在单片机技术以及嵌入式理念推广后得到根本性的解决，嵌入式手持煤气检测仪器就是其中一种行之有效利器，其内部安置的一片甚至多片微处理器起到“运筹帷幄”的作用，通过对手持机内部检测探头、报警器以及显示屏等模块的驱动，集成对煤气自动检测、浓度显示、超标报警以及阀值设置等功能于一身，在外形上只有一个手机大小，不但使用方便，任何人只需要经过简单的操作就可上手，因此嵌入式手持煤气检测仪器得到了快速的发展和功能升级，受嵌入式无线通信以及嵌入式以太网技术的快速发展，由于对单片机内存消耗极小，因此非常容易将这些功能融合到嵌入式煤气检测仪器中，不但如此，以太网的组网功能使得可以轻松地实现煤气检测的多点布放，通过一台主机实现对多个地点的集中监控，煤气手持检测机将检测数据通过以太网接口发送到主控机上，即可以非常低的成本实现复杂的检测网络结构。
煤气泄漏检测的国内外发展现状
随着我国西气东输以及燃气管道安置在城市中的每个角落和千家万户中，对于空气中有害气体的检测仪器需求量和性能要求都在不断上升，由于监测点已成星罗棋布之势，因此对于气体检测仪器的成本提出了更高的要求，不但要以最低的成本实现检测系统，还要使得其工作性能和功能都较为完善，目前国内外大多数气体检测器大多采用性价比最高的STM32系列处理器来作为主控，尤其是其F103系列的模块高集成度特性，更是许多气体检测器生产厂家的首选，搭配上高精度的检测探头（如近些年来的MQ系列），实现一款高性价比的气体检测仪器还是较为简单的。另外对于有害气体检测器已经不单单是工厂的独特需求了，高级轿车、智能家居系统对于高性能、小体积的有害气体检测器需求也在不断增长。
本文主要研究内容
本文主要内容 本课题主要以家庭煤气泄漏检测系统作为研究对象，设计了一款采用51单片机作为主控芯片的自动控制系统，设计的电路模块主要包括51单片机最小系统电路、液晶屏电路、按键电路、MQ5煤气传感器以及模数转换器等电路的设计。       
 在功能设计上将通过51单片机最小系统实现对液晶屏电路、按键电路、煤气检测等的驱动，实现51单片机最小系统的设计，实现对煤气传感器、液晶屏以及报警器等模块的驱动，通过MQ5传感器对煤气的检测，并通过AD采样模块实现对传感器输出电压的采样，能实现泄漏报警以及稳定功能等 。          
论文的撰写采用了层次分明的模块化设计，撰写内容分为引言章节、元器件选择章节、硬件设计章节以及软件设计章节。
方案选择及元器件介绍
系统主控芯片的选取
为了实现本文所有的设计指标，必须得对控制系统的主控器芯片进行一个全方位的考核，这不仅仅涉及到它的性能和功能等方面，还要对它外形封装以及管脚数量等情况进行仔细对比。通过对目前微处理器市场上多款常用的器件查阅和学习，最终从中选择出了430单片机以及51单片机两种器件进行全面对比，从而选择出其中一个来进行控制系统的设计。
所谓430单片机指的是TI公司在二十世纪初推出的一种以低功耗为主要特点的控制器芯片，在当时它的低功耗性能达到了单片机市场上的最高水平，该公司的测试人员通过一个新鲜柠檬产生的酸性电压来对430单片机进行供电，使其进入了正常的工作状态，并且柠檬的酸性汁液发出的电量足以使其维持工作达到一小时以上。该低功耗特性使得MSP430单片机迅速赢得了许许多多手持设备设计者的青睐，由于手持设备多是通过电池供电，并且许多外形轻巧的手持设备或者玩具都是通过干电池供电，而干电池的电压最多达到3V左右，许多以5V电压供电的单片机就不适用于这种设备中，而以3.3V供电的430单片机则能轻松工作，这就是430单片机的优势，经过了十几年的发展和优化，430单片机已经形成了多个种类以适用于不同用户，其中F2系列以集成功能模块多、价格低廉赢得了最多的使用者，尤其是学生用户，不但有利于他们学习低功耗的概念，更能使得他们通过配置F2为数不多的寄存器来更快地熟悉430单片机，因此本文若采用F2系列430单片机，那么不但能够使得系统具有低功耗的特点，更能够通过430单片机丰富的配置来使得最终系统取得非常小的外形体积。
所谓51单片机则是一类以MCS51型号CPU作为内核的单片机总称，它的生产设计厂家众多，在过去几十年中，由于MCS51内核表现出了优异性能以及数据处理能力，因此出现了AT89C51、STC89C51等知名51单片机芯片，这些出自不同厂家的51单片机几乎大同小异，并且由于是用同一套复杂指令系统，因此相互兼容，不仅如此，就连外部封装也被设计成了40管脚的直插封装，这样就使得51单片机更贴近普通用户，不仅赢得了学生市场，在工业领域也具有一定的地位。在本次毕业设计中，如果采用51单片机来实现对系统的控制，那么能够大大降低开发周期，对设计的成功性具有强有力的保障。

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