張楊齊

摘? ?要：在廚房中天然氣無色無味，人很難察覺。一些突發(fā)狀況如煤氣灶突然火焰熄滅漏氣，會(huì)使室內(nèi)空氣中的氧氣相對(duì)稀薄，造成人員危害，遇到明火會(huì)立即爆炸，危及建筑物和他人生命財(cái)產(chǎn)安全。為了能夠及時(shí)知曉廚房空氣狀況，每家每戶需要一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、可靠性高的廚房氣體檢測(cè)系統(tǒng)。文章利用STC89C52RC（LQFP44）芯片使用C語言開發(fā)的本產(chǎn)品，能夠及時(shí)檢測(cè)廚房空氣狀況并自動(dòng)排風(fēng)保護(hù)，是用戶需要的一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、可靠性高、能夠自動(dòng)排除有害氣體的報(bào)警器。

關(guān)鍵詞：STC89C52RC;廚房安全;報(bào)警器

人類生存離不開空氣，其一生約80%的時(shí)間在室內(nèi)度過。無煙廚房普及，一些無聲無息的隱形殺手也隨之而來，各種電氣設(shè)備和人身安全問題的解決變得越來越迫切。室內(nèi)有害氣體主要包括煤氣泄漏和天然氣泄漏兩類，煤氣的主要成分是一氧化碳和氫氣，一氧化碳中毒也是煤氣中毒。本產(chǎn)品利用STC89C52RC（LQFP44）芯片作為開發(fā)產(chǎn)品主芯片，是利用STC單片機(jī)為核心開發(fā)的廚房有害氣體濃度檢測(cè)系統(tǒng)，通過在廚房安置一氧化碳等有害氣體檢測(cè)傳感器，預(yù)先設(shè)定好各個(gè)傳感器的靈敏度和警戒閾值，如果有異常，便實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警。與此同時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)通過STC89C52RC單片機(jī)發(fā)送信號(hào)給排風(fēng)扇抽取廚房有害氣體。

1? ? 功能介紹

1.1? STC89C52RC芯片

隨著微處理器和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，智能化已經(jīng)成為自動(dòng)化的發(fā)展方向，集成小型化將取代傳統(tǒng)的工藝。利用STC89C52RC（LQFP44）芯片作為開發(fā)產(chǎn)品主芯片，其與傳統(tǒng)DIP40封裝的芯片相比具有體積小、可靠性高、存儲(chǔ)量大等優(yōu)點(diǎn)。

1.2? 一氧化碳傳感器

MQ-7一氧化碳傳感器用于氣體濃度的采集和獲取，在具體檢測(cè)中，該型號(hào)的氣體傳感器選取的介質(zhì)—?dú)饷舨牧?，是在純凈空氣中?dǎo)電率較低的二氧化錫[1]。MQ-7一氧化碳檢測(cè)是利用半導(dǎo)體氣敏元件以及金屬氧化物的半導(dǎo)體材料，在特定溫度范圍內(nèi)，隨著環(huán)境氣體成分的變化，導(dǎo)電率也相應(yīng)變化，具有靈敏度較高、響應(yīng)速度快速、重量輕、易于集成化、智能化等優(yōu)點(diǎn)。

2? ? 工作原理

電路主要以STC89C52RC作為單片機(jī)控制芯片，電路模塊包括STC89C52RC單片機(jī)控制電路、MQ-7一氧化碳檢測(cè)電路、報(bào)警電路、有害氣體排風(fēng)電路，廚房報(bào)警器結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

2.1? STC89C52RC單片機(jī)控制電路

本產(chǎn)品利用STC89C52RC（LQFP44）芯片作為開發(fā)產(chǎn)品主芯片，其比傳統(tǒng)芯片的體積小，外部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和程序存儲(chǔ)器尋址范圍廣，還具有接口資源豐富、功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。STC89C52RC外圍有時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，單片機(jī)的時(shí)鐘電路由C2，C3，Y1構(gòu)成，Y1為單片機(jī)提供11.059 2 MHz的時(shí)鐘振蕩器，本系統(tǒng)復(fù)位方式是按鍵復(fù)位，復(fù)位電路元件由C6，S2，R4組成。利用單片機(jī)P1.0口輸出控制聲光控報(bào)警電路信號(hào)，P1.2口輸出控制排風(fēng)電路信號(hào)，P1.3口輸入檢測(cè)有害氣體情況信號(hào)。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖2所示。

