基于STC89C52RC单片机的厨房气体泄漏报警器设计

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　　摘   要：在厨房中天然气无色无味，人很难察觉。一些突发状况如煤气灶突然火焰熄灭漏气，会使室内空气中的氧气相对稀薄，造成人员危害，遇到明火会立即爆炸，危及建筑物和他人生命财产安全。为了能够及时知晓厨房空气状况，每家每户需要一种经济实惠、可靠性高的厨房气体检测系统。文章利用STC89C52RC（LQFP44）芯片使用C语言开发的本产品，能够及时检测厨房空气状况并自动排风保护，是用户需要的一种经济实惠、可靠性高、能够自动排除有害气体的报警器。
　　关键词：STC89C52RC;厨房安全;报警器
　　人类生存离不开空气，其一生约80%的时间在室内度过。无烟厨房普及，一些无声无息的隐形杀手也随之而来，各种电气设备和人身安全问题的解决变得越来越迫切。室内有害气体主要包括煤气泄漏和天然气泄漏两类，煤气的主要成分是一氧化碳和氢气，一氧化碳中毒也是煤气中毒。本产品利用STC89C52RC（LQFP44）芯片作为开发产品主芯片，是利用STC单片机为核心开发的厨房有害气体浓度检测系统，通过在厨房安置一氧化碳等有害气体检测传感器，预先设定好各个传感器的灵敏度和警戒阈值，如果有异常，便实施现场声光报警。与此同时，系统自动通过STC89C52RC单片机发送信号给排风扇抽取厨房有害气体。
　　1    功能介绍
　　1.1  STC89C52RC芯片
　　随着微处理器和大规模集成电路的发展，智能化已经成为自动化的发展方向，集成小型化将取代传统的工艺。利用STC89C52RC（LQFP44）芯片作为开发产品主芯片，其与传统DIP40封装的芯片相比具有体积小、可靠性高、存储量大等优点。
　　1.2  一氧化碳传感器
　　MQ-7一氧化碳传感器用于气体浓度的采集和获取，在具体检测中，该型号的气体传感器选取的介质—气敏材料，是在纯净空气中导电率较低的二氧化锡[1]。MQ-7一氧化碳检测是利用半导体气敏元件以及金属氧化物的半导体材料，在特定温度范围内，随着环境气体成分的变化，导电率也相应变化，具有灵敏度较高、响应速度快速、重量轻、易于集成化、智能化等优点。
　　2    工作原理
　　电路主要以STC89C52RC作为单片机控制芯片，电路模块包括STC89C52RC单片机控制电路、MQ-7一氧化碳检测电路、报警电路、有害气体排风电路，厨房报警器结构框架如图1所示。
　　2.1  STC89C52RC单片机控制电路
　　本产品利用STC89C52RC（LQFP44）芯片作为开发产品主芯片，其比传统芯片的体积小，外部的数据存储和程序存储器寻址范围广，还具有接口资源丰富、功能强大等优点。STC89C52RC外围有时钟电路和复位电路，单片机的时钟电路由C2，C3，Y1构成，Y1为单片机提供11.059 2 MHz的时钟振荡器，本系统复位方式是按键复位，复位电路元件由C6，S2，R4组成。利用单片机P1.0口输出控制声光控报警电路信号，P1.2口输出控制排风电路信号，P1.3口输入检测有害气体情况信号。单片机最小系统如图2所示。
　　2.2  MQ-7传感器检测模块
　　MQ-7是一氧化碳检测传感器以及LM358运放电路的组成，其作用是将煤气、天然气的泄漏与否的检测装换为有利于单片機识别的高电平[2]，将信号传输给单片机。MQ-7气体传感器对一氧化碳的灵敏度高，可检测多种含一氧化碳的气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。电路的基本思想是通过MQ-7一氧化碳传感器元件对厨房进行指定气体浓度检测，当发现检测的气体浓度超过预设阀值时发出声光报警，同时，报警电路将信息反馈给单片机，由单片机控制的风扇模块电路开始运行，对有害气体进行排除。
　　2.3  声光报警模块
　　本电路由蜂鸣器和LED构成，当检测到天然气泄漏时，通过单片机发出声光报警信号，提醒家人有天然气泄漏危险，必须马上采取相应措施。单片机P1.3口连接报警模块OUT3端口（见图3），当模块检测到天然气泄漏现象时，单片机编程控制P1.3输出方波信号，此时产生声光报警信号。
　　2.4  有害气体排风模块
　　单片机P1.2引脚输出低电平触发OUT2段端口的三极管Q2导通，使继电器线圈得电，使得电机工作。实际测量时，检测到有天然气泄漏时触发风扇自动排风保护，根据厨房情况，可以连接控制厨房里的排风扇或者油烟机排风装置。
　　3    结语
　　本电路利用STC89C52RC（LQFP44）芯片作为开发产品主芯片。通过手机充电的USB端口进行电路供电，电源稳定、可靠、通用性高，利用MQ-7气体传感器测量厨房有害气体，MQ-7气体传感器对一氧化碳的灵敏度高，可检测多种含一氧化碳的气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。
　　实物测试产品时只需放在厨房台面上，如果没有气体泄漏，OUT1端为高电平，单片机控制OUT3端无输出信号，继续检测OUT1端的状态;如果检测厨房气体泄漏时，MQ-7气体传感器检测出OUT1端由高电平变成低电平，单片机OUT3端输出方波信号，驱动报警电路发出声光报警信号。与此同时，在用户没有听见或看见的情况下，单片机自动控制排风扇排除有害气体。创新点是报警电路将信息反馈给单片机，由单片机控制的风扇模块电路开始运行，对有害气体进行排除，对用户来说危害最小并且安全、可靠、效果好。电路整体结构简单、可靠性高、成本低、抗干扰能力强、使用便携方便。
　　[参考文献]
　　[1]于博，欧阳宏基.基于STC89C52单片机的烟雾报警器软件设计[J].软件工程，2016（5）：14-16.
　　[2]周润景，徐宏伟，丁莉.单片机电路设计、分析与制作[M].北京：机械工业出版社，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
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