51单片机的火灾烟雾报警器【字数：11048】
摘 要课题为基于51单片机火灾烟雾报警器，处理器选择STC89C52控制器实现各个模块的连接，整个功能模块有包括按键输入、烟雾采集、报警、显示控制、WiFi通信以及主控制器。在火灾烟雾报警器系统中，主要对软硬件进行设计，硬件包括系统各个功能的原理图以及电路图，烟雾采集电路，温度采集电路，报警控制电路，搭配液晶显示屏显示系统相关数据，软件代码的设计需要完成温度采集、烟雾采集等功能，最终实现软件与硬件的结合。系统实时采集环境烟雾采集、温度采集，如果烟雾或者温度超过设置的报警值，系统操作蜂鸣器发出蜂鸣声，将烟雾浓度数据显示在液晶上，用户可以用按键输入数据，设置烟雾浓度以及温度报警数据，且带有掉电保存。烟雾检测选择MQ-2。温度采集选择DS18B20。选择C语言设计系统软件代码，C语言使用简单，编辑器选择Keil，进行代码编写、编译、执行，完成系统的功能，实现了功能运行。
目 录
1．前言 6
1.1 课题研究背景 6
1.2 研究内容 6
2. 系统社会影响 7
3. 系统方案设计 8
3.1 系统整体方案 8
3.2 主控制器方案 8
3.3 烟雾检测方案 9
3.4 显示方案 9
3.5 报警方案 9
3.6 温度采集方案 10
3.7 无线通信方案设计 10
4. 系统硬件设计 11
4.1 主控制器电路 11
4.2 烟雾检测电路 12
4.3 报警电路 12
4.4 显示电路 13
4.5 按键电路 14
4.6 温度采集电路 14
4.7 WiFi通信电路 15
5. 系统软件设计 16
5.1 软件整体设计 16
5.2 烟雾检测软件设计 17
5.3 液晶显示 18
5.4 WiFi无线软件设计 19
5.5 系统和手机组网设计 20
6.系统实现 21
6.1 实物组装 21
6.2 关键代码 22 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
7. 系统测试 26
7.1 软件测试 26
7.2 液晶显示上电测试 28
7.3 温度报警上电测试 29
7.4 烟雾报警上电测试 30
8．结论 32
参考文献 33
致 谢 34
附 录 36
1．前言
1.1 课题研究背景
由于现在国家经济以及百姓的生活质量逐渐上升，百姓的居家环境以及生活都在提高。另一方面，现在很多城市不断扩大，人口数量逐渐增加，外来人口数量也在不断增加，所以城市需要建设更多的住宅区，住宅区必备的设备就是家用电器等长期带电设备，而这种设备在方便大家生活的同时也会带来一些不安全因素，对大家的财产以及生命都造成了威胁。而在防火防盗事件中，能够造成这种事故发生的一般分为两大因素，一种是由于人的因素引起得到，比如偷盗等，一种是由于自然灾害发生的。所以，必须要有一种设备，可以避免这类现象的发生，对于防火、防盗得到提前告知，避免大家的财产损失、保护生命。
最早出现的是产品是采用机械式实现防盗功能，这种以机械式为方案的产品有很多问题，首先在使用上非常的复杂，再有就是安全方面也得不到保证。随后由于电子科技的不断进步，传感器技术得到发展，涌现出了很多电子科技产品，这些产品安全可靠，运行稳定，这种新起的产品通过传感器以及相关电路的设计，最终会实现防火防盗的功能。
1.2 研究内容
系统为单片机火灾烟雾报警系统，实现烟雾、温度采集，判断是是否有烟雾，进而获取环境中烟雾状态进行报警，如果检测到有人并且有烟雾进行报警。系统选择单片机进行控制，首先对相关文献进行分析，了解设计现状，对系统的功能进行架构设计，设计出系统整体方案，按照总分的结构对各个功能模块进行方案设计，选择最佳方案实现系统功能。方案确定后设计系统电路，对电路原理进行说明，按照电路连接方式进行软件代码设计，设计系统软件设计流程图，最终对系统进行调试，验证硬件以及软件的设计，完成系统设计。
2. 系统社会影响
单片机火灾烟雾报警系统在社会上的影响作用是巨大的，任何地方只要存在火灾隐患，就用得到火灾报警器，可以用于煤矿等存在瓦斯爆炸隐患的事企单位，也可以用于人流量居多的民营房屋。如果消防技术不达标，一旦发生火灾等险情，就会造成很大的事故，不仅群众的生命安全受到威胁，还会对民营经营户会产生巨大的损失，需要承担大笔财产损失的费用和消防处罚，口碑也会大打折扣。所以应安装联网型火灾探测报警器，就可以提前发现火情，及时止损。
