基于msp430烟雾报警装置的设计与制作(附件)【字数：9102】
摘 要当前阶段，火灾已成为中国最具破坏性和影响力的灾害之一。随着经济快速发展，城市建设也发展的越来越快，这体现在城市中不断增多的高层建筑、地下建筑和大型综合建筑，这也大大提高了火灾发生的可能性，在火灾事故中损失也是呈现逐年增加的趋势。如何防患于火灾使我们解决的关键所在，故此烟雾报警器成为了很多高楼大厦的必要装置。本次课题是以传感器和单片机技术作为烟雾报警装置设计的核心器件。通过MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器来实现烟雾的检测，该传感器具有高灵敏度、易于响应、强抗干扰能力、使用寿命高等优点。显示器我采用了较为常用的LCD1602模块，LCD1602拥有低功耗、便于控制等优点，可以很好地显示烟雾浓度值和实时烟雾浓度变化值。选用的MSP430F149单片机是一款高速、低功耗、抗干扰能力强的单片机。由MSP430F149单片机和MQ-2型烟雾传感器组成设计出来的烟雾报警器可实现故障报警、浓度显示、报警限设置等功能，是一种结构简单、性能良好、便于使用的烟雾报警器，具有较高的可行性。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2课题研究内容 1
1.3课题需要解决的问题 1
1.4论文整体的结构概述 1
第二章 系统总体设计 3
2.1整体方案设计 3
2.2 MSP430F149的介绍 3
2.3烟雾传感器的选型 4
2.3.1烟雾传感器的介绍 4
2.3.2烟雾传感器的选型 4
2.3.3 MQ2型烟雾传感器传感器的特性和重要的技术指标 5
第三章 硬件电路设计 6
3.1电源模块 6
3.2数码管电路显示 6
3.3 LED灯光报警模块 7
3.4 MQ2型烟雾传感器工作原理 8
3.5小结 8
第四章 软件系统设计 10
4.1主函数设计过程 10
4.2按键处理程序 11
4.3数值预处理算法 12
4.4计算烟雾浓度值函数设计 13
4.5显示函数的设计构思 14
第五章 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
系统测试 15
5.1硬件系统调试 15
5.1.1电源模块测试 15
5.1.2烟雾浓度调试 15
5.1.3改变阈值和调试 16
5.2软件系统调试 17
5.3小结 18
结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
附录A 电路原理图 22
附录B 程序清单 23
第一章 绪论
1.1课题研究的背景及意义
随着人们生活水平的提高，液化石油气和管道天然气已进入更多人的家庭。当人们在享受这些现代设施的便利的同时这些东西也会提高火灾发生的可能性，烟雾检测报警器是一种能够检测环境中烟雾浓度并具有报警功能的装置[1]。在目前技术环境下，现代建筑将会有选择地执行不同的功能安装自动烟雾报警系统。众所周知，自动烟雾报警系统是整个建筑物的神经中枢系统，这个称呼完全是来源于它可以检测并接收火灾预警信号并立即发出警报，而且发出的警报还可以帮助火警同志尽早疏散人群，降低火灾对人们生活的伤害。在火灾发生的早期阶段，如果能够准确发现火灾并且快速警报，对于及时组织有序和迅速的撤离，能够积极有效地控制火势蔓延，从而实现快速消防以及减少当地居民的火灾危害具有非常重要的意义。
1.2课题研究内容
根据烟雾的浓度特性，对烟雾报警装置进行完整的构思和设计，并记录下理论上可行的方案。
对于硬件部分，根据课题技术要求选择合适的元器件，再利用Protues软件进行仿真，证明方案的可行性。
对于软件部分，根据系统硬件组成，利用C语言编写系统软件程序。
1.3课题需要解决的问题
通过对烟雾浓度的感知，当浓度达到设定的数值后烟雾报警装置发出警报；
能够利用显示屏显示当前烟雾浓度值功能；
可以实现紧急报警模式和紧急报警模式的手动取消两种报警模式；
它不但可以实现烟雾浓度报警值功能的设置，而且可以在掉电的状态下保存掉电功能；
