【摘 要】在化工生产中，为了保证整体的安全，需要提高可燃气体报警器的可靠性，确保在一定条件下，能连续监控环境中可燃气体的浓度情况，也能及时发出报警。本气体报警系统就是为了实现对集中拉油注汽站内锅炉房的可燃气体进行实时浓度监测与报警集中统一管理。
【Abstract】In chemical production， in order to ensure the overall safety， it is necessary to improve the reliability of the combustible gas alarm detector， and to ensure that under certain conditions， which can continuously monitor the the concentration of combustible gas in the environment， and can send an alarm in time. The purpose of this gas alarm system is to realize the unified management of the real-time concentration monitoring and alarm of combustible gas in the boiler room of the centralized oil and steam injection station.
【关键词】可燃气体；监测；单片机
【Keywords】combustible gas； monitor； single chip
【中图分类号】TP277 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）09-0183-02
1 可燃气体报警器简介
1.1 研究背景及意义
在石油化工装置中，存在一些易燃易爆、有毒有害的气体，当这些气体被泄露或者出现在环境中，将引起明显的火灾、爆炸或者是人员中毒等危害。随着我国燃气的变革及诸多化工工程的进行，可燃气体报警器在当前已经得到人们的重视和关注，将其应用到人们的生产生活中或者是煤矿生产中，能确保其作用的发挥和实现。在实际工作中，可燃气体报警器能对周边的可燃气体泄漏情况详细监测，避免泄漏气体对人体身体健康、财产安全带来威胁。
1.2 火灾自动报警系统设计
在对可燃气体报警器设计中，可以通过对单片机控制技术的应用，按照一定程序制作可燃气体报警器。可燃气体报警器在实际应用期间，重点对甲烷实时监控。具体上，如果甲烷的浓度超出一定限定数值，在单片机控制电路中，将发出报警信息。这时候，利用外接排风扇，将避免安全事故的发生。AT89C51具备较高的性价比，通过AT89C51单片机对电路进行有效控制。在可燃氣体报警器中，最为主要的为传感器，其内部应用材料为半导体敏感材料，该材料具备更高的灵敏度和稳定性，能避免其干扰，也有较长的使用寿命，对其有效应用能保证我国先进传感器制造水平的提升。使用该材料制作可燃气体报警器，对有毒气体和易燃易爆的检测，可以在矿山、油田或者国防领域有效应用。在实际设计期间，还可以使用GS系列传感器，以ADC0809实现模数转换。这种设计方法能实现检测功能，加强事故处理功能。
系统以单片机控制模块为核心，探测器放置在锅炉厂房的检测位置，在信号检测模块检测到可燃气体之后，声音及闪烁报警及时报警。在出现系统故障的时候，故障检测自动检测故障部位，若是软件故障，系统自动复位修复，硬件故障及时报告控制台，以完成整个火灾自动系统的工作过程。
1.3 火灾自动报警系统的构成
火灾报警系统的设计包括硬件部分设计和软件部分设计。硬件部分由信号采集器、声音及闪烁报警器、单片机控制器、故障检测器等组成。信号采集器主要实现有毒、可燃气体的检测，以确定其浓度；声音及闪烁报警器主要实现火灾发生时的声音报警以及闪烁报警，同时控制台也得到报警；单片机控制器主要负责整个系统的程序控制，是火灾自动报警系统的核心；故障检测器，用于系统故障的自动检测及报警。
2 可燃气体报警系统的硬件组成部分
系统的组成和各个模块。可燃气体报警器的组成为浓度检测、显示模块、控制模块和事故处理模块。
