隨著人民生活水平的提高，天然氣已普遍使用。但由于使用不當或疏于管理等原因?qū)е碌?a class="contentlabel" href="http://cafeforensic.com/news/listbylabel/label/天然氣">天然氣泄漏極大地威脅著人們的生命財產(chǎn)安全。目前，一般的天然氣報警器功能單一，或是手動復(fù)位閥門系統(tǒng)，性能穩(wěn)定性低；而大型的監(jiān)控系統(tǒng)又價格不菲，需專門的技術(shù)人員來管理，不適用于中小企業(yè)和家庭。針對這類天然氣管理現(xiàn)狀，研究設(shè)計了一種用單片機控制的智能天然氣監(jiān)控系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，易于操作和便于擴展等特點。它利用SPCE061A單片機的強大功能和可擴充性為后盾，可以實現(xiàn)對天然氣監(jiān)控系統(tǒng)的各種實時有效、多功能的控制操作，尤其適合作為家用智能報警器及小區(qū)、廠礦等場所的天然氣監(jiān)控系統(tǒng)來使用。系統(tǒng)的主要功能有：實現(xiàn)對天然氣泄漏的實時監(jiān)測；實時跟蹤顯示現(xiàn)場天然氣濃度；具有語音報警功能；根據(jù)報警狀況自動關(guān)閉天然氣管道電磁閥并開啟排氣裝置。值得注意的是語音報警功能。其中，語音信號是信息的主要載體，如果在這些測量場合能用語音直接報出結(jié)果，將給操作人員帶來極大方便，下面就介紹一種具有新功能的新型天然氣傳感器測試系統(tǒng)。它能夠?qū)崟r檢測并顯示空氣中天然氣的濃度，當濃度達到一定值的時候，發(fā)出本地語音報警，若報警3 min后仍然無人關(guān)閉警報時，則電話報警，開始撥打預(yù)先存入單片機的電話號碼；當?shù)谝粋€無人應(yīng)答時，開始撥打下一個號碼，這樣循環(huán)撥打直至有人接聽，則開始播報警情，與此同時，在單片機的控制下關(guān)閉天然氣電磁閥門，并打開換氣設(shè)備。

　　l 硬件設(shè)計

　　該設(shè)計的硬件電路主要由報警輸入電路、報警控制電路、報警實現(xiàn)電路和自動處理警情電路4部分組成，如圖1所示。其中，報警實現(xiàn)有本地語音報警和電話自動播放語音報警2種。具體上說是由傳感器檢測電路、單片機控制電路、濃度顯示電路、本地報警電路、電話報警5部分組成。下面具體分析各個電路。

　　1．1 傳感器

　　氣敏傳感器是能夠感知環(huán)境中某種氣體及其濃度的一種敏感器件，它將氣體成分、濃度等有關(guān)信息轉(zhuǎn)換成電信號，通過控制系統(tǒng)可以進行檢測、監(jiān)控、報警；還可以通過接口電路與計算機組成自動檢測、控制和報警系統(tǒng)，它是很重要的監(jiān)測器件。在氣敏傳感器選擇上要考慮測量對象與測量環(huán)境、靈敏度、頻率響應(yīng)特性、線性范圍、穩(wěn)定性和精度等多種因素。MQ-4氣體傳感器以其對天然氣有很高的靈敏度，對乙醇、煙霧有很低的靈敏度，有快速的響應(yīng)恢復(fù)特性，具有長期的使用壽命、可靠的穩(wěn)定性和簡單的驅(qū)動電路，使它已成為該設(shè)計的首選器件。MQ-4主要用于家庭或工業(yè)天然氣的探測裝置，其工作電壓小于15 V，負熱電阻RL可調(diào)，使用溫度范圍是-10～+50℃，存儲溫度范圍是-20～+70℃，適用測量范圍為300～10 000 ppm。因為MQ-4型氣敏元件對不同種類、不同濃度的氣體有不同的電阻值，因此在使用此類型氣敏元件時，靈敏度的調(diào)整是很重要的，一般用5 000 ppm天然氣校準傳感器。

　　1．2 單片機SPC2E061A

　　凌陽SPCE061A是16位的單片機，內(nèi)置2 KwordSRAM和32 KWOrd FLASHROM，32位通用可編程輸入／輸出端口，2個16位可編程定時器／計數(shù)器，14個中斷源，具有語音處理功能，能實現(xiàn)放音、錄音、語音識別等功能。該系統(tǒng)就是利用凌陽單片機的語音播報功能來實現(xiàn)報警語音和提示語音。

　　1．3 電話報警電路

　　電話報警電路是當天然氣濃度到達一定值時開始自動撥號，警告主人采取一定的措施，主要由下面3部分組成。

　　1．3．1 MT8888及其接口電路

　　DTMIF信號收發(fā)器選用加拿大Mitel公司的MT8888。它是該公司生產(chǎn)的DTMF信號編碼／解碼系列芯片中較新的一種。該芯片功能強，功耗低，工作穩(wěn)定可靠。MT8888在該系統(tǒng)中的主要功能是自動撥號、電話信號音檢測以及DTMF信號的接收。MT8888與凌陽單片機的接口電路如圖2所示。MT8888輸出的DTMF信號還需經(jīng)過放大再送到電話線上。

　　1．3．2 摘掛機檢測電路

　　自動摘掛機電路如圖3所示。當IOB0為低電平時，掛機；當IOB0為高電平時，摘機。

　　1．3．3 振鈴檢測電路

　　振鈴檢測電路，當有鈴流信號來時，IOB2輸出方波，對此方波計數(shù)，就可判斷振鈴的個數(shù)。

　　1．4 顯示電路

　　顯示電路主要是用4位LED數(shù)碼管將單片機檢測到的空氣中的濃度實時的顯示出來，非常便利。