单片机火灾烟雾报警系统对于改善环境也有着或多或少的作用。众所周知，火灾燃烧的物质会产生大量浓烟其中含有一氧化碳，二氧化碳和其他的有毒气体，如果是化工产品或一些有机化合物燃烧起来，则会产生更多的有害气体，对环境造成更严重的污染。不仅如此，消防人员在扑救火灾时，灭火器等材料也会对环境产生一定的污染。所以火灾烟雾报警器一旦发现火情进行报警，就可以减少火灾的扩散程度甚至避免火灾，从而减少了对环境的污染。一个报警器的作用或许微不足道，但全球各地无数个报警器加起来，就会让地球的环境更加美好。
单片机火灾烟雾报警系统对我国法律的完善和实施也具有一定的帮助。随着各类工业建筑建设的迅猛发展，对于火灾的防范越来越被人们所重视。国家消防法已经颁布和实施了相关的法律法规，对消防系统要求贯彻“预防为主，防消结合”的原则，那么火灾烟雾报警器的重要性就不言而喻了。
3. 系统方案设计
3.1 系统整体方案
课题为基于单片机火灾报警器，处理器选择STC89C52控制器实现各个模块的连接，整个功能模块有包括按键输入、烟雾采集、温度采集、报警、显示控制、WiFi通信以及主控制器。在火灾烟雾报警器系统中，主要对软硬件进行设计，硬件包括系统各个功能的原理图以及电路图，烟雾采集电路，温度采集电路，报警控制电路，搭配液晶显示屏显示系统相关数据，软件代码的设计需要完成温度采集、烟雾采集等功能，最终实现软件与硬件的结合。系统实时采集环境烟雾采集、温度采集，如果烟雾或者温度超过设置的报警值，系统操作蜂鸣器发出蜂鸣声，将烟雾浓度数据显示在液晶上，用户可以用按键输入数据，设置烟雾浓度以及温度报警数据，同时可以通过WiFi传输数据到手机，进行监控。系统框图如图3.1所示
图3.1 系统架构图
3.2 主控制器方案
单片机作为系统核心的控制器，是其他所有模块的连接枢纽，设计选用STC12C5A60S2。单片机内部有存储模块，内部的存储模块具有超长时间的存储能力，单片机软件设计时通过MCS51指令完成的，此指令标准在很多器件上都可以使用，通用性很强。这款单片机的能耗也很小，在低功耗方面表现优异，单片机内核是51内核，现在很多单片机都是使用此内核，单片机是最基础入门级8位单片机，在开发设计上也是最简单的，此款单片机内部可完成8K的代码量，如果代码量超过了8K，还可以设计外围代码存储方案，设计满足所有设计需要。单片机在设计出厂后做了加密处理，后期产品中使用后，不会被盗取设计文件，通过任何技术手段也无法进行解密。单片机的执行速度也很快，一般搭配的晶振是11.0592Mhz晶振，单片机的稳定性很强，在很多复杂场景下都可以稳定运行。此单片机最大优势就是成本方面，成本很低，这对于很多设计来说也是最重要的一点，所以这就是为什么在很多产品设计中可以看到它的声影。所以不管是从能耗还是价格等方面都有着很大的优势，运行稳定，性价比高，价格相对便宜，且功耗低，加密性强，此外在系统核心模块的选择上采用STC系列能够有效提高系统的工作效率，能够在工作状态下进行在线运行，让系统工作更加便捷。
目 录
1．前言 6
1.1 课题研究背景 6
1.2 研究内容 6
2. 系统社会影响 7
3. 系统方案设计 8
3.1 系统整体方案 8
3.2 主控制器方案 8
3.3 烟雾检测方案 9
3.4 显示方案 9
3.5 报警方案 9
3.6 温度采集方案 10
3.7 无线通信方案设计 10
4. 系统硬件设计 11
4.1 主控制器电路 11
4.2 烟雾检测电路 12
4.3 报警电路 12
4.4 显示电路 13
4.5 按键电路 14
4.6 温度采集电路 14
4.7 WiFi通信电路 15
5. 系统软件设计 16
5.1 软件整体设计 16
5.2 烟雾检测软件设计 17
5.3 液晶显示 18
5.4 WiFi无线软件设计 19
5.5 系统和手机组网设计 20
6.系统实现 21
6.1 实物组装 21
6.2 关键代码 22 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
7. 系统测试 26
7.1 软件测试 26
7.2 液晶显示上电测试 28
7.3 温度报警上电测试 29
7.4 烟雾报警上电测试 30
8．结论 32
参考文献 33
致 谢 34
附 录 36
1．前言
1.1 课题研究背景
由于现在国家经济以及百姓的生活质量逐渐上升，百姓的居家环境以及生活都在提高。另一方面，现在很多城市不断扩大，人口数量逐渐增加，外来人口数量也在不断增加，所以城市需要建设更多的住宅区，住宅区必备的设备就是家用电器等长期带电设备，而这种设备在方便大家生活的同时也会带来一些不安全因素，对大家的财产以及生命都造成了威胁。而在防火防盗事件中，能够造成这种事故发生的一般分为两大因素，一种是由于人的因素引起得到，比如偷盗等，一种是由于自然灾害发生的。所以，必须要有一种设备，可以避免这类现象的发生，对于防火、防盗得到提前告知，避免大家的财产损失、保护生命。
