基于51单片机的烟雾报警器设计(附件)【字数：9165】
指导教师 欧晓鸥 摘 要自古以来，火是人类社会生活中不可缺少的一种元素，随着人类社会科技的发展，火的运用也越来越广泛，不幸的是相对发生火灾的几率也会大大提高。而中国的许多研发都是基于大型场所火灾报警及处理于一体的，不适用于小型家庭火灾报警。因此，本文设计了一款简单的小型家庭烟雾报警器。本文是以传感器和单片机为烟雾报警器设计的核心器件，配合以其他硬件实现按键控制、数值显示、模拟报警、人为设定上限及声光警示。本论文中选用的是51单片机芯片为宏晶生产的STC89C52，烟雾浓度的检测传感器为MQ-2传感器，温度检测传感器为DS18B20温度传感器。烟雾报警器主要由烟雾浓度采集及运算放大电路、采集电路、控制电路、数码管显示和声光警示电路构成。设计合理，操作简单，稳定性高，价格亲民，具有实用价值。论文着重对烟雾报警系统中的核心元器件及组成电路进行详细介绍和说明，并对其软件设计进行分块讲解。
Key words：Smoke alarm; 51 singlechip microcomputer; Temperature Sensor 目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的国内外背景及意义 1
1.2防火报警的发展趋势 1
1.3课题设计内容 1
第二章 主要器件选择 3
2.1单片机选型 3
2.2.1STC89C52单片机简介 3
2.2.2单片机引脚功能介绍 3
2.2烟雾检测传感器选型 4
2.3温度传感器 5
第三章 系统硬件设计 6
3.1系统硬件总设计 6
3.2单片机最小系统 6
3.3单片机时钟电路与复位电路 7
3.4烟雾检测及AD采集电路 8
3.5温度采集电路 9
3.6数码管显示电路 10
3.7按键控制电路 10
3.8声光警示电路 11
第四章 系统软件设计 12
4.1开发语言及工具 12
4.2主程序设计 12
4.3数码管显示程序设计 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
4
4.4中断程序设计 15
4.5按键检测设计 15
4.6按键处理数码管显示设计 16
4.7报警程序设计 19
第五章 系统调试 20
5.1电路焊接及检测 20
5.2软件烧录及调试 20
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1课题研究的国内外背景及意义
随着时代的进步，科技的发展。人民的生活水平渐渐增高，物质生活越来越丰富，各种智能科技在人类生活中的随处可见，但带来方便的同时使本人们的生活中处处潜伏着火灾安全隐患。
国外，英国伦敦发生火灾重大事故事件中大部分都未安装烟雾报警器，近年来，统计的遇难人数大部分为老年人，而且在他们的事故中绝大多数都是邻居拨打999报火警，通知消防员的。调查显示：伦敦一半以上的家庭未放置烟雾报警器，火灾发生在这些家庭里几率更大。
许多火灾若是在灾情较小时发现，是完全可以自行扑灭的，相比国外，国内人口密集，缺乏安全防火意识，更应该增设检测火灾发生的设备，使得人们将火灾扼杀在萌芽之中。
1.2防火报警的发展趋势
在最早的时代，人们看见火灾发生后，用嗓子通知附近的人灭火，后来采用铜锣来传递火警的发生。后来，人们可以通过打电话来通知消防队灭火，再后来，人们发明了检测和报警于一体的火灾报警装置。
近年来，科技发展，使得微机和传感器不断发展，这也带动了防火报警系统的发展，分析近年来的火灾报警系统，火灾报警装置及系统越来越向系统化，自动化，智能化发展。
1.3课题设计内容
本论文设计主要采用宏晶公司生产的MCS51系列中的STC89C52作为控制核心，整个课题设计分为硬件电路及程序设计。硬件设计：由最小系统向单片机提供简洁的运行电路所需，配备必需的烟雾检测电路及温度采集电路向单片机提供实时数据，通过A/D转换转化成单片机能读的数值，利用四位共阳数码管及其驱动电路快速显示采集的数据以达到在人眼看来是连续显示的状态，使用者可以随时掌握温度及浓度的情况，利用控制按键使使用者可以随意设置报警温度及浓度的数值上限，以及报警时声光警示电路来提醒人们火灾的发生。程序部分是C语言设计的主程序，主要初始化各元件，然后进入死循环，循环过程中每300ms采集烟雾浓度及温度一次，每2ms一次的数码管显示程序。实现的功能为实时显示检测出来的烟雾浓度等级及温度值，并与设定的上限值比较，若超过设定则驱动蜂鸣器和LED灯闪烁报警警示人们。
下图11为总体设计图：
图11 总体设计图
第二章 主要器件选择
2.1单片机选型
单片机是烟雾报警器的核心部分，用于接收检测到的信号，处理并执行预设的程序实现数码管显示以及声光警示。要实现众多复杂的功能就要求单片机具有较快的运算能力，这样就可以使得单片机在采集数据，显示用户可以观测的烟雾浓度数值及温度的情况下，同时驱动灯光闪烁以及蜂鸣报警。在满足烟雾报警器运算速度的前提下，还应该满足稳定性，精确性和抗干扰性。除此以外，还应该选择成本相对较低、体积较小的型号。
现如今单片机快速发展，各大厂商各有特点，可谓百家争鸣。MCS系列性能优异、技术一流再加上高稳定性和低成本，使其在市场份额中占有量巨大，因此成为应用领域的主流。其中51系列在其中占大部分份额，兼容许多国际厂商的结构和指令系统。因此被本设计采用。
2.2.1STC89C52单片机简介
