仓库安全防火报警系统的设计与实现
目录
引言 1
一、 系统总体设计 2
（一） 系统要求 2
（二）总体设计 2
（三）器件选择 2
1、控制芯片选择 2
2、烟雾传感器选择 3
3、温度传感器选择 3
4、液晶显示器选择 3
二、 系统硬件设计 3
（一） 主控模块设计 3
1、STC89C51单片机简介 3
2、主控电路设计 4
（二）液晶显示模块设计 6
1、LCD1602简介 6
2、液晶显示模块电路设计 6
（三） 烟雾传感模块设计 7
1、ADC0809芯片简介 7
2、烟雾传感模块电路设计 8
（四） 声光报警模块电路设计 9
1、灯光提示电路 9
2、声音报警电路 10
（五） 温度采集模块设计 10
1、DS18B20简介 10
2、 温度检测电路设计 11
（六） 按键电路 11
三、 系统软件设计 12
（一）系统主程序流程图 12
（二）DS18B20程序流程图 14
四、 系统调试 15
（一）系统软件仿真 15
（二）实物调试 16
总结 19
致谢 20
参考文献 21
附录1：系统原理图 22
附录2：PCB图 23
附录3：实物图 24
附录4： 源程序 25
引言
当今世界，随着经济的不断发展以及各种可燃材料的不断开发使用，火灾的发生几率也随之大幅上升。不论是居民日常生活，还是厂矿的大批量生产，一旦发生火灾，对人身安全以及财产安全都造成了难以挽回的损失。尤其是在人员密集、可燃物密集的公共场所，如商场、办公楼、娱乐场所，其安全出口少而小，当发生火情时将直接威胁众多生命安全。在易燃易爆或者其他生产车间内亦是如此，一旦发生火情，由于货物堆积多难以转移，将为人类造成巨大金额的经济损失，甚至威胁人员安
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
种可燃材料的不断开发使用，火灾的发生几率也随之大幅上升。不论是居民日常生活，还是厂矿的大批量生产，一旦发生火灾，对人身安全以及财产安全都造成了难以挽回的损失。尤其是在人员密集、可燃物密集的公共场所，如商场、办公楼、娱乐场所，其安全出口少而小，当发生火情时将直接威胁众多生命安全。在易燃易爆或者其他生产车间内亦是如此，一旦发生火情，由于货物堆积多难以转移，将为人类造成巨大金额的经济损失，甚至威胁人员安全。所以及时的安装火灾报警系统可以在火势并没有大幅蔓延之前迅速告知人员，然后采取有效的灭火方式来避免更多的损失。我们知道在火情发生时，火源也会发出一系列的信号，比如烟雾、温度、光照等，因此我们可以根据这些信号来实时检测火情的发展。所以，无论是小家生活，还是大家生产，火灾报警系统都具有十分重大的实际意义。
在我国的实际生活中，一直到了20世纪70年代才开始研发售卖使用火灾报警器，到了80年代也大都模仿国外产品的设计制作，并没有研制出自主知识产权的核心技术。随着改革开放，国内外技术的进一步交流，我国的火灾报警器在90年代得到了大幅进步。到了今天，我国市场上的火灾报警器相当一部分都是出自国产，功能和性价比等各方面都有所提升。
本次毕设中我设计了一个基于单片机的仓库火灾报警器，主要监测仓库内的温度以及烟雾浓度，可以使用按键设置好上下限值，当温度或是浓度超出限值则蜂鸣器报警且LED亮起。它的控制芯片为STC89C51，并使用MQ-2传感器采集仓库内烟雾信号，使用DS18B20传感器采集温度信号，使用ADC0809数模转换芯片进行数模转换，显示器使用LCD1602液晶显示器，选择好了硬件之后对电路进行设计焊接。并使用Keil以及Protels进行软件仿真。完成了硬件的焊接以及软件的仿真之后又对系统进行了调试，并且查阅资料分析相关的发展前景。
一、 系统总体设计
（一） 系统要求
本次系统计划实现的预期功能如下：
火情探测功能：本系统应可以及时准确的探测到即将发生或者刚开始发生的火情，如温度过高，或是烟雾浓度上升；
报警功能：在检测到的温度或是烟雾浓度超过上升设定限值时，对应LED灯应及时亮起并且蜂鸣器立即鸣叫报警；
