基于STC89C52RC單片機的廚房氣體泄漏報警器設計

張楊齊

摘? ?要：在廚房中天然氣無色無味，人很難察覺。一些突發狀況如煤氣灶突然火焰熄滅漏氣，會使室內空氣中的氧氣相對稀薄，造成人員危害，遇到明火會立即爆炸，危及建筑物和他人生命財產安全。為了能夠及時知曉廚房空氣狀況，每家每戶需要一種經濟實惠、可靠性高的廚房氣體檢測系統。文章利用STC89C52RC（LQFP44）芯片使用C語言開發的本產品，能夠及時檢測廚房空氣狀況并自動排風保護，是用戶需要的一種經濟實惠、可靠性高、能夠自動排除有害氣體的報警器。

關鍵詞：STC89C52RC;廚房安全;報警器

人類生存離不開空氣，其一生約80%的時間在室內度過。無煙廚房普及，一些無聲無息的隱形殺手也隨之而來，各種電氣設備和人身安全問題的解決變得越來越迫切。室內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。本產品利用STC89C52RC（LQFP44）芯片作為開發產品主芯片，是利用STC單片機為核心開發的廚房有害氣體濃度檢測系統，通過在廚房安置一氧化碳等有害氣體檢測傳感器，預先設定好各個傳感器的靈敏度和警戒閾值，如果有異常，便實施現場聲光報警。與此同時，系統自動通過STC89C52RC單片機發送信號給排風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模集成電路的發展，智能化已經成為自動化的發展方向，集成小型化將取代傳統的工藝。利用STC89C52RC（LQFP44）芯片作為開發產品主芯片，其與傳統DIP40封裝的芯片相比具有體積小、可靠性高、存儲量大等優點。

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，在具體檢測中，該型號的氣體傳感器選取的介質—氣敏材料，是在純凈空氣中導電率較低的二氧化錫[1]。MQ-7一氧化碳檢測是利用半導體氣敏元件以及金屬氧化物的半導體材料，在特定溫度范圍內，隨著環境氣體成分的變化，導電率也相應變化，具有靈敏度較高、響應速度快速、重量輕、易于集成化、智能化等優點。

2? ? 工作原理

電路主要以STC89C52RC作為單片機控制芯片，電路模塊包括STC89C52RC單片機控制電路、MQ-7一氧化碳檢測電路、報警電路、有害氣體排風電路，廚房報警器結構框架如圖1所示。

2.1? STC89C52RC單片機控制電路

本產品利用STC89C52RC（LQFP44）芯片作為開發產品主芯片，其比傳統芯片的體積小，外部的數據存儲和程序存儲器尋址范圍廣，還具有接口資源豐富、功能強大等優點。STC89C52RC外圍有時鐘電路和復位電路，單片機的時鐘電路由C2，C3，Y1構成，Y1為單片機提供11.059 2 MHz的時鐘振蕩器，本系統復位方式是按鍵復位，復位電路元件由C6，S2，R4組成。利用單片機P1.0口輸出控制聲光控報警電路信號，P1.2口輸出控制排風電路信號，P1.3口輸入檢測有害氣體情況信號。單片機最小系統如圖2所示。

2.2? MQ-7傳感器檢測模塊

MQ-7是一氧化碳檢測傳感器以及LM358運放電路的組成，其作用是將煤氣、天然氣的泄漏與否的檢測裝換為有利于單片機識別的高電平[2]，將信號傳輸給單片機。MQ-7氣體傳感器對一氧化碳的靈敏度高，可檢測多種含一氧化碳的氣體，是一款適合多種應用的低成本傳感器。電路的基本思想是通過MQ-7一氧化碳傳感器元件對廚房進行指定氣體濃度檢測，當發現檢測的氣體濃度超過預設閥值時發出聲光報警，同時，報警電路將信息反饋給單片機，由單片機控制的風扇模塊電路開始運行，對有害氣體進行排除。

2.3? 聲光報警模塊

本電路由蜂鳴器和LED構成，當檢測到天然氣泄漏時，通過單片機發出聲光報警信號，提醒家人有天然氣泄漏危險，必須馬上采取相應措施。單片機P1.3口連接報警模塊OUT3端口（見圖3），當模塊檢測到天然氣泄漏現象時，單片機編程控制P1.3輸出方波信號，此時產生聲光報警信號。

2.4? 有害氣體排風模塊

單片機P1.2引腳輸出低電平觸發OUT2段端口的三極管Q2導通，使繼電器線圈得電，使得電機工作。實際測量時，檢測到有天然氣泄漏時觸發風扇自動排風保護，根據廚房情況，可以連接控制廚房里的排風扇或者油煙機排風裝置。

3? ? 結語

本電路利用STC89C52RC（LQFP44）芯片作為開發產品主芯片。通過手機充電的USB端口進行電路供電，電源穩定、可靠、通用性高，利用MQ-7氣體傳感器測量廚房有害氣體，MQ-7氣體傳感器對一氧化碳的靈敏度高，可檢測多種含一氧化碳的氣體，是一款適合多種應用的低成本傳感器。

實物測試產品時只需放在廚房臺面上，如果沒有氣體泄漏，OUT1端為高電平，單片機控制OUT3端無輸出信號，繼續檢測OUT1端的狀態;如果檢測廚房氣體泄漏時，MQ-7氣體傳感器檢測出OUT1端由高電平變成低電平，單片機OUT3端輸出方波信號，驅動報警電路發出聲光報警信號。與此同時，在用戶沒有聽見或看見的情況下，單片機自動控制排風扇排除有害氣體。創新點是報警電路將信息反饋給單片機，由單片機控制的風扇模塊電路開始運行，對有害氣體進行排除，對用戶來說危害最小并且安全、可靠、效果好。電路整體結構簡單、可靠性高、成本低、抗干擾能力強、使用便攜方便。

[參考文獻]

[1]于博，歐陽宏基.基于STC89C52單片機的煙霧報警器軟件設計[J].軟件工程，2016（5）：14-16.

[2]周潤景，徐宏偉，丁莉.單片機電路設計、分析與制作[M].北京：機械工業出版社，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