一旦检测到火灾所释放的烟雾的浓度超过已设定数值，即可执行蜂鸣器同步报警功能。
1.4论文整体的结构概述
论文主要由5个章节组成，内容简述和结构安排如下所示：
第1章，绪论，介绍课题的背景和意义以及需要解决的主要问题和研究的内容。
第2章，烟雾报警系统整体设计构思，简单介绍了烟雾报警装置的设计思路和方案，其中包括烟雾报警器的传感器的选型以及单片机的介绍。
第3章，硬件电路系统设计，介绍了烟雾报警装置中各个模块的硬件电路设计，包括数码管显示电路、烟雾报警模块电路、状态指示灯以及按键等。
第4章，软件系统设计，介绍了软件设计中的系统软件流程图，具体介绍了主函数设计、按键处理、数据滤波处理、计算烟雾浓度值函数设计和显示函数的程序设计思想。
第5章，系统测试，通过点燃的香烟发出得烟雾作为模拟火灾烟雾源对烟雾报警装置进行测试，将烟雾浓度作为参考报警值，若能够测试成功，则完成任务书要求。
结束语，总结本次课题中遇到的问题以及本次设计的完成情况，在烟雾报警装置设计过程中，明确了自己的不足和自己学习过程中在哪一些方面是缺陷的。除此之外，根据自己设计的不足提出相对应的改进方案。
第二章 系统总体设计
2.1整体方案设计
选择MSP430F149微控制器作为该项目的主控芯片，是通过具体的技术要求决定是否需要扩展硬件（硬件连接，如程序存储器，数据存储器和人机接口）来决定的。我们知道好的硬件基础是软件的实现最为有利的条件[2]。系统框图如图21所示。
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图21 系统框图
2.2 MSP430F149的介绍
能够在实际生活中应用的单片机硬件电路设计一般包含两个部分：一是扩展系统，具体说来就是当RAM、ROM、I / O接口、计数器、定时器、中断系统等单片机的内部功能单元不能满足该应用的系统发开要求时，我们就不得不在芯片的外部进行扩展，这样就会十分不利于开发人员使用，总而言之选择一款恰当的芯片，对设计出能够与之匹配的硬件电路具有十分重要意义。二是如何对系统进行配置，要对外围设备做到最合适的配置我们就得认真参照系统功能的要求，例如键盘、显示屏等，要求设计出合适的接口电路[3][4]。
硬件采用TI公司的MSP430F149单片机作为控制单元，特点如下：
①低电压，超低功耗。工作电压为1.8 V至3.6 V，在正常工作的条件下模式为280μA@ 1 MHz，2.2 V，待机的模式为1.6μA，RAM数据为0.1μA，并在还能在省电模式下保存。有五级节电模式。
②从待机模式下恢复工作，只需要花费不到6 μs时间就能完成快速苏醒；
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2课题研究内容 1
1.3课题需要解决的问题 1
1.4论文整体的结构概述 1
第二章 系统总体设计 3
2.1整体方案设计 3
2.2 MSP430F149的介绍 3
2.3烟雾传感器的选型 4
2.3.1烟雾传感器的介绍 4
2.3.2烟雾传感器的选型 4
2.3.3 MQ2型烟雾传感器传感器的特性和重要的技术指标 5
第三章 硬件电路设计 6
3.1电源模块 6
3.2数码管电路显示 6
3.3 LED灯光报警模块 7
3.4 MQ2型烟雾传感器工作原理 8
3.5小结 8
第四章 软件系统设计 10
4.1主函数设计过程 10
4.2按键处理程序 11
4.3数值预处理算法 12
4.4计算烟雾浓度值函数设计 13
4.5显示函数的设计构思 14
第五章 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
系统测试 15
5.1硬件系统调试 15
5.1.1电源模块测试 15
5.1.2烟雾浓度调试 15
5.1.3改变阈值和调试 16
5.2软件系统调试 17
5.3小结 18
结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
附录A 电路原理图 22
附录B 程序清单 23
