单片机的火灾监控系统设计
日期： 2016年10月8日 【】随着科技单片机技术的飞速发展，人民的生活水平持续走高，城市中各类高楼大厦如雨后春笋拔地而起，现代建筑物电器设备繁多，且建造密集，所以一旦发生火灾那么造成损失将是不可估量的，所以在如何解决这样的情况，及时在火灾早期发现并扑灭，是值得研究探讨的事儿，本设计就是基于这样的需求设计的，基于单片机的火灾监控系统设计，本设计中就是采用烟雾传感器和单片机以及模数转换器等外部辅助元器件配合的组合，利用单片机技术配合模数转换技术以及液晶显示技术和传感器技术构建这一款基于单片机的烟雾报警器设计，设计以STC89C52RC单片机作为主控单片机，利用烟雾浓度传感器和模数转换器，配合LCD1602液晶显示屏以及蜂鸣器和按键控制部分和继电器控制部分以及系统电源来完成电梯火警自动报警控制设计所需的功能任务。设计了一款符合实际需求的电梯火警自动报警控制设计，其性能稳定，价格合适，有一定的市场前景。开发者先搭建protues硬件电路，再利用软件编写程序，最后用protues进行收尾。
目录
引言 1
一、本论文研究主要内容 2
二、系统总体方案设计 3
（一）系统功能简介 3
（二）系统方案设计 3
（三）系统方案总结 4
三、系统硬件电路设计 5
（一）单片机最小系统电路设计 5
（二）烟雾浓度采集电路设计 7
（三）继电器控制电路设计 8
（四）液晶显示电路设计 8
（五）蜂鸣器电路设计 9
四、系统软件设计 9
（一）主程序设计 9
（二） ADC0809程序设计 10
（三）显示模块程序设计 11
（四）警报程序设计 12
五、调试与仿真结果分析 13
结论 15
致谢 16
参考文献 17
附录1 系统protues仿真图 18
附录2 系统程序 19
引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
随着社会的不断发展，人们的收入也在不断的提高。社会治安也变得复杂起来，对住宅的安全部分成为社会或家庭不容忽视的环节,随着传感器技术的发展，网络技术的飞速发展，控制技术和通信技术，我们的家庭公寓，现代化的管理，为提升家庭住宅生活保障的提供了条件,当你在晚上熟睡时，或者只有老人孩子在家的情况下，我们必须保证自己家人和财产的安全。在传统的防盗器械中，有防盗门、防盗窗等，但这些传统的防盗器械有不少的弊端，比如发生不符合防火要求，火灾时会影响救援等一系列不利因素。这时新一代的防盗系统就出现了，并受到了国家的重视。现在小区的安全防范建设由国家建设部统一制定标准，是小区必备的项目之一。
本设计利用单片机结合传感器以及驱动部件和报警电路以及通信电路构成一款使用的智能电梯火警自动报警控制设计，再利用按键和液晶构成良好的人机交互界面，设计一款符合人性化智能化的消防泵，提高此类产品的品质以及丰富其产品的种类，对安防类电子产品的设计有则一定的正面影响，同时也通过这个设计提高了设计者本身的专业技能。
一、本论文研究主要内容
本设计主要内容有：
（1）了解烟雾传感器的基本设计原理；
（2）设计烟雾传感器采集方式；
（3）设计模数转换程序；
（4）研究报警以及控制功能的实现；
（5）了解51单片机的使用并学会编写其程序。
（6）使用protues软件进行设计功能仿真。
二、系统总体方案设计
（一）系统功能简介
我做的这个设计在功能上实现了，通过灵敏的“本能”反应来察觉空气变化，若是其采集到的浓度高于设定的烟雾浓度的阈值则采用蜂鸣器和LED灯进行报警，并且启动继电器进行控制操作，可以通过按键修改设定的阈值，默认的阈值为25ppm，通过液晶显示屏实时的显示相关的参数信息。
（二）系统方案设计
（1）、主控单片机的选型
在本设计中控制部分选用单片机作为控制方案了，因为设计中所需的单片机对性能以及flash和RAM都没有太大的要求，所以综合考虑方案以后，选择使用低端的8位单片机作为控制部分，市场上的8位单片机型号和品牌很多，一般常用的有：
STC单片机：STC是国产单片机之中做的比较好的，STC单片机基本上就是基于8051内核的单片机，但是STC在原本的51内核的基础上做了一系列的改进和增强，并且STC在5其单片机内部扩展了其它使用功能，诸如ADC以及DAC之类的内部模块功能集成，功能上的丰富给它带来了更强的竞争力。
ATMEL单片机（51单片机）：ATMEl公司的的单片机比较有名的就是AT89系列的51单片机，虽然现在已经停产了，但是曾经还是稳稳的统治过低端8位机的市场。
