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導致的天然氣泄漏極大地威脅著人們的生命財產安全。目前，一般的天然氣報警器功能單一，或是手動復位閥門系統，性能穩定性低；而大型的監控系統又價格不菲，需專門的技術人員來管理，不適用于中小企業和家庭。針對這類天然氣管理現狀，研究設計了一種用單片機控制的智能天然氣監控系統，具有結構簡單，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，可以實現對天然氣監控系統的各種實時有效、多功能的控制操作，尤其適合作為家用智能報警器及小區、廠礦等場所的天然氣監控系統來使用。系統的主要功能有：實現對天然氣泄漏的實時監測；實時跟蹤顯示現場天然氣濃度；具有語音報警功能；根據報警狀況自動關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。它能夠實時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，發出本地語音報警，若報警3 min后仍然無人關閉警報時，則電話報警，開始撥打預先存入單片機的電話號碼；當第一個無人應答時，開始撥打下一個號碼，這樣循環撥打直至有人接聽，則開始播報警情，與此同時，在單片機的控制下關閉天然氣電磁閥門，并打開換氣設備。

　　l 硬件設計

　　該設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、濃度等有關信息轉換成電信號，通過控制系統可以進行檢測、監控、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，它是很重要的監測器件。在氣敏傳感器選擇上要考慮測量對象與測量環境、靈敏度、頻率響應特性、線性范圍、穩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，有快速的響應恢復特性，具有長期的使用壽命、可靠的穩定性和簡單的驅動電路，使它已成為該設計的首選器件。MQ-4主要用于家庭或工業天然氣的探測裝置，其工作電壓小于15 V，負熱電阻RL可調，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／計數器，14個中斷源，具有語音處理功能，能實現放音、錄音、語音識別等功能。該系統就是利用凌陽單片機的語音播報功能來實現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信號收發器選用加拿大Mitel公司的MT8888。它是該公司生產的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，工作穩定可靠。MT8888在該系統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，就可判斷振鈴的個數。

　　1．4 顯示電路

　　顯示電路主要是用4位LED數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。