第一章 绪论
1.1课题研究的背景及意义
随着人们生活水平的提高，液化石油气和管道天然气已进入更多人的家庭。当人们在享受这些现代设施的便利的同时这些东西也会提高火灾发生的可能性，烟雾检测报警器是一种能够检测环境中烟雾浓度并具有报警功能的装置[1]。在目前技术环境下，现代建筑将会有选择地执行不同的功能安装自动烟雾报警系统。众所周知，自动烟雾报警系统是整个建筑物的神经中枢系统，这个称呼完全是来源于它可以检测并接收火灾预警信号并立即发出警报，而且发出的警报还可以帮助火警同志尽早疏散人群，降低火灾对人们生活的伤害。在火灾发生的早期阶段，如果能够准确发现火灾并且快速警报，对于及时组织有序和迅速的撤离，能够积极有效地控制火势蔓延，从而实现快速消防以及减少当地居民的火灾危害具有非常重要的意义。
1.2课题研究内容
根据烟雾的浓度特性，对烟雾报警装置进行完整的构思和设计，并记录下理论上可行的方案。
对于硬件部分，根据课题技术要求选择合适的元器件，再利用Protues软件进行仿真，证明方案的可行性。
对于软件部分，根据系统硬件组成，利用C语言编写系统软件程序。
1.3课题需要解决的问题
通过对烟雾浓度的感知，当浓度达到设定的数值后烟雾报警装置发出警报；
能够利用显示屏显示当前烟雾浓度值功能；
可以实现紧急报警模式和紧急报警模式的手动取消两种报警模式；
它不但可以实现烟雾浓度报警值功能的设置，而且可以在掉电的状态下保存掉电功能；
一旦检测到火灾所释放的烟雾的浓度超过已设定数值，即可执行蜂鸣器同步报警功能。
1.4论文整体的结构概述
论文主要由5个章节组成，内容简述和结构安排如下所示：
第1章，绪论，介绍课题的背景和意义以及需要解决的主要问题和研究的内容。
第2章，烟雾报警系统整体设计构思，简单介绍了烟雾报警装置的设计思路和方案，其中包括烟雾报警器的传感器的选型以及单片机的介绍。
第3章，硬件电路系统设计，介绍了烟雾报警装置中各个模块的硬件电路设计，包括数码管显示电路、烟雾报警模块电路、状态指示灯以及按键等。
第4章，软件系统设计，介绍了软件设计中的系统软件流程图，具体介绍了主函数设计、按键处理、数据滤波处理、计算烟雾浓度值函数设计和显示函数的程序设计思想。
第5章，系统测试，通过点燃的香烟发出得烟雾作为模拟火灾烟雾源对烟雾报警装置进行测试，将烟雾浓度作为参考报警值，若能够测试成功，则完成任务书要求。
结束语，总结本次课题中遇到的问题以及本次设计的完成情况，在烟雾报警装置设计过程中，明确了自己的不足和自己学习过程中在哪一些方面是缺陷的。除此之外，根据自己设计的不足提出相对应的改进方案。
第二章 系统总体设计
2.1整体方案设计
选择MSP430F149微控制器作为该项目的主控芯片，是通过具体的技术要求决定是否需要扩展硬件（硬件连接，如程序存储器，数据存储器和人机接口）来决定的。我们知道好的硬件基础是软件的实现最为有利的条件[2]。系统框图如图21所示。
/
图21 系统框图
2.2 MSP430F149的介绍
能够在实际生活中应用的单片机硬件电路设计一般包含两个部分：一是扩展系统，具体说来就是当RAM、ROM、I / O接口、计数器、定时器、中断系统等单片机的内部功能单元不能满足该应用的系统发开要求时，我们就不得不在芯片的外部进行扩展，这样就会十分不利于开发人员使用，总而言之选择一款恰当的芯片，对设计出能够与之匹配的硬件电路具有十分重要意义。二是如何对系统进行配置，要对外围设备做到最合适的配置我们就得认真参照系统功能的要求，例如键盘、显示屏等，要求设计出合适的接口电路[3][4]。
硬件采用TI公司的MSP430F149单片机作为控制单元，特点如下：
①低电压，超低功耗。工作电压为1.8 V至3.6 V，在正常工作的条件下模式为280μA@ 1 MHz，2.2 V，待机的模式为1.6μA，RAM数据为0.1μA，并在还能在省电模式下保存。有五级节电模式。
②从待机模式下恢复工作，只需要花费不到6 μs时间就能完成快速苏醒；
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