经过多个方面的考虑，主要考虑到开发难度上的因素和价格以及性能各方面的因素，在这几款单片机中目前市场上最流行的就是STC系列的51单片机了，其流行的主要原因在于其单片机的价格较低而且其设计资料是所有单片机之中最多的，开发难度低，并且STC目前不仅仅在国内进行销售，也有出口到外国进行销售，也算是为国争光了，所以其单片机的性能在国外也是有受到认可的，所以在本设计中选用了STC89C52RC单片机作为设计中的主控单片机，该单片机内部有则8K的flash和256字节的缓存，满足一般的设计需求，并且内部有则3个定时器和四个外部中断，同时也带有掉电模数等低功耗模数，其运行速度可以外挂24Mhz的晶振，12T的运行速度也可以使得其速度达到2Mhz之多，满足本设计中对烟雾浓度检测的功能的完成的性能需求，其价格一般在3元左右，也叫较为低廉，适合本设计中火灾监控系统设计使用。
（2）、模数转换器的选型
设计中烟雾浓度是模拟信号，需要设计模数转换芯片，那么目前的比较常使用的模数转换芯片大概有并行数据采集型，专用型以及积分型这几种模数转换器,，其中常用的饿又ADC0809是 8位并行数据输出的模数转换芯片速度快且转换稳定，符合本设计的设计需求。
（3）、显示设备的选型
在本设计中需要对烟雾实时浓度和设定阈值进行实时的显示，一般的电子设计的显示方案可以采用数码管进行显示，数码管的显示效果高效，而价格低廉，功耗较低，单思使用数码管的话其界面显示不那么友好。所以设计中采用了液晶显示屏作为显示部件，采用常用的单色屏LCD1602液晶作为设计使用液晶，LCD1602有16*02个字符数显示的液晶屏，内置常用字符库，同时也带有显存，可以使用取字模的方式进行显示。
（4）、报警设备的选型
一般的警报方案都是采用音源播放设备进行实现，在本设计中也需要对报警音源播放设备进行选择，一般警报设备可以选用蜂鸣器作为报警设备，而在蜂鸣器当中有两种类型的蜂鸣器，一种就是没有来头，所以里面也不会有反应。也就是说当有足够的外部驱动电压的时候若是没有震动的电压信号的话蜂鸣器也是不会响的，因为声音要发出来除了需要振幅以外还需要频率的变化，所以无源蜂鸣器可以通过外部的驱动电压的频率和振幅的变化可以发出不一样音色的声音，在本设计中并不需要其它音色的警报音，只要需要够响的声音就可以了。另一种就是有源蜂鸣器，有源蜂鸣器的内部存在的振荡源，也就是说当有足够的外部驱动电压的时候蜂鸣器就会响，那么其声音的变化形式只有其振幅的高低，而没有频率的变化，所以其音色听起来就不会有太大的变化，但是其声音够响，适合作为本设计的报警设备，契合本设计的设计需要，故本设计中蜂鸣器选择了有源蜂鸣器。
（5）、传感器的选型
一般的烟雾浓度采集方案都是利用，烟雾浓度传感器来采集实现的，一般的烟雾浓度传感器都是采用气敏元件构成的传感器作为采集传感器，而根据其更具气体浓度做出的反馈信号的变化分为，电阻型和非电阻型，电阻型就是根据气体浓度的变化其传感器的感性电阻会发生变化，其中代表有mqⅡ的产品，其烟雾浓度的探测范围：10ppm到1000ppm,可以满足本设计中对采集浓度采集的需要。
目录
引言 1
一、本论文研究主要内容 2
二、系统总体方案设计 3
（一）系统功能简介 3
（二）系统方案设计 3
（三）系统方案总结 4
三、系统硬件电路设计 5
（一）单片机最小系统电路设计 5
（二）烟雾浓度采集电路设计 7
（三）继电器控制电路设计 8
（四）液晶显示电路设计 8
（五）蜂鸣器电路设计 9
四、系统软件设计 9
（一）主程序设计 9
（二） ADC0809程序设计 10
（三）显示模块程序设计 11
（四）警报程序设计 12
五、调试与仿真结果分析 13
结论 15
致谢 16
参考文献 17
附录1 系统protues仿真图 18
附录2 系统程序 19
引言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
随着社会的不断发展，人们的收入也在不断的提高。社会治安也变得复杂起来，对住宅的安全部分成为社会或家庭不容忽视的环节,随着传感器技术的发展，网络技术的飞速发展，控制技术和通信技术，我们的家庭公寓，现代化的管理，为提升家庭住宅生活保障的提供了条件,当你在晚上熟睡时，或者只有老人孩子在家的情况下，我们必须保证自己家人和财产的安全。在传统的防盗器械中，有防盗门、防盗窗等，但这些传统的防盗器械有不少的弊端，比如发生不符合防火要求，火灾时会影响救援等一系列不利因素。这时新一代的防盗系统就出现了，并受到了国家的重视。现在小区的安全防范建设由国家建设部统一制定标准，是小区必备的项目之一。
本设计利用单片机结合传感器以及驱动部件和报警电路以及通信电路构成一款使用的智能电梯火警自动报警控制设计，再利用按键和液晶构成良好的人机交互界面，设计一款符合人性化智能化的消防泵，提高此类产品的品质以及丰富其产品的种类，对安防类电子产品的设计有则一定的正面影响，同时也通过这个设计提高了设计者本身的专业技能。
