基于虚拟仪器技术的影院烟雾报警系统设计(附件)【字数：8917】
摘 要伴随着社会经济的展开和革新，人口密度越来越大，居住环境越来越高，规避火灾等危险的方法措施也越来越重要。所以本次设计通过对烟雾的监测，提出了基于虚拟仪器的烟雾报警系统设计。本次课题的实现是将电路图通过PROTEUS进行仿真调试成功后，然后将硬件通过USB接口与LabVIEW相连接，通过利用LabVIEW中的VISA将单片机中的数据在上位机上显示并进行处理。当采集到的信号数值超过设定数值上限时，烟雾报警系统报警。由于该系统具有监控和实时报警的功能，可以广泛应用于家庭、影院等公共场所内。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2国内外研究概况 1
1.2研究意义 1
第二章 系统的方案设计 2
2.1课题研究内容和方案 2
2.2 总体设计方案 2
2.3主要元器件的选择 3
2.3.1烟雾传感器 3
2.3.1.1烟雾传感器的选型 3
2.3.1.2 MQ2烟雾传感器的简介 4
2.3.2 DS18B20温度传感器 6
2.3.3单片机的选择 7
第三章 硬件系统的设计 9
3.1 硬件模块的整体设计 9
3.2电源模块设计 9
3.3 烟雾报警模块的设计 9
3.3.1烟雾浓度采集电路 9
3.3.2报警模块电路 10
3.4 温度传感器(DS18B20)电路设计 11
3.5单片机电路设计 11
3.6 A/D转换电路设计 13
3.7 液晶显示电路 13
第四章 软件系统的设计 15
4.1 主程序设计的流程图 15
4.2 LabVIEW前面板 15
4.3 LabVIEW程序框图 16
4.4 仿真设计 18
第五章 调试 20
5.1硬件调试 20
5.2软件调试 21
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
附录A原理图 2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
6
附录B仿真图 26
附录C硬件电路焊接图 26
附录D元器件清单 27
附录E单片机程序 27 第一章 绪论
1.1课题研究背景
随着社会的迅猛发展，人们在平常生活中的生计能力和经济水平也随着社会的发展渐渐提高，为了提高生活品质，人们不再拘泥于交通、居家等地方，在平时生活中，火灾、煤气中毒等日常安全隐患依然存在，为了保证人身安全以及财产安全，人们对安全越来越重视。这时智能化就进入了人们的日常生活中，进入了智能化的新时代。人们在这方面研究越多，带给社会的利益也就越大。所以随着烟雾报警技术的研究和完善，烟雾报警装置逐渐成为社会的必需品。目前国外发达国家在烟雾报警行列已经逐渐形成为一个完善的安全保障行业。比如现在比较普遍的声光报警器，它能应对一些突发状况，保护社会公共财产。
1.2国内外研究概况
全球很多国家研发烟雾传感器是从20世纪初开始，而且烟雾传感器地研发技术也发展的非常快；这其中有两方面的因素，其一是因为传感器市场的开拓受到了国家的重视，并帮助它发展；其二是因为当今社会人们的安全意识有了很大的提升，提高了对生活环境的要求。根据调查结果看，美国在1996年~2002年这近10年期间，烟雾传感器的年均增长率为27％~30％[1]。当然伴随着传感器制作水平的提高，传感器也开始向小型化发展，并做成集成块模式，烟雾检测仪器安全性也越来越高，也更有利于携带。
我们国家在建国20年后才开始研究制造，虽然起步晚，但发展很快。而且烟雾报警器的型号多、品种齐全，产品是从单一到各种类型应有尽有，数量也在不断增加。并且在引进国外先进工艺技术的基础上进行研究和改良，研发出拥有自己的特色产品。而且我国研发的传感器在稳定性上也有很大提高。
1.3研究意义
（1）对于社会的目的和意义：当今世界每个国家都致力于研究和开发能够预防火灾的方法和设备。比如通过互联网来建立智能火灾检测系统，提高系统的检测率和可靠性。这对现代的安全防范工作有着很大的现实意义。
（2）对于学生的目的和意义：要想完成课题设计，学生需要查找相关资料，这样不仅可以了解其他的知识，还强化了之前所学内容。对学生而言，专业知识的学习都仅限于书本中的理论知识，且相关的实践操作都主要是在老师指导下完成，通过这次课题的研究，学生可以自主研究，从初期的资料查阅到后期的实际操作，都是由自己一个人完成的，这样不仅可以将以往所学到的知识运用到实践操作中，而且还可以提高我们动手的能力。
第二章 系统的方案设计
2.1课题研究内容和方案
自我国改革开放以来，社会经济迅猛发展，人口密度越来越大，居住环境越来越高，人们不再满足于生活环境还停留在有地方可以住就行。那么规避火灾等危险的方法措施也越来越重要。室内火灾的监控主要是对烟雾等环境因素的监控。所以本次设计通过对烟雾的监测，对火灾进行监控、报警，有效避免火灾等危险的发生。
烟雾报警器就是先设定数值上限，然后通过采集所在地区产生的烟雾浓度和温度，并且最后高于设定数值上限达到报警功能的仪器。烟雾报警系统是由信号采集、A/D转换电路、单片机控制电路、报警电路几大部分组成的。
为了适应影院的安全准则，并且设计一个全球影院都可以应用参考的系统，所设计的烟雾报警器必须具备的功能是可以报警。当然了，本次烟雾报警系统是以STC89C52单片机为控制核心，通过MQ2烟雾传感器采集烟雾浓度构成的。整个系统分为了两部分，分别是硬件设计和软件设计。
2.2 总体设计方案
本次设计是由烟雾检测、AD转换、STC89C52单片机控制、报警四大部分构成。电路设计总框图如图2.1所示：
