宿舍火灾自动报警器的设计(附件)
摘 要 随着电子产品的发展，单片机处理器的应用已经广泛的应用在日常生活中每个角落。在我的设计中根据日常生活的需求设计出一款由单片机为主的宿舍火灾自动报警器系统，宿舍火灾自动报警设计由STC89C52单片机芯片、MQ2烟雾传感器、ADC0832采集电路、DS18B20温度传感器、继电器、按键、LCD1602液晶显示和电源等几部分组成。检测功能，当发生火灾时周围的环境会发生很大的改变，温度超标后会被温度传感器检测到，而烟雾超标后会被烟雾传感器检测到。当温度和烟雾传感器检测超标后，会将得到的结果进行模数转换，处理好了会由单片机负责处理，单片机判断结果如果超标后会给蜂鸣器发出命令让其报警。显示功能，温度超标后会被温度传感器检测到，而烟雾超标后会被烟雾传感器检测到，单片机将得到结果显示到液晶显示屏，并显示当前的温度和烟雾浓度。根据不同的需求，也可以通过手动按钮发出脉冲信号再由单片机改变标记状态，来实现手动紧急报警。自动喷水功能，温度超标后会被温度传感器检测到，而烟雾超标后会被烟雾传感器检测到。当温度和烟雾传感器检测超标后，单片机控制继电器打开开关，完成喷水功能。最后经过软硬件的调试之后，基本能够完成设计的要求。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 论文研究的主要内容 1
2 系统方案设计 3
2.1 单片机方案 3
2.2 按键方案 4
2.3 方案确立 4
3 硬件设计方案 5
3.1 系统总体设计 5
3.2 单片机电路设计 6
3.3 复位电路设计 7
3.4 烟雾传感器检测电路设计 8
3.5 AD采集电路设计 8
3.6 温度传感器电路设计 9
3.7 继电器电路设计 9
3.8 按键电路设计 10
3.9 电源电路设计 11
3.10 报警电路设计 11
3.11 显示电路设计 12
4 软件设计方案 14
4.1 系统总体软件设计 14
4.2 烟雾传感器检测电路软件设计 14
4.3 继电 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
器电路软件设计 15
4.4 温度传感器电路软件设计 16
5 系统调试 17
6 总结展望 20
参考文献 21
致 谢 22
附 录 23
附录A：原理图 23
附录B：系统主程序 24
1 绪论
1.1 研究背景及意义
校园宿舍随着年代的久远和翻新，相应的出现了很多的火灾安全隐患。传统的火灾预防已经不能满足现实的需要，需要设计出符合现代发展的智能化的火灾报警器来。
本课题研究的主要目的是：根据市场的调查通过学习和研究，学习单片机系统的基本原理，通过单片机的控制来实现设计的需要的功能，能够满足日常生活的需要。在本文中根据现实的需求设计出一款宿舍火灾自动报警设计，由STC89C52单片机芯片、MQ2烟雾传感器+ADC0832采集、DS18B20温度传感器、继电器电路、按键电路、LCD1602液晶显示电路和电源电路等几部分组成。具有自动检测功能和显示功能和设定功能，用来设置烟雾浓度和高温报警值，根据每个地区的不同环境设置不同的临界值，根据不同的需求，也可以通过手动按钮发出脉冲信号再由单片机改变标记状态，来实现手动紧急报警。自动喷水功能，温度超标后会被温度传感器检测到，而烟雾超标后会被烟雾传感器检测到。当温度和烟雾传感器检测超标后，单片机控制继电器打开开关，完成喷水功能。
1.2 论文研究的主要内容
单片机科学技术和检测技术一直在不断的发展，小型系统逐渐的影响着人们的日常生活，给人们的生活带来了方便。下面主要介绍各章节的主要内容：
（1）介绍设计的研究背景及意义，提出了在该文中需要设计的目的；
（2）介绍该系统设计的方案研究，包括单片机方案、按键方案等，分析比较了几种方案的对比；
（3）介绍硬件设计方案，详细介绍了每个电路的具体实现方案，电源电路设计、单片机处理器电路、晶振电路设计、复位电路设计、数字液晶器显示电路、报警电路设计、AD采集电路设计、烟雾传感器检测电路、温度传感器检测电路设计、继电器电路设计和按键电路设计等[1]；
（4）介绍软件设计方案，主要介绍了各个电路软件的设计流程和软件设计流程图，包括系统总体设计、烟雾传感器检测电路的软件设计、温度传感器检测电路的软件设计、继电器电路的软件设计等；
