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(shè)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(shù)轉(zhuǎn)換元件，以51單片機為控制元件，可實現(xiàn)濃度顯示、聲光報警等功能。是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便的可燃性氣體報警器。

關(guān)鍵詞：可燃?xì)怏w；檢測報警；MQ-5傳感器；51單片機

一、總體結(jié)構(gòu)

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

二、電路設(shè)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?xì)怏w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(dǎo)率較低的二氧化錫（SnO2）。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w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(fù)載電阻R4）

（二）A/D轉(zhuǎn)換電路

ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)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?xì)怏w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(zhǔn)電壓REF（+）接+5V；基準(zhǔn)電壓REF（-）接地。

（三）顯示與報警電路

顯示采用三位共陰數(shù)碼管，單片機P3.5、P3.4、P3.3口分別位選三位數(shù)碼管；P1.0～P1.7口給數(shù)碼管傳送段碼；利用數(shù)碼管的余輝和人眼視覺殘留效應(yīng)動態(tài)顯示可燃?xì)怏w濃度。

聲光報警電路由發(fā)光二極管和無源蜂鳴器構(gòu)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(shè)計

該可燃?xì)怏w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(jié)語

1）該裝置能方便快捷地測出可燃?xì)怏w濃度，實現(xiàn)對可燃?xì)怏w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(wěn)定地輸出電壓信號。

3）若要減小該裝置的反應(yīng)時間，可以減小傳感器的加熱電路上的電阻。

參考文獻(xiàn)：

[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(xué)出版社，2010.

[3] 李云.微型計算機控制技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

注：揚州大學(xué)大學(xué)生科技創(chuàng)新基金資助