这个系统主要是通过STC89C52单片机为主要控制的。通过将烟雾传感器采集到的烟雾通过AD转换电路，转换成数字信号，然后经三极管放大调理，集电极输出接蜂鸣器。通过检测发出的烟雾状态信号，完成上述工作过程，如果数值超标，蜂鸣器就会自动报警；如果不超标，则蜂鸣器不工作。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2国内外研究概况 1
1.2研究意义 1
第二章 系统的方案设计 2
2.1课题研究内容和方案 2
2.2 总体设计方案 2
2.3主要元器件的选择 3
2.3.1烟雾传感器 3
2.3.1.1烟雾传感器的选型 3
2.3.1.2 MQ2烟雾传感器的简介 4
2.3.2 DS18B20温度传感器 6
2.3.3单片机的选择 7
第三章 硬件系统的设计 9
3.1 硬件模块的整体设计 9
3.2电源模块设计 9
3.3 烟雾报警模块的设计 9
3.3.1烟雾浓度采集电路 9
3.3.2报警模块电路 10
3.4 温度传感器(DS18B20)电路设计 11
3.5单片机电路设计 11
3.6 A/D转换电路设计 13
3.7 液晶显示电路 13
第四章 软件系统的设计 15
4.1 主程序设计的流程图 15
4.2 LabVIEW前面板 15
4.3 LabVIEW程序框图 16
4.4 仿真设计 18
第五章 调试 20
5.1硬件调试 20
5.2软件调试 21
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
附录A原理图 2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
6
附录B仿真图 26
附录C硬件电路焊接图 26
附录D元器件清单 27
附录E单片机程序 27 第一章 绪论
1.1课题研究背景
随着社会的迅猛发展，人们在平常生活中的生计能力和经济水平也随着社会的发展渐渐提高，为了提高生活品质，人们不再拘泥于交通、居家等地方，在平时生活中，火灾、煤气中毒等日常安全隐患依然存在，为了保证人身安全以及财产安全，人们对安全越来越重视。这时智能化就进入了人们的日常生活中，进入了智能化的新时代。人们在这方面研究越多，带给社会的利益也就越大。所以随着烟雾报警技术的研究和完善，烟雾报警装置逐渐成为社会的必需品。目前国外发达国家在烟雾报警行列已经逐渐形成为一个完善的安全保障行业。比如现在比较普遍的声光报警器，它能应对一些突发状况，保护社会公共财产。
1.2国内外研究概况
全球很多国家研发烟雾传感器是从20世纪初开始，而且烟雾传感器地研发技术也发展的非常快；这其中有两方面的因素，其一是因为传感器市场的开拓受到了国家的重视，并帮助它发展；其二是因为当今社会人们的安全意识有了很大的提升，提高了对生活环境的要求。根据调查结果看，美国在1996年~2002年这近10年期间，烟雾传感器的年均增长率为27％~30％[1]。当然伴随着传感器制作水平的提高，传感器也开始向小型化发展，并做成集成块模式，烟雾检测仪器安全性也越来越高，也更有利于携带。
我们国家在建国20年后才开始研究制造，虽然起步晚，但发展很快。而且烟雾报警器的型号多、品种齐全，产品是从单一到各种类型应有尽有，数量也在不断增加。并且在引进国外先进工艺技术的基础上进行研究和改良，研发出拥有自己的特色产品。而且我国研发的传感器在稳定性上也有很大提高。
1.3研究意义
（1）对于社会的目的和意义：当今世界每个国家都致力于研究和开发能够预防火灾的方法和设备。比如通过互联网来建立智能火灾检测系统，提高系统的检测率和可靠性。这对现代的安全防范工作有着很大的现实意义。
（2）对于学生的目的和意义：要想完成课题设计，学生需要查找相关资料，这样不仅可以了解其他的知识，还强化了之前所学内容。对学生而言，专业知识的学习都仅限于书本中的理论知识，且相关的实践操作都主要是在老师指导下完成，通过这次课题的研究，学生可以自主研究，从初期的资料查阅到后期的实际操作，都是由自己一个人完成的，这样不仅可以将以往所学到的知识运用到实践操作中，而且还可以提高我们动手的能力。
第二章 系统的方案设计
2.1课题研究内容和方案
自我国改革开放以来，社会经济迅猛发展，人口密度越来越大，居住环境越来越高，人们不再满足于生活环境还停留在有地方可以住就行。那么规避火灾等危险的方法措施也越来越重要。室内火灾的监控主要是对烟雾等环境因素的监控。所以本次设计通过对烟雾的监测，对火灾进行监控、报警，有效避免火灾等危险的发生。
烟雾报警器就是先设定数值上限，然后通过采集所在地区产生的烟雾浓度和温度，并且最后高于设定数值上限达到报警功能的仪器。烟雾报警系统是由信号采集、A/D转换电路、单片机控制电路、报警电路几大部分组成的。
为了适应影院的安全准则，并且设计一个全球影院都可以应用参考的系统，所设计的烟雾报警器必须具备的功能是可以报警。当然了，本次烟雾报警系统是以STC89C52单片机为控制核心，通过MQ2烟雾传感器采集烟雾浓度构成的。整个系统分为了两部分，分别是硬件设计和软件设计。
2.2 总体设计方案
本次设计是由烟雾检测、AD转换、STC89C52单片机控制、报警四大部分构成。电路设计总框图如图2.1所示：
这个系统主要是通过STC89C52单片机为主要控制的。通过将烟雾传感器采集到的烟雾通过AD转换电路，转换成数字信号，然后经三极管放大调理，集电极输出接蜂鸣器。通过检测发出的烟雾状态信号，完成上述工作过程，如果数值超标，蜂鸣器就会自动报警；如果不超标，则蜂鸣器不工作。
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