一、本论文研究主要内容
本设计主要内容有：
（1）了解烟雾传感器的基本设计原理；
（2）设计烟雾传感器采集方式；
（3）设计模数转换程序；
（4）研究报警以及控制功能的实现；
（5）了解51单片机的使用并学会编写其程序。
（6）使用protues软件进行设计功能仿真。
二、系统总体方案设计
（一）系统功能简介
我做的这个设计在功能上实现了，通过灵敏的“本能”反应来察觉空气变化，若是其采集到的浓度高于设定的烟雾浓度的阈值则采用蜂鸣器和LED灯进行报警，并且启动继电器进行控制操作，可以通过按键修改设定的阈值，默认的阈值为25ppm，通过液晶显示屏实时的显示相关的参数信息。
（二）系统方案设计
（1）、主控单片机的选型
在本设计中控制部分选用单片机作为控制方案了，因为设计中所需的单片机对性能以及flash和RAM都没有太大的要求，所以综合考虑方案以后，选择使用低端的8位单片机作为控制部分，市场上的8位单片机型号和品牌很多，一般常用的有：
STC单片机：STC是国产单片机之中做的比较好的，STC单片机基本上就是基于8051内核的单片机，但是STC在原本的51内核的基础上做了一系列的改进和增强，并且STC在5其单片机内部扩展了其它使用功能，诸如ADC以及DAC之类的内部模块功能集成，功能上的丰富给它带来了更强的竞争力。
ATMEL单片机（51单片机）：ATMEl公司的的单片机比较有名的就是AT89系列的51单片机，虽然现在已经停产了，但是曾经还是稳稳的统治过低端8位机的市场。
经过多个方面的考虑，主要考虑到开发难度上的因素和价格以及性能各方面的因素，在这几款单片机中目前市场上最流行的就是STC系列的51单片机了，其流行的主要原因在于其单片机的价格较低而且其设计资料是所有单片机之中最多的，开发难度低，并且STC目前不仅仅在国内进行销售，也有出口到外国进行销售，也算是为国争光了，所以其单片机的性能在国外也是有受到认可的，所以在本设计中选用了STC89C52RC单片机作为设计中的主控单片机，该单片机内部有则8K的flash和256字节的缓存，满足一般的设计需求，并且内部有则3个定时器和四个外部中断，同时也带有掉电模数等低功耗模数，其运行速度可以外挂24Mhz的晶振，12T的运行速度也可以使得其速度达到2Mhz之多，满足本设计中对烟雾浓度检测的功能的完成的性能需求，其价格一般在3元左右，也叫较为低廉，适合本设计中火灾监控系统设计使用。
（2）、模数转换器的选型
设计中烟雾浓度是模拟信号，需要设计模数转换芯片，那么目前的比较常使用的模数转换芯片大概有并行数据采集型，专用型以及积分型这几种模数转换器,，其中常用的饿又ADC0809是 8位并行数据输出的模数转换芯片速度快且转换稳定，符合本设计的设计需求。
（3）、显示设备的选型
在本设计中需要对烟雾实时浓度和设定阈值进行实时的显示，一般的电子设计的显示方案可以采用数码管进行显示，数码管的显示效果高效，而价格低廉，功耗较低，单思使用数码管的话其界面显示不那么友好。所以设计中采用了液晶显示屏作为显示部件，采用常用的单色屏LCD1602液晶作为设计使用液晶，LCD1602有16*02个字符数显示的液晶屏，内置常用字符库，同时也带有显存，可以使用取字模的方式进行显示。
（4）、报警设备的选型
一般的警报方案都是采用音源播放设备进行实现，在本设计中也需要对报警音源播放设备进行选择，一般警报设备可以选用蜂鸣器作为报警设备，而在蜂鸣器当中有两种类型的蜂鸣器，一种就是没有来头，所以里面也不会有反应。也就是说当有足够的外部驱动电压的时候若是没有震动的电压信号的话蜂鸣器也是不会响的，因为声音要发出来除了需要振幅以外还需要频率的变化，所以无源蜂鸣器可以通过外部的驱动电压的频率和振幅的变化可以发出不一样音色的声音，在本设计中并不需要其它音色的警报音，只要需要够响的声音就可以了。另一种就是有源蜂鸣器，有源蜂鸣器的内部存在的振荡源，也就是说当有足够的外部驱动电压的时候蜂鸣器就会响，那么其声音的变化形式只有其振幅的高低，而没有频率的变化，所以其音色听起来就不会有太大的变化，但是其声音够响，适合作为本设计的报警设备，契合本设计的设计需要，故本设计中蜂鸣器选择了有源蜂鸣器。
（5）、传感器的选型
一般的烟雾浓度采集方案都是利用，烟雾浓度传感器来采集实现的，一般的烟雾浓度传感器都是采用气敏元件构成的传感器作为采集传感器，而根据其更具气体浓度做出的反馈信号的变化分为，电阻型和非电阻型，电阻型就是根据气体浓度的变化其传感器的感性电阻会发生变化，其中代表有mqⅡ的产品，其烟雾浓度的探测范围：10ppm到1000ppm,可以满足本设计中对采集浓度采集的需要。
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