燃气报警系统设计

1 系统总体结构

系统总体结构主要由硬件设计和软件设计组成。ESP8266作为主控单元，负责数据采集、报警控制和通信功能。MQ-2传感器用于检测环境中的燃气浓度，以实时监测燃气泄漏情况。文字转语音模块，将报警信息转换为可听的语音提示。使用ESP8266的定时器和ADC模块进行数据采集和处理，判断燃气浓度是否超过设定阈值，并触发报警机制。系统总体结构如图1所示。

2 系统硬件设计

硬件设计主要包含四个模块，分别是主控模块、燃气浓度采集模块、文字转语音模块和警报模块。主控模块连接到电源，通过3V3引脚供电给燃气浓度采集模块和文字转语音模块。传感器通过A0引脚将读取到的模拟信号，传递给主控模块。主控模块的TX引脚与文字转语音模块的RX引脚相连，TX引脚用于发送数据，RX引脚用于接收数据，文字转语音模块将接收到的数据转为语音信号后传输给警报模块。系统中ESP8266芯片与MQ-2传感器，文字转语音模块的引脚接线如表1所示。

2.1 ESP8266芯片

ESP8266成本较低，适用于小型物联网项目的开发。内置了WiFi模组，可以方便地连接到无线网络，实现远程监控和控制，对于燃气报警系统是非常重要的特性。内部搭载了高性能的处理器，能够运行复杂的算法和处理大量的数据。这使得它能够完成燃气传感器数据的处理和分析，进行报警判断和决策。具有多个通用输入输出引脚，可以连接外部传感器和执行器，实现与其他硬件设备的交互。ESP8266支持MicroPython进行编程和开发，具有丰富的开发资源和社区支持，开发燃气报警系统变得更加简单和便捷，可利用现有的库和示例代码进行快速开发。

2.2 MQ-2传感器

MQ-2传感器是一种多气体检测器，能够检测多种可燃性气体，如甲烷、液化石油气、丙烷、氢气等。MQ-2具有很高的灵敏度，能够快速、准确地检测到燃气泄漏。能够实时监测环境中的气体浓度，并通过与ESP8266的连接，向系统发送相应的报警信号。具有低功耗特性，可以在长时间运行的情况下保持稳定的性能。MQ-2传感器采用了模拟输出方式，可以直接与ESP8266的模拟输入引脚连接，在硬件上的集成非常简单，且与ESP8266的通信也较为方便。价格相对较低，且易于获得，可以在开发过程中轻松获取所需数量的传感器，降低了项目成本和开发的难度。MQ-2常用的电路有两种，一种使用采用比较器电路监控，另一种为ADC电路检测，本文中采用的是ADC电路检测即将电压信号转化为数字信号，进而转化为精确的烟雾浓度值，ADC转换电路如图2所示。