智能烟雾报警系统设计
摘 要本课题将嵌入式类型的智能烟雾报警控制系统作为了研究对象，在研究过程中对这种系统的发展过程以及发展现状进行了广泛的研究，根据相关产品所能表现出的功能和性能，确立了本课题的设计内容。本文选用了一款性价比极高的AT89C52单片机芯片来作为主控器件，结合了LCD1602显示器、ADC0832采用芯片、MQ-7烟雾传感器、有源蜂鸣器和AT24C02存储芯片等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能的智能烟雾报警控制系统，实现了对空气中烟雾颗粒浓度的高精度检测，测量的响应时间不超过0.1秒，能够实时将烟雾浓度显示在液晶屏上，与此同时用户还可以对烟雾浓度阈值进行设置，当检测结果超过阈值时将立即引起报警功能。这款系统不但能够长时间稳定工作，工作过程中还不容易受到环境因素的干扰，经过了多种方式的系统测试之后，这款系统将所有的预期功能都得到了实现，如果能够将它推向市场，具有非常积极的意义。
目录
一、 引言 1
（一） 智能烟雾报警系统的发展背景 1
（二） 智能烟雾报警系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 智能烟雾报警系统的方案设计 3
（二） AT89C52单片机简介 3
（三） MQ7烟雾传感器简介 4
（四） ADC0832采样模块简介 4
（五） LCD1602液晶显示屏简介 5
（六） AT24C02型EEPROM简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
1. 晶振电路设计 6
2. 复位电路设计 6
（二） 烟雾气体浓度检测电路设计 7
（三） 有源蜂鸣器电路设计 7
（四） LCD1602液晶显示电路设计 8
（五） 数据存储电路设计设计 8
四、 系统软件设计 10
（一） 智能烟雾报警系统的主程序流程设计 10
（二） 烟雾浓度采集子程序流程设计 11
（三） LCD1602液晶屏显示子程序流程设计 11
（四） 输出报警子程序设计 12 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
五、 仿真系统设计 13
（一） 仿真电路设计 13
（二） 启动仿真 14
（三） 增加报警阀值 15
（四） 降低报警阀值 16
（五） 测量烟雾浓度 17
（六） 烟雾浓度超标报警 18
总结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 24
附录四 程序 25
引言
智能烟雾报警系统的发展背景
本课题所说的这种智能烟雾报警控制系统在当前的发展现状下主要是通过单片机等微处理器作为其内部的主控核心，将高性能的CPU嵌入后，通过CPU对外部高性能的传感器模块组以及其他功能芯片进行有序的驱动后，实现对系统外部输入信号的接收，随后通过CPU内部高性能的运算模块实现对信号的处理并产生输出结果，通过对输出模块的驱动从而用户可以得到处理结果。
本课题将要设计的是一款能够实现对参数的高清晰显示、将模拟量转换成数字信号、采集环境中的烟雾、产生报警和掉电保存等功能的智能烟雾报警控制系统，这款系统的发展例程非常清晰，它的出现是伴随着电子技术以及微处理器生产技术的发展而发展的，在这个发展过程中它的最大性能受到了大规模集成技术以及CPU处理速度的较大制约。
最初智能烟雾报警控制系统的结构功能非常简单，与现如今的微处理器内核架构的智能化系统相差较远，这种最初的系统只能够进行简单的信号接收或者中低速的信号比较等一些初级运算，很难能够实现一些复杂的逻辑运算，从而也就无法实现一些需要借助高运算能力作为前提条件的智能功能，此时的智能烟雾报警控制系统内部电路大部分结构由晶体管等一些基本元器件来进行搭建，由于在电路布局时这些分散的器件之间需要隔开一定的空间间隙，因此在元器件较多时，整个智能烟雾报警控制系统内部的外部体积非常大，所以外部的温度环境因素很容易干扰到系统内部电路的正常工作。
现如今的智能烟雾报警控制系统已经实现了大规模的数字化，很少有设计者会再采用传统的模拟电路架构，全数字化架构的优点非常显著，对于系统本身来说，工作性能稳定，极少可能会受到外部环境因素的影响；系统的功能优化非常容易实现，只需要对微处理器芯片内部的程序代码进行重新烧录即可快速的实现产品的更新换代或者缺陷修复，本课题就将以这种数字式的智能烟雾报警控制系统作为研究对象，设计一款满足课题要求的系统。
智能烟雾报警系统的国内外发展现状
国内外在对智能烟雾报警控制系统的研究方面都呈现出了一种较为热情的局面，由于目前对于研发智能烟雾报警控制系统所需要的核心元器件的生产研发技术都掌握在了欧美国家的一些企业中，而国内还无法真正掌握这些元器件的核心研发技术，而市面上这些高端性能的智能烟雾报警控制系统产品的硬件框架都是由这些基本元器件作为铺垫的，所以缺少了核心技术的支撑，最终研发出来的产品无论是在性能方面还是在成本方面都需要比较大比例的依靠进口，然而在市场上的竞争力也就会稍逊于国外产品，这是目前国内对于智能烟雾报警控制系统的研究所面临的现状。
本文主要研究内容
本课题设计的这款智能烟雾报警控制系统采用了AT89C52单片机来作为核心处理器的方案，并且在AT89C52单片机片外结合了LCD1602显示器、ADC0832采样器、MQ7烟雾浓度传感器、有源蜂鸣器和AT24C02存储芯片等元器件，实现了如下设计指标：
1、能够实现与AT89C52单片机的快速数据通信，将待显示字符清晰的显示出来；
2、能够以较高精度实现对模拟电压值的采集转换；
