AT89S51单片机家用煤气报警控制系统设计(3)
根据表1，将CO浓度与报警控制处理方式进行规定，如下表所示：
表2 CO浓度与控制处理
CO浓度（ppm） 控制处理方式 说明
﹤A（400） 正常情况 正常
≧A（400） 一般情况 关闭气阀，打开排气扇
≧B（800） 严重报警 关闭气阀，打开排气扇，声光报警
本文设计的家用煤气报警器为居民家庭用的煤气报警器，一般安装在厨房，是利用传感器对一氧化碳浓度信号进行监测并且转变成电压信号，然后与设定的电压信号进行比较，当气体浓度超过设定值A时实现关闭气阀，打开排气扇进行换气；当气体浓度超过设定值B时实现智能报警以提醒疏散人群并关闭气阀，打开排气扇进行换气，由此在引起周边人群注意的同时也可避免引起不必要的恐慌。
目前市场上家用煤体报警器的价格一直居高不下，并且需要定期更换传感器，更让人们加大了投资，使得一般家庭难以承受。本文设计的煤气报警控制装置的线路简单，各种器件的价格相对低廉，大大降低整体成本。相信在科技飞速发展的今天，煤气报警控制装置的价格逐步降低是发展的必然趋势，煤气报警控制装置将广泛地被人们认可并普及使用，为人们的人身及财产安全多树立一道可靠的屏障。
2. 硬件设计
2.1 总控制原理
本文是基于AT89S51单片机实现煤气报警控制系统的设计（具体方案如图1所示）。该方案主要包括了气体检测模块，A/D转换模块，数据分析模块，显示模块和驱动模块。气体传感器输出为模拟量，很微弱需要进行放大电路的处理，单片机处理的是数字信号，需要利用A/D转换器将模拟量转换成数字量送给AT89S51单片机进行数据的处理，声光报警电路里使用蜂鸣器作为报警用，同时还用LED灯进行相应的指示，以便于提醒注意，单片机的最小系统是AT89S51单片机工作的前提条件，显示电路采用了四位七段数码管进行显示，由AT89S51单片机进行控制实现显示。
1）气体检测模块：主要有MQ-7气敏传感器组成，其作用是将煤气的泄露与否转换为有利于单片机识别的高低电平，并将此信号传送到A/D转换器中；
2）A/D转换模块：ADC0809，作用是将检测到的模拟信号转换为数字信号，并将其送入单片机中；
3）主控模块：即单片机AT89S51，其作用是根据气体检测模块输出的高低电平，控制声光报警模块的工作状态，并完成浓度的采集及显示功能。
4）显示模块：四位七段数码管，其作用是显示当前室内煤气的浓度值；
5) 驱动模块：主要有排气装置和气阀组成，其作用是当检测到有煤气泄漏时，关闭气阀，同时开启排气装置；
6）声光报警模块：由蜂鸣器和LED构成，其作用是当检测到室内CO浓度高于B值时，发出声光报警信号，提醒周边人有爆炸的危险，采取疏散人群等相应措施；
图1 系统结构图
2.2 气体检测模块
目前检测气体的方法很多种，如：电化学法、光化学法、电学法等，其中电学法中的半导体气敏传感器件由于灵敏度高、响应速度快、输出信号大、寿命长、体积小等多重优点受到人们的青睐。
所谓的半导体气敏传感器，是利用半导体气敏元件与气体接触，造成半导体的性质发生变化，借此来检测特定气体的成分和浓度的一种传感器。可用于工厂和车间的各种有害气体检测、工业装置的废气成分检测和一般家庭的可燃性气体检测[4]。
本文采用的是MQ-7气敏传感器。MQ-7气敏传感器所用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的SnO2，对CO的灵敏度高，电导率随空气中CO浓度的增加而增大，使用简单的电路便可将电导率的变化转换成与之相对应的输出信号，而且寿命长，成本低，探测范围广，响应时间及恢复时间短，是一种适合于家用煤气泄露监测的便携式气敏传感器。