2.2? MQ-7傳感器檢測(cè)模塊

MQ-7是一氧化碳檢測(cè)傳感器以及LM358運(yùn)放電路的組成，其作用是將煤氣、天然氣的泄漏與否的檢測(cè)裝換為有利于單片機(jī)識(shí)別的高電平[2]，將信號(hào)傳輸給單片機(jī)。MQ-7氣體傳感器對(duì)一氧化碳的靈敏度高，可檢測(cè)多種含一氧化碳的氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。電路的基本思想是通過MQ-7一氧化碳傳感器元件對(duì)廚房進(jìn)行指定氣體濃度檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)的氣體濃度超過預(yù)設(shè)閥值時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，同時(shí)，報(bào)警電路將信息反饋給單片機(jī)，由單片機(jī)控制的風(fēng)扇模塊電路開始運(yùn)行，對(duì)有害氣體進(jìn)行排除。

2.3? 聲光報(bào)警模塊

本電路由蜂鳴器和LED構(gòu)成，當(dāng)檢測(cè)到天然氣泄漏時(shí)，通過單片機(jī)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒家人有天然氣泄漏危險(xiǎn)，必須馬上采取相應(yīng)措施。單片機(jī)P1.3口連接報(bào)警模塊OUT3端口（見圖3），當(dāng)模塊檢測(cè)到天然氣泄漏現(xiàn)象時(shí)，單片機(jī)編程控制P1.3輸出方波信號(hào)，此時(shí)產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)。

2.4? 有害氣體排風(fēng)模塊

單片機(jī)P1.2引腳輸出低電平觸發(fā)OUT2段端口的三極管Q2導(dǎo)通，使繼電器線圈得電，使得電機(jī)工作。實(shí)際測(cè)量時(shí)，檢測(cè)到有天然氣泄漏時(shí)觸發(fā)風(fēng)扇自動(dòng)排風(fēng)保護(hù)，根據(jù)廚房情況，可以連接控制廚房里的排風(fēng)扇或者油煙機(jī)排風(fēng)裝置。

3? ? 結(jié)語

本電路利用STC89C52RC（LQFP44）芯片作為開發(fā)產(chǎn)品主芯片。通過手機(jī)充電的USB端口進(jìn)行電路供電，電源穩(wěn)定、可靠、通用性高，利用MQ-7氣體傳感器測(cè)量廚房有害氣體，MQ-7氣體傳感器對(duì)一氧化碳的靈敏度高，可檢測(cè)多種含一氧化碳的氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。

實(shí)物測(cè)試產(chǎn)品時(shí)只需放在廚房臺(tái)面上，如果沒有氣體泄漏，OUT1端為高電平，單片機(jī)控制OUT3端無輸出信號(hào)，繼續(xù)檢測(cè)OUT1端的狀態(tài);如果檢測(cè)廚房氣體泄漏時(shí)，MQ-7氣體傳感器檢測(cè)出OUT1端由高電平變成低電平，單片機(jī)OUT3端輸出方波信號(hào)，驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。與此同時(shí)，在用戶沒有聽見或看見的情況下，單片機(jī)自動(dòng)控制排風(fēng)扇排除有害氣體。創(chuàng)新點(diǎn)是報(bào)警電路將信息反饋給單片機(jī)，由單片機(jī)控制的風(fēng)扇模塊電路開始運(yùn)行，對(duì)有害氣體進(jìn)行排除，對(duì)用戶來說危害最小并且安全、可靠、效果好。電路整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低、抗干擾能力強(qiáng)、使用便攜方便。

[參考文獻(xiàn)]

[1]于博，歐陽宏基.基于STC89C52單片機(jī)的煙霧報(bào)警器軟件設(shè)計(jì)[J].軟件工程，2016（5）：14-16.

[2]周潤(rùn)景，徐宏偉，丁莉.單片機(jī)電路設(shè)計(jì)、分析與制作[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

Abstract：In kitchen， the natural gas is colorless and tasteless， and person is very difficult to perceive. Some pop-up condition， such as a sudden flame out of that gas range， the air leak may cause the oxygen in the room air to be relatively thin to cause a hazard to the person. An open fire will explode immediately， endangering buildings and causing the safety of life and property of others. In order to be able to know that air condition of the kitchen in time， every household need a high-cost and high-reliability kitchen gas detection system. In this paper， the product is developed using the C language using the STC89C52RC （LQFP44） chip， it can detect that air condition of the kitchen in a timely manner and to automatically exhaust the air， it's a user needed's alarm that is economical， reliable， and capable of automatically removing harmful gases.

Key words：STC89C52RC; kitchen safety; alarm