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（1）
食堂后厨作为人员密集且用火频繁的场所，燃气泄漏监测系统的设计必须兼顾经济性与高可靠性。在控制器选型上，考虑到系统主要任务是实时采集气体浓度模拟量并进行简单的逻辑判断与输出，不需要复杂的数字信号处理算法。因此，设计中通常会对比通用的51系列、AVR系列以及低成本的STM8系列单片机。51系列虽然技术老旧，但其极其成熟的生态和低廉的价格使其在低成本家电类控制中依然占据一席之地；而STM8系列在无需外部晶振的情况下也能稳定运行，且ADC精度通常优于普通51。设计论证倾向于选择一款自带多路10位以上ADC的单片机，以简化外部电路。系统电源设计需考虑后厨潮湿、油烟大的环境，PCB设计应增加防潮处理，电源模块需具备过压保护和短路保护功能，将市电220V转为系统所需的直流电压，同时为气敏传感器提供稳定的加热电压。

（2）
燃气传感器的选择直接针对后厨常用的燃料类型，主要是天然气（甲烷）或液化石油气（LPG）。这两种气体的密度不同，天然气比空气轻，LPG比空气重，这不仅影响传感器的安装位置（天花板或地面附近），也影响选型。常用的MQ系列半导体气敏传感器是首选方案，其中MQ-4对甲烷灵敏度高，MQ-5对液化气和天然气均有较好的灵敏度且对乙醇（烹饪料酒）干扰较小。设计内容需详细分析半导体传感器的特性：其敏感元件需在高温下工作，因此内部加热丝需要5V供电。传感器输出的是随气体浓度变化的电阻值，需通过分压电路转换为0-5V的模拟电压信号送入单片机。由于半导体传感器存在初始稳定时间长、受温湿度影响大的缺点，电路设计中可引入热敏电阻进行温度补偿，软件上设置开机预热倒计时，防止刚通电时的误报。

（3）
安全联动控制与报警机制是本系统的核心功能输出。当单片机检测到ADC采样值超过预设的爆炸下限（LEL）的百分比（如10% LEL）时，系统立即进入报警状态。设计中不仅要有本地的高响度蜂鸣器和红色闪烁警示灯，更关键的是要有自动切断气源的动作。这需要驱动防爆电磁切断阀，该阀门通常为脉冲驱动型或常开型，设计电路时需注意驱动电流的大小和脉冲宽度的控制。除了切断气源，系统还应自动启动强力排风扇进行通风换气，降低室内燃气浓度。为了防止继电器动作时的火花引发爆炸，必须选用密封型继电器或固态继电器（SSR），并将其安置在防爆盒内。软件逻辑上，报警状态具有锁定功能，即一旦触发报警，即使气体浓度随后下降，报警状态也不会自动解除，必须由人工确认并复位，以强制工作人员检查泄漏点。此外，系统可预留RS485接口或无线模块接口，以便接入食堂的综合安防管理系统。

#include <reg52.h> #include <intrins.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit DQ = P1^0; sbit PWM_OUT = P1^1; sbit KEY_MODE = P3^0; sbit KEY_UP = P3^1; sbit KEY_DOWN = P3^2; sbit FAN_RELAY = P1^3; sbit LED_AUTO = P2^0; sbit LED_MANUAL = P2^1; uchar code LED_SEG[] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; uchar code LED_DIG[] = {0xfe,0xfd,0xfb,0xf7}; uchar dis_buf[4]; uchar temp_value = 25; uchar set_temp = 26; uchar fan_speed = 0; bit mode_flag = 0; bit update_flag = 1; void delay(uint t) { while(t--); } void ds18b20_init() { DQ = 1; _nop_(); DQ = 0; delay(80); DQ = 1; delay(10); while(DQ); while(~DQ); delay(20); } uchar ds18b20_read() { uchar i, dat = 0; for(i=0;i<8;i++) { DQ = 0; _nop_(); DQ = 1; _nop_(); _nop_(); if(DQ) dat |= (1<<i); delay(30); while(~DQ); } return dat; } void ds18b20_write(uchar dat) { uchar i; for(i=0;i<8;i++) { DQ = 0; _nop_(); DQ = dat&0x01; delay(10); DQ = 1; dat>>=1; } } uint read_temp() { uchar TL, TH; uint temp; ds18b20_init(); ds18b20_write(0xcc); ds18b20_write(0x44); delay(1000); ds18b20_init(); ds18b20_write(0xcc); ds18b20_write(0xbe); TL = ds18b20_read(); TH = ds18b20_read(); temp = TH; temp <<= 8; temp |= TL; temp = temp * 0.0625; return temp; } void keys_scan() { static uchar key_count = 0; if(!KEY_MODE) { if(++key_count > 100) { key_count = 0; mode_flag = ~mode_flag; update_flag = 1; } } else if(!KEY_UP) { if(++key_count > 100) { key_count = 0; if(mode_flag) { if(fan_speed < 3) fan_speed++; } else { if(set_temp < 40) set_temp++; } update_flag = 1; } } else if(!KEY_DOWN) { if(++key_count > 100) { key_count = 0; if(mode_flag) { if(fan_speed > 0) fan_speed--; } else { if(set_temp > 10) set_temp--; } update_flag = 1; } } else key_count = 0; } void pwm_init() { TMOD &= 0xf0; TMOD |= 0x01; TH0 = 0xff; TL0 = 0x9c; ET0 = 1; EA = 1; TR0 = 1; } void display() { static uchar cnt = 0; P0 = 0x00; P2 = (P2 & 0xf0) | LED_DIG[cnt]; if(cnt == 0) P0 = LED_SEG[temp_value/10]; else if(cnt == 1) P0 = LED_SEG[temp_value%10] | 0x80; else if(cnt == 2) P0 = LED_SEG[set_temp/10]; else if(cnt == 3) P0 = LED_SEG[set_temp%10]; if(++cnt >=4) cnt = 0; } void control_logic() { if(mode_flag) { LED_AUTO = 1; LED_MANUAL = 0; switch(fan_speed) { case 0: PWM_OUT = 1; FAN_RELAY = 0; break; case 1: PWM_OUT = 0; FAN_RELAY = 1; break; case 2: PWM_OUT = 0; FAN_RELAY = 1; break; case 3: PWM_OUT = 0; FAN_RELAY = 1; break; } } else { LED_AUTO = 0; LED_MANUAL = 1; if(temp_value >= set_temp) { PWM_OUT = 0; FAN_RELAY = 1; } else { PWM_OUT = 1; FAN_RELAY = 0; } } } void timer0_isr() interrupt 1 { static uchar pwm_cnt = 0, speed_map[] = {0, 30, 60, 100}; TH0 = 0xff; TL0 = 0x9c; if(mode_flag && fan_speed>0 && fan_speed<4) { if(++pwm_cnt >= 100) pwm_cnt = 0; PWM_OUT = (pwm_cnt < speed_map[fan_speed]) ? 0 : 1; } display(); } void main() { uint temp_tmp; pwm_init(); while(1) { keys_scan(); if(update_flag) { control_logic(); update_flag = 0; } temp_tmp = read_temp(); if(temp_tmp != temp_value) { temp_value = temp_tmp; update_flag = 1; } } }

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