烟雾检测报警系统的设计
目录
一、引言 1
二、火灾报警系统的设计方案 1
（一）设计目的 1
（二）设计要求 1
（三）设计方案 2
三、系统的硬件设计 2
（一）主控电路 2
1．时钟电路 3
2．复位电路 4
（二）烟雾检测电路 4
（三）液晶显示电路 5
（四）声光报警电路 5
1．灯光报警电路 6
2．声音报警电路 6
（五）温度采集电路 6
（六）按键电路 7
四、系统的软件设计 7
（一）主函数设计 7
（二）子函数设计 8
1．液晶显示函数 9
2．温度传感函数 9
五、火灾报警器的调试 10
六、结论和展望 12
致 谢 12
参考文献 13
附录 15
附录1 原理图 15
附录2 PCB图 16
附录3 元器件清单 17
附录4 源程序 18
附录5 实物图 18
一、引言
火灾是最常见的自然灾害之一，在日常生活中，时刻威胁着人们的生命和财产安全，在我们国家，随着经济的快速发展，人们的生活水平提高，城市中的居民建筑、商务高层等越来越多。另外，建筑物中玻璃制品、塑料制品等的大量使用也使火灾发生时的求助变得越来越困难，火灾发生的几率大大增加，造成的损失也越来越多。火灾的监控、预测和及时的报警就显得尤为重要，对于火灾的报警系统也提出了非常高的要求。
在正常情况下，火灾的发生时常伴随着火焰、烟雾、气体等，一般的火灾 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
报警器只是具有简单的温度检测功能，在复杂的环境下，有的火灾发生场所出现了温度不高，但烟雾和有害气体的浓度很高，对该环境中人员的生命安全造成了更大的危害，基于上面的特点，烟雾检测报警系统便应运而生。
本文设计了一个基于51单片机的烟雾检测报警器，该报警器使用方便，结构简单，能运用于各式各样的建筑中，包括商场、酒店、图书馆等等。在完成该设计的过程中，查阅了一些关于单片机的书籍，共分为硬件和软件两个部分，硬件上主要由主控电路、空气混浊电路、温度检测、声光报警、按键和屏显这六部分组成。这个烟雾报警器弥补了市场上大部分报警器只能检测温度这一功能，它加入了烟雾值的检测，能利用两个传感器同时检测温度和烟雾，只要一个值超过了设定的阀值，便会进行声光报警。这一设计的完成，希望能运用到生活中，为大家打造一个安全，稳定的生活环境。
二、火灾报警系统的设计方案
（一）设计目的
该火灾报警器，用于对空间中空气的混浊浓度以及室内温度进行检测，检测结果传送给单片微机，并控制对应的报警装置。时时的空气混浊值和室内温度通由液晶屏显示，我们也可以使用按键设定阈值。
该设计的主要需要的完成的工作有：
(1)硬件：主控器和传感器的选择，液晶显示屏的选择，模数转换设计，声光报警电路的设计。
（2）软件：系统程序的编写。
（3）系统的调试与总结：在软件和硬件都完成以后，要对系统进行综合的调试和模拟，分析系统的可靠程度以及它的优缺点并调整它的不足。
（二）设计要求
（1）系统的主要功能有：
1.空气混浊度检测：为了提高火灾报警的精度和速度，火灾报警系统需要选用灵敏的传感器，准确的搭建烟雾信号转换电路，合理的编写烟雾信号转换程序。
2.声光报警：当室内空气过于、温度异常等情况发生时，系统要进行灯光报警。当空气混浊程度和温度值超过设定值时，蜂鸣器报警。
(2)系统的技术要求：
1. 小体积：火灾报警系统体积要小，便于安装；
2.低功耗：因为系统需要保持常开状态因此功耗要低
3.高可靠:由于现实生活中的不确定情况可能存在于系统的工作中，为了保证系统长时间可靠的工作，减少误报的次数，所以系统选用两个指示灯，分别指示烟雾和温度不同的状态。
（三）设计方案
本设计主要由烟雾检测模块、温度采集模块、液晶显示模块和声光报警模块等组成，系统的结构如图2.1所示。
图2.1烟雾报警系统结构图
三、系统的硬件设计
（一）主控电路
STC89C51具有强大的读取和存储功能，不仅价格低廉，而且应用广泛，被广泛应用于工业机械、医疗机械和航空航天等科技领域，生活中的电子产品和家用电器更是处处用到此单片机。
它是一种低功耗、高性能的控制器，片内含8K Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。它具有以下功能：8kROM，512 字节RAM，32个并行I/O口，看门狗，可以外扩EEPROM，MAX810复位电路，两个16位定时器/计数器，两路外部中断结构，它的主要功能如表1所示，封装如图3.1所示。
表1 STC89C51主要功能
兼容MCS51指令系统
4K可反复擦写1000次Flash ROM
32个双向I/O口
256x8 bit内部RAM
2个16位可编程定时器/计数器
时钟频率4MHz-8MHz.