最早出现的是产品是采用机械式实现防盗功能，这种以机械式为方案的产品有很多问题，首先在使用上非常的复杂，再有就是安全方面也得不到保证。随后由于电子科技的不断进步，传感器技术得到发展，涌现出了很多电子科技产品，这些产品安全可靠，运行稳定，这种新起的产品通过传感器以及相关电路的设计，最终会实现防火防盗的功能。
1.2 研究内容
系统为单片机火灾烟雾报警系统，实现烟雾、温度采集，判断是是否有烟雾，进而获取环境中烟雾状态进行报警，如果检测到有人并且有烟雾进行报警。系统选择单片机进行控制，首先对相关文献进行分析，了解设计现状，对系统的功能进行架构设计，设计出系统整体方案，按照总分的结构对各个功能模块进行方案设计，选择最佳方案实现系统功能。方案确定后设计系统电路，对电路原理进行说明，按照电路连接方式进行软件代码设计，设计系统软件设计流程图，最终对系统进行调试，验证硬件以及软件的设计，完成系统设计。
2. 系统社会影响
单片机火灾烟雾报警系统在社会上的影响作用是巨大的，任何地方只要存在火灾隐患，就用得到火灾报警器，可以用于煤矿等存在瓦斯爆炸隐患的事企单位，也可以用于人流量居多的民营房屋。如果消防技术不达标，一旦发生火灾等险情，就会造成很大的事故，不仅群众的生命安全受到威胁，还会对民营经营户会产生巨大的损失，需要承担大笔财产损失的费用和消防处罚，口碑也会大打折扣。所以应安装联网型火灾探测报警器，就可以提前发现火情，及时止损。
单片机火灾烟雾报警系统对于改善环境也有着或多或少的作用。众所周知，火灾燃烧的物质会产生大量浓烟其中含有一氧化碳，二氧化碳和其他的有毒气体，如果是化工产品或一些有机化合物燃烧起来，则会产生更多的有害气体，对环境造成更严重的污染。不仅如此，消防人员在扑救火灾时，灭火器等材料也会对环境产生一定的污染。所以火灾烟雾报警器一旦发现火情进行报警，就可以减少火灾的扩散程度甚至避免火灾，从而减少了对环境的污染。一个报警器的作用或许微不足道，但全球各地无数个报警器加起来，就会让地球的环境更加美好。
单片机火灾烟雾报警系统对我国法律的完善和实施也具有一定的帮助。随着各类工业建筑建设的迅猛发展，对于火灾的防范越来越被人们所重视。国家消防法已经颁布和实施了相关的法律法规，对消防系统要求贯彻“预防为主，防消结合”的原则，那么火灾烟雾报警器的重要性就不言而喻了。
3. 系统方案设计
3.1 系统整体方案
课题为基于单片机火灾报警器，处理器选择STC89C52控制器实现各个模块的连接，整个功能模块有包括按键输入、烟雾采集、温度采集、报警、显示控制、WiFi通信以及主控制器。在火灾烟雾报警器系统中，主要对软硬件进行设计，硬件包括系统各个功能的原理图以及电路图，烟雾采集电路，温度采集电路，报警控制电路，搭配液晶显示屏显示系统相关数据，软件代码的设计需要完成温度采集、烟雾采集等功能，最终实现软件与硬件的结合。系统实时采集环境烟雾采集、温度采集，如果烟雾或者温度超过设置的报警值，系统操作蜂鸣器发出蜂鸣声，将烟雾浓度数据显示在液晶上，用户可以用按键输入数据，设置烟雾浓度以及温度报警数据，同时可以通过WiFi传输数据到手机，进行监控。系统框图如图3.1所示
图3.1 系统架构图
3.2 主控制器方案
单片机作为系统核心的控制器，是其他所有模块的连接枢纽，设计选用STC12C5A60S2。单片机内部有存储模块，内部的存储模块具有超长时间的存储能力，单片机软件设计时通过MCS51指令完成的，此指令标准在很多器件上都可以使用，通用性很强。这款单片机的能耗也很小，在低功耗方面表现优异，单片机内核是51内核，现在很多单片机都是使用此内核，单片机是最基础入门级8位单片机，在开发设计上也是最简单的，此款单片机内部可完成8K的代码量，如果代码量超过了8K，还可以设计外围代码存储方案，设计满足所有设计需要。单片机在设计出厂后做了加密处理，后期产品中使用后，不会被盗取设计文件，通过任何技术手段也无法进行解密。单片机的执行速度也很快，一般搭配的晶振是11.0592Mhz晶振，单片机的稳定性很强，在很多复杂场景下都可以稳定运行。此单片机最大优势就是成本方面，成本很低，这对于很多设计来说也是最重要的一点，所以这就是为什么在很多产品设计中可以看到它的声影。所以不管是从能耗还是价格等方面都有着很大的优势，运行稳定，性价比高，价格相对便宜，且功耗低，加密性强，此外在系统核心模块的选择上采用STC系列能够有效提高系统的工作效率，能够在工作状态下进行在线运行，让系统工作更加便捷。
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