城南学院 室内煤气和天然气泄漏报警器的设计
气体检测 单片机 AT89C51 主控模块 声光报警 温度检测
图2.1 设计思路框图
4 位七段数 码管温度显 示模块 2.3 系统模块设计
2.3.1 气体浓度检测模块
传感器是能把实测物理量或化学量转化为与之有确定对应关系的电信号输出的装置。传感器主要是由敏感元件、传感元件组成，有时也将信号调节与转换电路、辅助电源作为传感器的组成部分，如下图3.1.1所示。
敏感元件：敏感元件指能够灵敏地感受被测变量并做出响应的元件。是传感器中能直接感受被测量的部分。
传感元件：又称为转换器，一般情况下，不直接感受被测量，而是将敏感元件的输出量转化为电量输出的元件。
传感器按工作原理可分为：电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、光电式传感器、压电式传感器等。
在这个设计中先把煤气。天然气气体传感器以以属于电阻式传感器，传感器型号为MQ-7。MQ-7能够同时检测煤气和天然气两种气体，与分别用两种气体传感器检测相比，明显降低了设计成本。
半导体一氧化碳传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡（SnO2）。采用高低温循环检测方式低温（1.5V加热）检测 一氧化碳，传感器的电导率随空气中一氧化碳气体浓度增加而增大，高温（5.0V加热）清洗低温时吸附的杂散气体。使用简单的电路即可将电导率的变化 ，转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-7气体传感器对一氧 化碳的灵敏度高，这种传感器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。
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特点：
对一氧化碳灵敏度高 优异的稳定 寿命长
大的电信号输出 优异的选择性
应用：用于家庭、商业、工业环境的一氧化碳、煤气探测装置 MQ-7适用气体： 一氧化碳CO 主要参数
探测范围10～1000ppm 特征气体100ppm一氧化碳
灵敏度 R in air/R in typical gas≥5 敏感体电阻 1KΩ～20KΩ in 100ppm CO 响应时间 ≤150s（70% Response） 恢复时间 ≤150s（70% Response） 加热电阻 31Ω±3Ω 加热电流
加热电压 5.0V±0.2V/1.5V±0.1V 加热功率 约350mW 测量电压 ≤24V MQ-7工作条件
环境温度：-20℃～+55℃ 湿度：≤95%RH 环境含氧量：21% MQ-7贮存条件 温度: -20℃～+70℃ 湿度:≤70%RH
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A 一氧化碳传感器MQ-7工作原理：
传感器的表面电阻为RS，对被测信号（一氧化碳）浓度的测量是通过RS与其串联的负载电阻RL上的有效电压信号VRL侵夺遭遇惹得的。两者之间的关系为：RSRL?(VC?VRL)VRL。
MQ-7型气敏元件的敏感是用非常稳定的二氧化锡制成的，因此，它具有优秀的长期稳定性在正常使用条件下，其使用寿命可达5年。
B 一氧化碳传感器MQ-7灵敏度调整：
MQ-7型气敏器件对不同各类、不同浓度的气体有不同的电阻值。因此，在使用此类型气敏器件时，在灵敏度的调整是很重要的。
当精确测量时：报警点的设定应考虑温、湿度的影响。 灵敏度的调整程序：
（1）将传感器连接在应用回路中； （2）接通电源，通电老化48h以上；
（3）调整负载电阻RL至获得对应于某一个一氧化碳浓度时所需要的信号值。
2.3.2 温度检测与显示模块
由DS18B20温度传感器构成，DS18B20将检测到的温度值转换成二进制数，并传到单片机进行处理。
DS18B20温度传感器简介： 特性：
（1）应用中不需要外部任何元器件即可实现测温电路。 （2）测温范围-55~+125℃，最大精度0.0625℃。 （3）只通过一条数据线即可实现通信。
（4）每个DS1820器件上都有独一无二的序列号，所以一条数据线上可以挂接很多该传感器。
（5）内部有温度上、下限告警功能。 操作简介：
DS18B20工作时需要接收特定的指令来完成相应功能（指令，可以简单的
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理解为可以被识别并有相应意义的一系列高低电平信号），它的指令可分为ROM指令和RAM指令；ROM指令主要对其内部的ROM进行操作，如查所使用DS18B20的序列号等，如果只使用一个DS18B20，ROM操作一般就可以直接跳过了；RAM指令主要是完成对其内RAM中的数据进行操作，如让其开始进行数据采集、读数据等。DS18B20数字温度传感器是单总线器件，数据的读写只通过一条数据线进行并且这一条线上允许挂很多该传感器；这样对器件进行读写指令时就会麻烦一些，必须应用特定时序来识别高低电平信号（如写高电平1，并不是把数据线直接拉高，而是用有一定时序关系的高低电平来代表写1），所以指令表中的0、1在写给DS18B20时就得变成代表0、1电平的时序段序列。同样，从DS18B20读数据时，也是由特定的时序来完成数据读取。
DS18B20的工作过程： 1.复位操作
2.执行ROM操作的5条指令之一：1）读ROM，2）匹配ROM，3）搜索ROM，4）跳过ROM，5）报警搜索。
3.存储器操作命令：温度转换、读取温度、设定上下限温度值等指令 4.读取温度数据：主机读取温度数据后进行数据处理。
可以初始化数据精度，按芯片手册写入固定指令。数据位数可设置成9、10、11、12位，其中7位为温度整数部分，1位表示温度正负，其余位数为小数。如9位数据时，有1位为小数，精度为0.5。
指令功能介绍： （1）ROM操作指令：
读ROM指令 ：Read ROM [33h]
这个命令允许总线控制器读到DS18B20 的8 位系列编码、唯一的序列号和8 位CRC 码。只有在总线上存在单只DS18B20 的时候才能使用这个命令。如果总上有不止一个从机，当所有从机试图同时传送信号时就会发生数据冲突（漏极开路连在一起开成相与的效果）。 匹配ROM指令 :Match ROM [55h]
匹配ROM 命令，后跟64 位ROM 序列，让总线控制器在多点总线上定位一只特定的DS18B20。只有和64 位ROM 序列完全匹配的DS18B20 才能响应
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