共6个中断源（2个串行中断、2个外部中断源、2个读写中断口线）
可编程UART串行通道
低功耗空闲和掉电模式
软件设置睡眠和唤醒功能
图3.1 STC89C51 DIP封装图
单片机STC89C51共有40个引脚，其中有P0~P3 4个8位I/O口共32引脚，另有两根电源引脚，两根时钟引脚，一根复位引脚等，主要引脚功能如表2所示。
表2 单片机主要引脚功能表
Pin40
电源输入
Pin20
接地线
Pin19
片内振荡电路的输入端
Pin18
片内振荡电路的输出端
图3.5 液晶显示电路设计
（四）声光报警电路
1．灯光报警电路
LED是发光二极管，在该报警系统中起到了灯光提示的作用，当温度超过设定的阀值时，则红色LED灯亮；当烟雾浓度超过设定的阀值时，黄色LED灯亮。灯光报警电路如图3.6所示。由于不同颜色的LED所需要的亮度不同，故采用不同的电阻，为了合适的亮度，红色的LED采用2.2k的电阻，黄色的LED采用1k的电阻。
一、引言 1
二、火灾报警系统的设计方案 1
（一）设计目的 1
（二）设计要求 1
（三）设计方案 2
三、系统的硬件设计 2
（一）主控电路 2
1．时钟电路 3
2．复位电路 4
（二）烟雾检测电路 4
（三）液晶显示电路 5
（四）声光报警电路 5
1．灯光报警电路 6
2．声音报警电路 6
（五）温度采集电路 6
（六）按键电路 7
四、系统的软件设计 7
（一）主函数设计 7
（二）子函数设计 8
1．液晶显示函数 9
2．温度传感函数 9
五、火灾报警器的调试 10
六、结论和展望 12
致 谢 12
参考文献 13
附录 15
附录1 原理图 15
附录2 PCB图 16
附录3 元器件清单 17
附录4 源程序 18
附录5 实物图 18
一、引言
火灾是最常见的自然灾害之一，在日常生活中，时刻威胁着人们的生命和财产安全，在我们国家，随着经济的快速发展，人们的生活水平提高，城市中的居民建筑、商务高层等越来越多。另外，建筑物中玻璃制品、塑料制品等的大量使用也使火灾发生时的求助变得越来越困难，火灾发生的几率大大增加，造成的损失也越来越多。火灾的监控、预测和及时的报警就显得尤为重要，对于火灾的报警系统也提出了非常高的要求。
在正常情况下，火灾的发生时常伴随着火焰、烟雾、气体等，一般的火灾 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
报警器只是具有简单的温度检测功能，在复杂的环境下，有的火灾发生场所出现了温度不高，但烟雾和有害气体的浓度很高，对该环境中人员的生命安全造成了更大的危害，基于上面的特点，烟雾检测报警系统便应运而生。
本文设计了一个基于51单片机的烟雾检测报警器，该报警器使用方便，结构简单，能运用于各式各样的建筑中，包括商场、酒店、图书馆等等。在完成该设计的过程中，查阅了一些关于单片机的书籍，共分为硬件和软件两个部分，硬件上主要由主控电路、空气混浊电路、温度检测、声光报警、按键和屏显这六部分组成。这个烟雾报警器弥补了市场上大部分报警器只能检测温度这一功能，它加入了烟雾值的检测，能利用两个传感器同时检测温度和烟雾，只要一个值超过了设定的阀值，便会进行声光报警。这一设计的完成，希望能运用到生活中，为大家打造一个安全，稳定的生活环境。
二、火灾报警系统的设计方案
（一）设计目的