其他技术要求：在满足功能的同时应尽量易于编程，操作简便，体积小，功耗低，可靠性强。
（二）总体设计
本系统的输入模块有按键模块，传感模块，输出模块有显示模块，报警模块。具体组成结构如图1所示：
图1 系统结构组成
（三）器件选择
1、控制芯片选择
STC89C51单片机是高性能、低功耗的8位微处理控制器。STC89C51工作电压在3.5～5.5V，拥有8K字节的闪存，SRAM 512个字节，5K具有EEPROM功能可以保存数据不丢失，多个定时计数器，抗干扰能力强，速度快。故我们将本系统的控制芯片选取为STC89C51。
2、烟雾传感器选择
MQ-2传感器一般用来检测混有氢气的混合可燃气体，在通电60S左右之后即可进入稳定测量状态，测量温度范围较广，且灵敏度较高，可以快速响应以及恢复，稳定性较好，寿命较长，对所搭载的硬件驱动电路要求低，其他因素如水蒸气对其干扰较小。故本系统我们采用MQ-2烟雾传感器。
3、温度传感器选择
DS18B20温度数字传感器仅需要一条总线与单片机连接，无需其他外围元件，工作电压+3.0V~+5.5V,可测温度范围-55~+125℃，并且耐磨耐碰撞，体积小，精度高，功能多，总线标准，使用便捷，高可靠性，高安全性，所以我们采用DS18B20温度传感器。
4、液晶显示器选择
1602字符型液晶显示器，内部配置专用的字符转换码，可以显示大小写字母以及阿拉伯数字等。每个点阵可以显示一个字符，且每两位之间有一个点距的距离，行和列都是如此，利用这个原理液晶显示器才可以显示图形。鉴于其图像清晰，亮度高，功耗低，我在本系统中采用了LCD1602.
二、 系统硬件设计
（一） 主控模块设计
1、STC89C51单片机简介
STC89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。 标准功能：4k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位 定时器/
引言 1
一、 系统总体设计 2
（一） 系统要求 2
（二）总体设计 2
（三）器件选择 2
1、控制芯片选择 2
2、烟雾传感器选择 3
3、温度传感器选择 3
4、液晶显示器选择 3
二、 系统硬件设计 3
（一） 主控模块设计 3
1、STC89C51单片机简介 3
2、主控电路设计 4
（二）液晶显示模块设计 6
1、LCD1602简介 6
2、液晶显示模块电路设计 6
（三） 烟雾传感模块设计 7
1、ADC0809芯片简介 7
2、烟雾传感模块电路设计 8
（四） 声光报警模块电路设计 9
1、灯光提示电路 9
2、声音报警电路 10
（五） 温度采集模块设计 10
1、DS18B20简介 10
2、 温度检测电路设计 11
（六） 按键电路 11
三、 系统软件设计 12
（一）系统主程序流程图 12
（二）DS18B20程序流程图 14
四、 系统调试 15
（一）系统软件仿真 15
（二）实物调试 16
总结 19
致谢 20
参考文献 21
附录1：系统原理图 22
附录2：PCB图 23
附录3：实物图 24
附录4： 源程序 25
引言
当今世界，随着经济的不断发展以及各种可燃材料的不断开发使用，火灾的发生几率也随之大幅上升。不论是居民日常生活，还是厂矿的大批量生产，一旦发生火灾，对人身安全以及财产安全都造成了难以挽回的损失。尤其是在人员密集、可燃物密集的公共场所，如商场、办公楼、娱乐场所，其安全出口少而小，当发生火情时将直接威胁众多生命安全。在易燃易爆或者其他生产车间内亦是如此，一旦发生火情，由于货物堆积多难以转移，将为人类造成巨大金额的经济损失，甚至威胁人员安
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