3、能够使得智能烟雾报警控制系统快速测量烟雾浓度的大小并且转换为AT89C52单片机能够识别的电信号；
4、能够在AT89C52单片机GPIO管脚的高低电平控制下实现对有源蜂鸣器的工作状态控制，从而产生报警信号；
5、能够通过C语言在AT89C52单片机内部构建出软件形式的IIC总线接口，通过该接口使得AT89C52单片机能够对AT24C02存储芯片进行驱动，实现智能烟雾报警控制系统中重要数据的存储和读取；
目录
一、 引言 1
（一） 智能烟雾报警系统的发展背景 1
（二） 智能烟雾报警系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 智能烟雾报警系统的方案设计 3
（二） AT89C52单片机简介 3
（三） MQ7烟雾传感器简介 4
（四） ADC0832采样模块简介 4
（五） LCD1602液晶显示屏简介 5
（六） AT24C02型EEPROM简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
1. 晶振电路设计 6
2. 复位电路设计 6
（二） 烟雾气体浓度检测电路设计 7
（三） 有源蜂鸣器电路设计 7
（四） LCD1602液晶显示电路设计 8
（五） 数据存储电路设计设计 8
四、 系统软件设计 10
（一） 智能烟雾报警系统的主程序流程设计 10
（二） 烟雾浓度采集子程序流程设计 11
（三） LCD1602液晶屏显示子程序流程设计 11
（四） 输出报警子程序设计 12 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
五、 仿真系统设计 13
（一） 仿真电路设计 13
（二） 启动仿真 14
（三） 增加报警阀值 15
（四） 降低报警阀值 16
（五） 测量烟雾浓度 17
（六） 烟雾浓度超标报警 18
总结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 24
附录四 程序 25
引言
智能烟雾报警系统的发展背景
本课题所说的这种智能烟雾报警控制系统在当前的发展现状下主要是通过单片机等微处理器作为其内部的主控核心，将高性能的CPU嵌入后，通过CPU对外部高性能的传感器模块组以及其他功能芯片进行有序的驱动后，实现对系统外部输入信号的接收，随后通过CPU内部高性能的运算模块实现对信号的处理并产生输出结果，通过对输出模块的驱动从而用户可以得到处理结果。
本课题将要设计的是一款能够实现对参数的高清晰显示、将模拟量转换成数字信号、采集环境中的烟雾、产生报警和掉电保存等功能的智能烟雾报警控制系统，这款系统的发展例程非常清晰，它的出现是伴随着电子技术以及微处理器生产技术的发展而发展的，在这个发展过程中它的最大性能受到了大规模集成技术以及CPU处理速度的较大制约。
最初智能烟雾报警控制系统的结构功能非常简单，与现如今的微处理器内核架构的智能化系统相差较远，这种最初的系统只能够进行简单的信号接收或者中低速的信号比较等一些初级运算，很难能够实现一些复杂的逻辑运算，从而也就无法实现一些需要借助高运算能力作为前提条件的智能功能，此时的智能烟雾报警控制系统内部电路大部分结构由晶体管等一些基本元器件来进行搭建，由于在电路布局时这些分散的器件之间需要隔开一定的空间间隙，因此在元器件较多时，整个智能烟雾报警控制系统内部的外部体积非常大，所以外部的温度环境因素很容易干扰到系统内部电路的正常工作。
现如今的智能烟雾报警控制系统已经实现了大规模的数字化，很少有设计者会再采用传统的模拟电路架构，全数字化架构的优点非常显著，对于系统本身来说，工作性能稳定，极少可能会受到外部环境因素的影响；系统的功能优化非常容易实现，只需要对微处理器芯片内部的程序代码进行重新烧录即可快速的实现产品的更新换代或者缺陷修复，本课题就将以这种数字式的智能烟雾报警控制系统作为研究对象，设计一款满足课题要求的系统。
智能烟雾报警系统的国内外发展现状
国内外在对智能烟雾报警控制系统的研究方面都呈现出了一种较为热情的局面，由于目前对于研发智能烟雾报警控制系统所需要的核心元器件的生产研发技术都掌握在了欧美国家的一些企业中，而国内还无法真正掌握这些元器件的核心研发技术，而市面上这些高端性能的智能烟雾报警控制系统产品的硬件框架都是由这些基本元器件作为铺垫的，所以缺少了核心技术的支撑，最终研发出来的产品无论是在性能方面还是在成本方面都需要比较大比例的依靠进口，然而在市场上的竞争力也就会稍逊于国外产品，这是目前国内对于智能烟雾报警控制系统的研究所面临的现状。
本文主要研究内容
本课题设计的这款智能烟雾报警控制系统采用了AT89C52单片机来作为核心处理器的方案，并且在AT89C52单片机片外结合了LCD1602显示器、ADC0832采样器、MQ7烟雾浓度传感器、有源蜂鸣器和AT24C02存储芯片等元器件，实现了如下设计指标：
1、能够实现与AT89C52单片机的快速数据通信，将待显示字符清晰的显示出来；
2、能够以较高精度实现对模拟电压值的采集转换；
3、能够使得智能烟雾报警控制系统快速测量烟雾浓度的大小并且转换为AT89C52单片机能够识别的电信号；
4、能够在AT89C52单片机GPIO管脚的高低电平控制下实现对有源蜂鸣器的工作状态控制，从而产生报警信号；
5、能够通过C语言在AT89C52单片机内部构建出软件形式的IIC总线接口，通过该接口使得AT89C52单片机能够对AT24C02存储芯片进行驱动，实现智能烟雾报警控制系统中重要数据的存储和读取；
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzdq/348.html
