基于单片机的可燃气体报警系统设计-设计说明书
电子校园网 编号：
CJ-32-2022-123-LW
设计摘要：
本设计是基于单片机的可燃气体报警系统，旨在检测可燃性气体的浓度，并在气体浓度超过阈值时进行报警，以确保人们的生命财产安全。该系统采用了先进的蓝牙技术，可以通过蓝牙连接手机，实现在手机端显示气体浓度值，并可以通过按键和手机设置阈值范围，更加智能化和便捷化。
该系统的核心部分是单片机，通过采集传感器检测到的气体浓度数据，并进行内部处理，实现对气体浓度的测量和判断。同时，系统还配备了显示屏，可以显示气体浓度值，方便用户观察和判断。当气体浓度超过设定的阈值时，系统会发出声音和光闪报警信号，提醒人们及时采取安全措施。该系统还具有自动控制功能，当气体浓度过高时，系统会自动打开排风扇，及时将有害气体排出室外，保证室内空气质量。此外，该系统还可以通过蓝牙连接手机，实现在手机端显示气体浓度值，并可以通过按键和手机设置阈值范围，更加智能化和便捷化。
总之，本设计是一款功能齐全、智能化的可燃气体报警系统，通过采用先进的单片机技术和蓝牙技术，实现对气体浓度的测量和判断，并在气体浓度超过阈值时进行报警和自动控制，为人们的生命财产安全提供了可靠的保障。
关键词：单片机；可燃气体；阈值报警
字数：10000+
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内容预览：
摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源供电的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 通信方式的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 MQ-9可燃性气体传感器
3.3 液晶屏显示模块
3.4 MX1508直流电机
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程图
4.4 显示函数流程图
4.5 处理函数流程图
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 可燃性气体浓度检测实物测试
5.3 设置可燃性气体浓度阈值实物测试
5.4 自动报警实物测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2显示检测测试
6.3设置阈值测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
在当今社会，可燃气体泄漏引发的火灾和爆炸事故时有发生，给人们的生命财产安全带来了巨大威胁。为了及时发现和预防可燃气体泄漏，提高人们对潜在危险的意识，本设计应运而生。
本设计的目的是开发一种可靠、高效的可燃气体报警系统，通过实时监测和测量可燃性气体的浓度，及时发出报警，以提醒人们采取相应的安全措施。同时，通过蓝牙技术将数据传输到手机端，使用户可以随时随地了解气体浓度情况，方便用户及时采取应对措施。
该设计的意义在于保护人们的生命财产安全。通过及时检测和报警，可以避免可燃气体泄漏引发的火灾和爆炸事故，减少人员伤亡和财产损失。同时，通过手机端的实时监测，用户可以随时掌握气体浓度情况，提高了人们对潜在危险的认识和警觉性，促使他们采取必要的安全措施。此外，该设计还具有自动控制功能，当气体浓度过高时，自动打开排风扇，及时将有害气体排出室外，保证室内空气质量，进一步提高了人们的生活环境和健康安全。
综上所述，本设计的背景是可燃气体泄漏引发的火灾和爆炸事故频发，目的是开发一种可靠、高效的可燃气体报警系统，通过实时监测和测量气体浓度，及时发出报警并进行自动控制，以保护人们的生命财产安全。这一设计的意义在于提高人们对潜在危险的认识和警觉性，减少事故发生的可能性，为人们创造一个更加安全和舒适的生活环境。
1.2 国内外研究现状
在国内外，可燃气体报警系统的研究和应用已经得到了广泛的关注和应用。国外研究主要集中在欧美发达国家，如美国、英国、德国等，这些国家对可燃气体报警系统的研究和应用已经比较成熟。在国内，随着人们对安全生产和环保意识的不断提高，可燃气体报警系统的研究和应用也逐渐得到了推广和应用。
寇为刚，郑克诚（2018）研究了基于STM32单片机的智能家庭安防系统,其采用STM32F103ZET6单片机作为核心控制单元,对室内的温湿度,光照强度,空气质量进行实时采样,根据设定的阈值,控制电器驱动模块确保室内空气环境清新干净;对非法入侵,可燃气体泄漏等不安全问题及时通过远程通信模块通知住户并及时自动报警,实现家庭安全防盗报警[1]。
乔凌霄，张佳琦等（2019）设计了一种基于单片机的智能安防报警系统.该设计由硬件电路设计和软件设计两大块组成.硬件电路由状态指示灯,单片机STC89C52最小系统,蜂鸣器报警模块和DYP-ME003人体红外传感器模块组成.软件设计由单片机C语言软件开发系统Keil进行程序编写,对其系统进行优化,实现了实时监控,现场远程报警等功能.对系统进行了测试,结果表明,系统工作稳定可靠,对居家环境能进行有效监控和报警,具有误报率低,操作简单,易于实现的优点[2]。
为进一步提高安防系统的实用性,提高用户的使用感受,郭向东（2022）在门禁模块,引入人脸检测模块对人脸识别系统进行优化改进,以提高人脸识别的速率和精准度;在系统结构部分,将系统设计为可扩展和拆分的结构,以适应更多用户的防火防盗报警需求.经过软硬件设计,安装布局设计,获得智能防火防盗报警系统具有较高的人脸识别速率精度,扩展性.最后,通过仿真验证该系统的运行性能.仿真结果证明,该智能防火防盗报警系统能够实现人脸识别,在环境出现异常时,能够及时发送短信通知用户,且能够控制电器对异常状况作出初步控制[3]。
在国外，可燃气体报警系统的研究主要集中在传感器技术、信号处理技术和通信技术等方面。其中，传感器技术是可燃气体报警系统的关键技术之一，目前主要采用红外传感器、电化学传感器和半导体传感器等。信号处理技术主要是对传感器采集到的数据进行处理和分析，以实现对气体浓度的测量和判断。通信技术则是将数据传输到远程终端，实现远程监测和控制。
Rahman M R , Barai A , Bairagi A K ,et al（2019）简要介绍了一些先进的家庭安全系统，该系统使用辐射受激发射（LASER）探测器，烟雾探测器和伺服电机控制窗户的光放大，这些系统通过检测盗窃，火灾泄漏和控制窗户来取代传统的安全系统，使家庭安全不在家期间。他们所提出的系统比传统的安全更现代、更可靠[4]。
Souaihia M , Taleb R , Chakrar Z ,et al.（2020）家庭安全系统保护房主及其财产免受火灾或煤气泄漏等危害。但是，智能家居安全可以提供其他好处，例如提醒房主，以便他们可以验证问题。作为研究的一部分，我们选择设计和建造安全系统（致命的气体和消防）和家庭自动化（温度和“水”水平）。目的是自动调节房屋的温度和水位，并扑灭火灾和气体提取物。因此，PIC16F877A微控制器用于创建一个电子板，该板获取多传感器单元提供的数据，并相应地向执行器发出命令[5]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计基于单片机的可燃性气体报警系统，系统软件由STM32F03最小单片机，MQ-9可燃性气体传感器，直流电机、蓝牙模块和蜂鸣器，并具有功能键模块一起形成。主要设计内容如下：
1、检测可燃性气体的浓度，显示屏可以显示浓度值，当气体浓度超过阈值进行报警
2、通过蓝牙连接手机，可以在手机端显示浓度值
3、按键和手机可以设置阈值范围
4、当气体浓度过高，自动打开排风扇
