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在构建智能燃气泄漏报警与关闭系统时，设计的首要原则是“安全第一”与“故障导向安全”。由于应用环境涉及易燃易爆气体，微控制器的选型不仅要考虑处理性能，更要考虑其在恶劣电磁环境下的稳定性。通常选用抗干扰能力强、工作温度范围宽的工业级单片机，如Microchip的PIC系列或Freescale（NXP）的汽车级芯片，当然，经过良好PCB设计的通用型STM32或STC系列也能胜任。系统设计的核心在于构建一个闭环控制回路：检测-处理-执行。为了提高系统的可靠性，电源模块设计必须采用防爆标准，电源输入端需串联熔断器和压敏电阻以防止浪涌冲击，稳压电路需具有过流过热保护。此外，单片机的复位电路设计不能仅依赖RC复位，而应采用专用的复位芯片（如MAX811），确保电源电压波动时的可靠复位。为了防止程序死循环，必须开启独立看门狗（IWDG）。系统还应包含状态指示电路，分别指示电源正常、预热状态、传感器故障、报警状态和阀门开闭状态，使操作人员能一目了然地掌握系统运行情况。
（2）
传感与信号调理单元是系统的“感官”。针对天然气（主要成分甲烷）或液化石油气（LPG），通常选用催化燃烧式或半导体式气敏传感器（如MQ-4, MQ-5）。半导体传感器虽然成本低，但其内阻随气体浓度呈非线性变化，且受温湿度影响较大。因此，电路设计中需要包含温度补偿环节，利用NTC热敏电阻采集环境温度，通过软件查表法对气体浓度读数进行修正。传感器信号通常通过负载电阻转化为电压信号，该信号往往较微弱且伴随噪声，因此在送入单片机ADC引脚前，需经过精密运算放大器进行缓冲和低通滤波处理（截止频率通常设定在10Hz以下），以滤除高频干扰。单片机通过内部10位或12位ADC对处理后的模拟信号进行采样。为了提高检测精度，软件上采用“滑动平均滤波”或“中位值平均滤波”算法，剔除突变干扰值。系统还需具备“传感器故障检测”功能，若ADC采样值接近0V（开路）或接近电源电压（短路），系统应立即报出传感器故障故障码，防止漏报。
执行机构与安全联动逻辑是系统的最终防线。当计算出的气体浓度超过国家规定的报警下限（通常为LEL的10%-25%）时，系统立即进入报警状态。此时，单片机输出控制信号，首先驱动本地的高分贝防爆声光报警器。与此同时，最关键的动作是切断气源。这通常通过驱动脉冲式电磁切断阀或机械手阀门来实现。对于脉冲阀，驱动电路需设计为输出一个短暂的大电流脉冲（如1000ms），随后立即断电，防止线圈长期通电过热，这通常利用大容量电容储能放电或继电器瞬间吸合来实现。为了防止继电器触点产生的电火花引爆燃气，必须使用密封的固态继电器（SSR）或将继电器置于防爆壳体中。除了切断阀门，系统还应自动启动防爆排风扇进行强力排风。逻辑设计上，阀门的关闭是“自锁”的，即报警消除后，阀门不会自动打开，必须人工手动复位，以确保有人确认了泄漏点已修复。此外，系统可预留RS485 Modbus接口，以便接入小区的消防监控中心。
#include <reg52.h> #include <intrins.h> typedef unsigned char u8; typedef unsigned int u16; sbit GAS_SENSOR_DO = P1^0; // Digital input from sensor module sbit VALVE_CTRL = P2^0; // Solenoid Valve Control sbit FAN_CTRL = P2^1; // Exhaust Fan Control sbit BUZZER = P2^2; // Alarm sbit LED_SAFE = P2^3; sbit LED_ALARM = P2^4; sbit ADC_CS = P3^4; // For external ADC0832 sbit ADC_CLK = P3^5; sbit ADC_DIO = P3^6; u8 gas_concentration = 0; u8 alarm_threshold = 80; // Example threshold u8 Get_ADC_Result() { u8 i, dat = 0; ADC_CS = 0; ADC_CLK = 0; ADC_DIO = 1; _nop_(); ADC_CLK = 1; _nop_(); ADC_CLK = 0; // Start bit ADC_DIO = 1; _nop_(); ADC_CLK = 1; _nop_(); ADC_CLK = 0; // SGL/DIF ADC_DIO = 0; _nop_(); ADC_CLK = 1; _nop_(); ADC_CLK = 0; // ODD/SIGN ADC_DIO = 1; // Release line for(i=0; i<8; i++) { ADC_CLK = 1; _nop_(); ADC_CLK = 0; _nop_(); dat <<= 1; if(ADC_DIO) dat |= 0x01; } ADC_CS = 1; return dat; } void Delay_Long(u16 cycles) { while(cycles--) { u8 i = 200; while(i--); } } void Close_Valve_Pulse() { VALVE_CTRL = 0; // Active Low, energize valve Delay_Long(500); // 1 second pulse VALVE_CTRL = 1; // De-energize } void main() { u8 warmup_timer = 20; // Sensor warm up time VALVE_CTRL = 1; // Init off FAN_CTRL = 1; // Init off BUZZER = 1; LED_SAFE = 0; // On LED_ALARM = 1; // Off // Warm up delay while(warmup_timer--) { Delay_Long(100); } while(1) { gas_concentration = Get_ADC_Result(); // Check analog value or digital pin if(gas_concentration > alarm_threshold || GAS_SENSOR_DO == 0) { // ALARM STATE LED_SAFE = 1; LED_ALARM = 0; // Turn on Fan FAN_CTRL = 0; // Pulse Valve to Close (Only once usually, simplified here) // In real app, use flag to prevent repeated pulsing static bit valve_closed = 0; if(!valve_closed) { Close_Valve_Pulse(); valve_closed = 1; } // Beep BUZZER = 0; Delay_Long(50); BUZZER = 1; Delay_Long(50); } else { // NORMAL STATE LED_SAFE = 0; LED_ALARM = 1; BUZZER = 1; FAN_CTRL = 1; // Fan off // Note: Valve remains closed until manual reset in real life } Delay_Long(10); } }如有问题，可以直接沟通
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