（5）介绍系统的调试过程，主要讲解了该系统的调试运行状态等，最后给出软硬件调试结果显示；
（6）总结展望，设计还有哪些不足如何去进行下一步工作。
2 系统方案设计
2.1 单片机方案
单片机处理器的选择是非常重要，如果选择的芯片型号得当，可以使整个系统的软硬件成本降低，而且性能优越，可以具有超乎想象的效果，从而使整个系统更加稳定运行。如果选择的芯片不好，那就会使整个系统的成本增加，从而极大浪费了资源，不利于资源的整合利用，有些甚至不能达到理想的效果，功能和性能不能满足要求等。如下所示三种方案：
方案一，处理器采用STM32芯片作为该系统的核心控制电路，该处理器是与ARM芯片的内核属于同一个版本，接口相对比较简单，处理器速度相比传统的51单片机，处理速度非常快。相比传统的51系列的单片机，该系列的单片机有许多的资源很有价值，同时该STM32处理器已经去除了传统的机器周期等，该处理器的处理速度也非常快，该处理器都是采用电路化设计的，界面也得到了人性化的智能简单，但是使用在该系统形成了资源的极大浪费。
方案二，采用AT89C51系列的单片机芯片作为核心控制电路，具有5个中断源，两个优先级，还具有两个16位的定时/计数器，只具有12T模式，内部只有128RAM的大小，工作电压只能为5V作为芯片供电电压，而且内部只有4K的存储空间，很难满足该设计的需求，智能通过编辑器来编程，该芯片缺陷太多，在市场的占有很少，主要是因为该芯片功能偏低，对于现代的科技需求还有一定的差距。
方案三，采用STC89C52单片机作为核心电路控制芯片，该款芯片是一种低功耗的芯片，具有很高性能的COMS8位处理器，具有8位CPU和可编程FLASH，该芯片可以是12T模式，还可以是6T模式，内部具有128RAM，而且还可以内部扩展1280RAM，而且工作电压可以使3~5V之间都可以，关于存储空间能够达到64K的存储，可以通过编程器编辑，根据该系统很适合，更加实用化[2]。
由上所示，由基于单片机火灾报警器系统的核心控制电路，我采用STC89C52单片机芯片作为整个系统的核心，该芯片满足设计的需求[2]。
2.2 按键方案
设置按键可方便对测试的温度和烟雾浓度等报警范围进行设置，如下两种方案所示。
方案一：采用矩阵式按键电路。其特别适用于键盘数量较多情况下的电路设计，凭借矩阵式的行列扫描方式，设备响应快，而且单片机I/O口占用少。然而矩阵键盘的电路结构较为复杂，编程难度加大。
方案二：采用独立式按键电路。其中每一个按键都会直接占用单片机的一个I/O口，各端口之间的工作状态互不影响。但是在按键数量较多时，会占用大量单片机端口，设备的功能扩展受限[3]。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 论文研究的主要内容 1
2 系统方案设计 3
2.1 单片机方案 3
2.2 按键方案 4
2.3 方案确立 4
3 硬件设计方案 5
3.1 系统总体设计 5
3.2 单片机电路设计 6
3.3 复位电路设计 7
3.4 烟雾传感器检测电路设计 8
3.5 AD采集电路设计 8
3.6 温度传感器电路设计 9
3.7 继电器电路设计 9
3.8 按键电路设计 10
3.9 电源电路设计 11
3.10 报警电路设计 11
3.11 显示电路设计 12
4 软件设计方案 14
4.1 系统总体软件设计 14
4.2 烟雾传感器检测电路软件设计 14
4.3 继电 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
器电路软件设计 15
4.4 温度传感器电路软件设计 16
5 系统调试 17
6 总结展望 20
参考文献 21
致 谢 22
附 录 23
附录A：原理图 23
附录B：系统主程序 24
1 绪论
1.1 研究背景及意义
校园宿舍随着年代的久远和翻新，相应的出现了很多的火灾安全隐患。传统的火灾预防已经不能满足现实的需要，需要设计出符合现代发展的智能化的火灾报警器来。