种可燃材料的不断开发使用，火灾的发生几率也随之大幅上升。不论是居民日常生活，还是厂矿的大批量生产，一旦发生火灾，对人身安全以及财产安全都造成了难以挽回的损失。尤其是在人员密集、可燃物密集的公共场所，如商场、办公楼、娱乐场所，其安全出口少而小，当发生火情时将直接威胁众多生命安全。在易燃易爆或者其他生产车间内亦是如此，一旦发生火情，由于货物堆积多难以转移，将为人类造成巨大金额的经济损失，甚至威胁人员安全。所以及时的安装火灾报警系统可以在火势并没有大幅蔓延之前迅速告知人员，然后采取有效的灭火方式来避免更多的损失。我们知道在火情发生时，火源也会发出一系列的信号，比如烟雾、温度、光照等，因此我们可以根据这些信号来实时检测火情的发展。所以，无论是小家生活，还是大家生产，火灾报警系统都具有十分重大的实际意义。
在我国的实际生活中，一直到了20世纪70年代才开始研发售卖使用火灾报警器，到了80年代也大都模仿国外产品的设计制作，并没有研制出自主知识产权的核心技术。随着改革开放，国内外技术的进一步交流，我国的火灾报警器在90年代得到了大幅进步。到了今天，我国市场上的火灾报警器相当一部分都是出自国产，功能和性价比等各方面都有所提升。
本次毕设中我设计了一个基于单片机的仓库火灾报警器，主要监测仓库内的温度以及烟雾浓度，可以使用按键设置好上下限值，当温度或是浓度超出限值则蜂鸣器报警且LED亮起。它的控制芯片为STC89C51，并使用MQ-2传感器采集仓库内烟雾信号，使用DS18B20传感器采集温度信号，使用ADC0809数模转换芯片进行数模转换，显示器使用LCD1602液晶显示器，选择好了硬件之后对电路进行设计焊接。并使用Keil以及Protels进行软件仿真。完成了硬件的焊接以及软件的仿真之后又对系统进行了调试，并且查阅资料分析相关的发展前景。
一、 系统总体设计
（一） 系统要求
本次系统计划实现的预期功能如下：
火情探测功能：本系统应可以及时准确的探测到即将发生或者刚开始发生的火情，如温度过高，或是烟雾浓度上升；
报警功能：在检测到的温度或是烟雾浓度超过上升设定限值时，对应LED灯应及时亮起并且蜂鸣器立即鸣叫报警；
其他技术要求：在满足功能的同时应尽量易于编程，操作简便，体积小，功耗低，可靠性强。
（二）总体设计
本系统的输入模块有按键模块，传感模块，输出模块有显示模块，报警模块。具体组成结构如图1所示：
图1 系统结构组成
（三）器件选择
1、控制芯片选择
STC89C51单片机是高性能、低功耗的8位微处理控制器。STC89C51工作电压在3.5～5.5V，拥有8K字节的闪存，SRAM 512个字节，5K具有EEPROM功能可以保存数据不丢失，多个定时计数器，抗干扰能力强，速度快。故我们将本系统的控制芯片选取为STC89C51。
2、烟雾传感器选择
MQ-2传感器一般用来检测混有氢气的混合可燃气体，在通电60S左右之后即可进入稳定测量状态，测量温度范围较广，且灵敏度较高，可以快速响应以及恢复，稳定性较好，寿命较长，对所搭载的硬件驱动电路要求低，其他因素如水蒸气对其干扰较小。故本系统我们采用MQ-2烟雾传感器。
3、温度传感器选择
DS18B20温度数字传感器仅需要一条总线与单片机连接，无需其他外围元件，工作电压+3.0V~+5.5V,可测温度范围-55~+125℃，并且耐磨耐碰撞，体积小，精度高，功能多，总线标准，使用便捷，高可靠性，高安全性，所以我们采用DS18B20温度传感器。
4、液晶显示器选择
1602字符型液晶显示器，内部配置专用的字符转换码，可以显示大小写字母以及阿拉伯数字等。每个点阵可以显示一个字符，且每两位之间有一个点距的距离，行和列都是如此，利用这个原理液晶显示器才可以显示图形。鉴于其图像清晰，亮度高，功耗低，我在本系统中采用了LCD1602.
二、 系统硬件设计
（一） 主控模块设计
1、STC89C51单片机简介
STC89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。 标准功能：4k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位 定时器/
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