该火灾报警器，用于对空间中空气的混浊浓度以及室内温度进行检测，检测结果传送给单片微机，并控制对应的报警装置。时时的空气混浊值和室内温度通由液晶屏显示，我们也可以使用按键设定阈值。
该设计的主要需要的完成的工作有：
(1)硬件：主控器和传感器的选择，液晶显示屏的选择，模数转换设计，声光报警电路的设计。
（2）软件：系统程序的编写。
（3）系统的调试与总结：在软件和硬件都完成以后，要对系统进行综合的调试和模拟，分析系统的可靠程度以及它的优缺点并调整它的不足。
（二）设计要求
（1）系统的主要功能有：
1.空气混浊度检测：为了提高火灾报警的精度和速度，火灾报警系统需要选用灵敏的传感器，准确的搭建烟雾信号转换电路，合理的编写烟雾信号转换程序。
2.声光报警：当室内空气过于、温度异常等情况发生时，系统要进行灯光报警。当空气混浊程度和温度值超过设定值时，蜂鸣器报警。
(2)系统的技术要求：
1. 小体积：火灾报警系统体积要小，便于安装；
2.低功耗：因为系统需要保持常开状态因此功耗要低
3.高可靠:由于现实生活中的不确定情况可能存在于系统的工作中，为了保证系统长时间可靠的工作，减少误报的次数，所以系统选用两个指示灯，分别指示烟雾和温度不同的状态。
（三）设计方案
本设计主要由烟雾检测模块、温度采集模块、液晶显示模块和声光报警模块等组成，系统的结构如图2.1所示。
图2.1烟雾报警系统结构图
三、系统的硬件设计
（一）主控电路
STC89C51具有强大的读取和存储功能，不仅价格低廉，而且应用广泛，被广泛应用于工业机械、医疗机械和航空航天等科技领域，生活中的电子产品和家用电器更是处处用到此单片机。
它是一种低功耗、高性能的控制器，片内含8K Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器。它具有以下功能：8kROM，512 字节RAM，32个并行I/O口，看门狗，可以外扩EEPROM，MAX810复位电路，两个16位定时器/计数器，两路外部中断结构，它的主要功能如表1所示，封装如图3.1所示。
表1 STC89C51主要功能
兼容MCS51指令系统
4K可反复擦写1000次Flash ROM
32个双向I/O口
256x8 bit内部RAM
2个16位可编程定时器/计数器
时钟频率4MHz-8MHz.
共6个中断源（2个串行中断、2个外部中断源、2个读写中断口线）
可编程UART串行通道
低功耗空闲和掉电模式
软件设置睡眠和唤醒功能
图3.1 STC89C51 DIP封装图
单片机STC89C51共有40个引脚，其中有P0~P3 4个8位I/O口共32引脚，另有两根电源引脚，两根时钟引脚，一根复位引脚等，主要引脚功能如表2所示。
表2 单片机主要引脚功能表
Pin40
电源输入
Pin20
接地线
Pin19
片内振荡电路的输入端
Pin18
片内振荡电路的输出端
图3.5 液晶显示电路设计
（四）声光报警电路
1．灯光报警电路
LED是发光二极管，在该报警系统中起到了灯光提示的作用，当温度超过设定的阀值时，则红色LED灯亮；当烟雾浓度超过设定的阀值时，黄色LED灯亮。灯光报警电路如图3.6所示。由于不同颜色的LED所需要的亮度不同，故采用不同的电阻，为了合适的亮度，红色的LED采用2.2k的电阻，黄色的LED采用1k的电阻。
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