STC89C52是一款优秀的单片机芯片，通过历年模数工程师的设计改进，它在去除许多缺点与简陋的同时集合了很多代芯片的精华特点，增强了它的抗干扰性能，降低了功耗，但运算速度却足以满足微机的要求。它拥有8K内存，可擦写程序，实现了系统和应用编程，不需要采用专门的编程器，通过串口可直接下载自编程序，优化了烧录步骤，简单易操作，具有40个通用I/O口，极大的提高了单芯片控制数。它可降低到0Hz以静态逻辑运行，并且可进入节电模式，这极大的提高了有限电源下运行时间，延长了无供电点维护时间。它具有掉电保护功能，RAM中的数据会被保存，因此不用担心数据丢失。
Key words：Smoke alarm; 51 singlechip microcomputer; Temperature Sensor 目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的国内外背景及意义 1
1.2防火报警的发展趋势 1
1.3课题设计内容 1
第二章 主要器件选择 3
2.1单片机选型 3
2.2.1STC89C52单片机简介 3
2.2.2单片机引脚功能介绍 3
2.2烟雾检测传感器选型 4
2.3温度传感器 5
第三章 系统硬件设计 6
3.1系统硬件总设计 6
3.2单片机最小系统 6
3.3单片机时钟电路与复位电路 7
3.4烟雾检测及AD采集电路 8
3.5温度采集电路 9
3.6数码管显示电路 10
3.7按键控制电路 10
3.8声光警示电路 11
第四章 系统软件设计 12
4.1开发语言及工具 12
4.2主程序设计 12
4.3数码管显示程序设计 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
4
4.4中断程序设计 15
4.5按键检测设计 15
4.6按键处理数码管显示设计 16
4.7报警程序设计 19
第五章 系统调试 20
5.1电路焊接及检测 20
5.2软件烧录及调试 20
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1课题研究的国内外背景及意义
随着时代的进步，科技的发展。人民的生活水平渐渐增高，物质生活越来越丰富，各种智能科技在人类生活中的随处可见，但带来方便的同时使本人们的生活中处处潜伏着火灾安全隐患。
国外，英国伦敦发生火灾重大事故事件中大部分都未安装烟雾报警器，近年来，统计的遇难人数大部分为老年人，而且在他们的事故中绝大多数都是邻居拨打999报火警，通知消防员的。调查显示：伦敦一半以上的家庭未放置烟雾报警器，火灾发生在这些家庭里几率更大。
许多火灾若是在灾情较小时发现，是完全可以自行扑灭的，相比国外，国内人口密集，缺乏安全防火意识，更应该增设检测火灾发生的设备，使得人们将火灾扼杀在萌芽之中。
1.2防火报警的发展趋势
在最早的时代，人们看见火灾发生后，用嗓子通知附近的人灭火，后来采用铜锣来传递火警的发生。后来，人们可以通过打电话来通知消防队灭火，再后来，人们发明了检测和报警于一体的火灾报警装置。
近年来，科技发展，使得微机和传感器不断发展，这也带动了防火报警系统的发展，分析近年来的火灾报警系统，火灾报警装置及系统越来越向系统化，自动化，智能化发展。
1.3课题设计内容
本论文设计主要采用宏晶公司生产的MCS51系列中的STC89C52作为控制核心，整个课题设计分为硬件电路及程序设计。硬件设计：由最小系统向单片机提供简洁的运行电路所需，配备必需的烟雾检测电路及温度采集电路向单片机提供实时数据，通过A/D转换转化成单片机能读的数值，利用四位共阳数码管及其驱动电路快速显示采集的数据以达到在人眼看来是连续显示的状态，使用者可以随时掌握温度及浓度的情况，利用控制按键使使用者可以随意设置报警温度及浓度的数值上限，以及报警时声光警示电路来提醒人们火灾的发生。程序部分是C语言设计的主程序，主要初始化各元件，然后进入死循环，循环过程中每300ms采集烟雾浓度及温度一次，每2ms一次的数码管显示程序。实现的功能为实时显示检测出来的烟雾浓度等级及温度值，并与设定的上限值比较，若超过设定则驱动蜂鸣器和LED灯闪烁报警警示人们。
下图11为总体设计图：
图11 总体设计图
第二章 主要器件选择
2.1单片机选型
单片机是烟雾报警器的核心部分，用于接收检测到的信号，处理并执行预设的程序实现数码管显示以及声光警示。要实现众多复杂的功能就要求单片机具有较快的运算能力，这样就可以使得单片机在采集数据，显示用户可以观测的烟雾浓度数值及温度的情况下，同时驱动灯光闪烁以及蜂鸣报警。在满足烟雾报警器运算速度的前提下，还应该满足稳定性，精确性和抗干扰性。除此以外，还应该选择成本相对较低、体积较小的型号。
现如今单片机快速发展，各大厂商各有特点，可谓百家争鸣。MCS系列性能优异、技术一流再加上高稳定性和低成本，使其在市场份额中占有量巨大，因此成为应用领域的主流。其中51系列在其中占大部分份额，兼容许多国际厂商的结构和指令系统。因此被本设计采用。
2.2.1STC89C52单片机简介
STC89C52是一款优秀的单片机芯片，通过历年模数工程师的设计改进，它在去除许多缺点与简陋的同时集合了很多代芯片的精华特点，增强了它的抗干扰性能，降低了功耗，但运算速度却足以满足微机的要求。它拥有8K内存，可擦写程序，实现了系统和应用编程，不需要采用专门的编程器，通过串口可直接下载自编程序，优化了烧录步骤，简单易操作，具有40个通用I/O口，极大的提高了单芯片控制数。它可降低到0Hz以静态逻辑运行，并且可进入节电模式，这极大的提高了有限电源下运行时间，延长了无供电点维护时间。它具有掉电保护功能，RAM中的数据会被保存，因此不用担心数据丢失。
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