①模数转换模块。在对可燃气体报警器设计期间，A/D模数转换模块，为其中一部分，因为利用单片机还无法进行模拟信号的传递，通过对A/D模数转换模块的应用，能促进A/D转变，也能确保采样、为量化、编码等工作的完成。比如：在可燃气体报警器设计中应用的ADC0809实现模数转换，应用的为逐次渐进型的A/D转换器，在接口电路，不需要和微机相互联系。
②单片机模块。单片机也为单片微型计算机，具备嵌入式微控制器作用，无法在一定逻辑功能芯片下完成，需要将计算机系统和芯片集成。单片机的组成为控制器具、储存器、传输器等[1]。
③传感器。传感器一般是将其存在的非电量转变为电量的器件，自身也为一种功能模块，能够将外界的各个信号转变为电信号，也能有效的控制和测量工作。在实际设计中，气体传感器多为GS系列传感器。GS系列气体传感器的应用具备较大优势。其应用的材料为半导体敏感材料，具备较高的灵敏度和稳定性，能够达到较强的抗干扰目的，也能增加其使用寿命，符合现代化社会发展要求。在该材料应用模式下，设计可燃气体报警器，并应用到各个发展领域，能确保其意义的发挥和实现。半导体敏感材料的特点是具有较高灵敏度和较低能耗，输出的信号强度高，具备的选择性好，对气体较为敏感，整体上更稳定、更可靠。同时，还具备较强的抗高温和抗高湿特点。该材料内也不存在金属催化剂，能够抵抗中毒和饱和。但是，气体传感器应用该材料设计，受到温度的影响，将带来漂移现象。所以，在报警器设计中，还需要将该问题作为关键有效思考。
④声音及闪烁报警系统。采用体积大，声音响亮的无源压电式KM3712x型蜂鸣器，同时采用高亮度的红色报警指示灯共同协同完成报警工作。当烟雾浓度达到报警限，PWM整流电路整流输出一定占空比的脉冲电流，使蜂鸣器发出如警车警笛的声音，同时报警指示灯闪烁报警。
3 软件电路的调试
3.1 调试前准备工作
本设计的元器件较少，要确保线路连接更准确。当发现没有任何问题后，可以给电路板通电。期间，基于对示波器的应用，需要对单片机详细观察和分析，如果在期间发现晶振是正常工作，这时候的单片机也能保证正常工作。如果发现相反现象，则要对晶振电路进行检查，保证将其故障排除。通过对单片机仿真器的应用，还能分析出LED数码管是否正常，如果无法保证，则要对译码器7448的工作状态进行分析，研究其电压的输出情况。最后检查ADC0809在有电压1～5V接入的情况下，有无电压输出。若无问题，硬件调试完毕。最后在这里使用Keil将编译好的汇编语言程序通过输入单元写入单片机系统。
3.2 Keil编程软件
针对AT89C51单片机芯片，我们有美国Keil Software公司研发的软件Keil C51，该软件是基于C语言程序来设计的，相对汇编程序的编程，C语言的应用，在多方面都具备很大优势，尤其是功能、结构和维护工作等，在操作上都较为方便，更便于程序的开发、修改和调试，相信使用过汇编语言的程序设计员会更清楚这一点。
Keil C51软件是通过全Windows界面来实现的，其库函数更丰富，功能更强大，有利于工具的开发和调试，编译所生成的目标代码效率很高，而且代码联系很紧凑，易于程序员的理解和调试。这充分体现了使用C语言编写汇编语言所带来的方便。
我们在Windows系统之下可直接点击运行软件包中DOS/C51DOS.exe，然后选择安装目录安装到指定文件夹即可，方便简单。
现介绍AT89C51所包含的几种头文件：REG51.h其中包括了所有8051的SFR及其位定义，这是专用寄存器include文件；各存储空间的绝对地址定义在了绝对地址include文件absacc.h 中； stdlib.h中定义动态内存分配函数；string.h中定义了缓冲区处理函数；stdio.h中定义了输入输出流函数。
3.3 主程序及其流程图
在以KM3712x为基础的传感器预热1～2分钟之后，系统开始正常工作，保險起见，我们在此设定为预热三分钟。程序初始化之后，进入运行监控状态。当烟雾传感器检测到超标的可燃气体浓度或者烟雾浓度时，声光系统发出报警，并通过外接设备把出现火灾地点，现场气体浓度，温度等相关信息传递给报警中心控制台。
【参考文献】
【1】求是科技. 单片机应用系统开发实例导航[M]. 北京：人民邮电出版社， 2003.