本课题研究的主要目的是：根据市场的调查通过学习和研究，学习单片机系统的基本原理，通过单片机的控制来实现设计的需要的功能，能够满足日常生活的需要。在本文中根据现实的需求设计出一款宿舍火灾自动报警设计，由STC89C52单片机芯片、MQ2烟雾传感器+ADC0832采集、DS18B20温度传感器、继电器电路、按键电路、LCD1602液晶显示电路和电源电路等几部分组成。具有自动检测功能和显示功能和设定功能，用来设置烟雾浓度和高温报警值，根据每个地区的不同环境设置不同的临界值，根据不同的需求，也可以通过手动按钮发出脉冲信号再由单片机改变标记状态，来实现手动紧急报警。自动喷水功能，温度超标后会被温度传感器检测到，而烟雾超标后会被烟雾传感器检测到。当温度和烟雾传感器检测超标后，单片机控制继电器打开开关，完成喷水功能。
1.2 论文研究的主要内容
单片机科学技术和检测技术一直在不断的发展，小型系统逐渐的影响着人们的日常生活，给人们的生活带来了方便。下面主要介绍各章节的主要内容：
（1）介绍设计的研究背景及意义，提出了在该文中需要设计的目的；
（2）介绍该系统设计的方案研究，包括单片机方案、按键方案等，分析比较了几种方案的对比；
（3）介绍硬件设计方案，详细介绍了每个电路的具体实现方案，电源电路设计、单片机处理器电路、晶振电路设计、复位电路设计、数字液晶器显示电路、报警电路设计、AD采集电路设计、烟雾传感器检测电路、温度传感器检测电路设计、继电器电路设计和按键电路设计等[1]；
（4）介绍软件设计方案，主要介绍了各个电路软件的设计流程和软件设计流程图，包括系统总体设计、烟雾传感器检测电路的软件设计、温度传感器检测电路的软件设计、继电器电路的软件设计等；
（5）介绍系统的调试过程，主要讲解了该系统的调试运行状态等，最后给出软硬件调试结果显示；
（6）总结展望，设计还有哪些不足如何去进行下一步工作。
2 系统方案设计
2.1 单片机方案
单片机处理器的选择是非常重要，如果选择的芯片型号得当，可以使整个系统的软硬件成本降低，而且性能优越，可以具有超乎想象的效果，从而使整个系统更加稳定运行。如果选择的芯片不好，那就会使整个系统的成本增加，从而极大浪费了资源，不利于资源的整合利用，有些甚至不能达到理想的效果，功能和性能不能满足要求等。如下所示三种方案：
方案一，处理器采用STM32芯片作为该系统的核心控制电路，该处理器是与ARM芯片的内核属于同一个版本，接口相对比较简单，处理器速度相比传统的51单片机，处理速度非常快。相比传统的51系列的单片机，该系列的单片机有许多的资源很有价值，同时该STM32处理器已经去除了传统的机器周期等，该处理器的处理速度也非常快，该处理器都是采用电路化设计的，界面也得到了人性化的智能简单，但是使用在该系统形成了资源的极大浪费。
方案二，采用AT89C51系列的单片机芯片作为核心控制电路，具有5个中断源，两个优先级，还具有两个16位的定时/计数器，只具有12T模式，内部只有128RAM的大小，工作电压只能为5V作为芯片供电电压，而且内部只有4K的存储空间，很难满足该设计的需求，智能通过编辑器来编程，该芯片缺陷太多，在市场的占有很少，主要是因为该芯片功能偏低，对于现代的科技需求还有一定的差距。
方案三，采用STC89C52单片机作为核心电路控制芯片，该款芯片是一种低功耗的芯片，具有很高性能的COMS8位处理器，具有8位CPU和可编程FLASH，该芯片可以是12T模式，还可以是6T模式，内部具有128RAM，而且还可以内部扩展1280RAM，而且工作电压可以使3~5V之间都可以，关于存储空间能够达到64K的存储，可以通过编程器编辑，根据该系统很适合，更加实用化[2]。
由上所示，由基于单片机火灾报警器系统的核心控制电路，我采用STC89C52单片机芯片作为整个系统的核心，该芯片满足设计的需求[2]。
2.2 按键方案
设置按键可方便对测试的温度和烟雾浓度等报警范围进行设置，如下两种方案所示。
方案一：采用矩阵式按键电路。其特别适用于键盘数量较多情况下的电路设计，凭借矩阵式的行列扫描方式，设备响应快，而且单片机I/O口占用少。然而矩阵键盘的电路结构较为复杂，编程难度加大。
方案二：采用独立式按键电路。其中每一个按键都会直接占用单片机的一个I/O口，各端口之间的工作状态互不影响。但是在按键数量较多时，会占用大量单片机端口，设备的功能扩展受限[3]。
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