基于单片机的烟雾报警系统设计
基于单片机的烟雾报警系统设计[20200419155041]
摘要
伴随着人类社会科学技术的进步，家用电器作为被人们使用的工具，提供着生活中便利，但是，由于人们的疏忽，由它引起的火灾也越来越多，火灾隐患无处不在。为了防止失火造成的生命财产的威胁，我们必须本着用最经济、最实用、最安全、最可靠的“四最”设计理念来设计一个烟雾报警系统，通过它的使用，及时的发现火灾隐患，从而最大限度地降低火灾给人们的生产生活带来的损失。
本系统可安装在各个必须安置防火报警的单元，它通过传感器不断地在指定的区域内进行检测，监测到的现场的温度和烟雾的浓度，通过转换器，转换成数字信号传输给控制器，控制器将接收到的数字信号与内部设置的阀值进行比较。当检测出来的浓度和温度高出设定值时，在显示此时烟雾浓度和温度的同时，发出声光报警，来提醒人们发生火灾，是一种使用方便，价格低廉，性能优越的火灾报警器。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机烟雾报警器传感器
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.2 整体思路 1
1.3 本文的整体结构图 3
第二章 系统模块设计 4
2.1 单片机模块 4
2.1.1 STC89C52单片机 4
2.1.2 单片机最小系统 4
2.2 信号采集与处理模块 5
2.2.1 MQ-2烟雾传感器的介绍 5
2.2.2 DS18B20温度传感器 7
2.3 AD转换模块 8
2.3.1 ADC0832的介绍 8
2.3.2 ADC0832与单片机接口电路的工作原理 9
2.4 声光报警模块 10
2.5 LCD显示模块 11
2.6按键电路模块 12
2.7 本章小结 12
第三章 系统软件设计 13
3.1 主程序流程图 13
3.2 主程序初始化程序 14
3.3 AD转换程序 14
3.4 报警子程序 15
3.5 键盘子程序 16
3.6 液晶显示屏设计 17
3.7 本章小结 18
第四章 系统的调试 19
4.1 液晶显示屏的调试 19
4.2 显示数值的调整 19
第五章 总结 21
参考文献 23
附录1 源程序 24
附录2 原理图 33
致谢 34
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
火灾是指由于过度燃烧火焰缺乏控制，从而引起重大的损失和危害。火，不仅给人类带来了光明，也促进了人类社会进步，但当它失去控制时，却给人类带来了破坏和灾难。随着社会和科技的发展，我国每年因为火灾而造成的损失也越来越严重，它给社会和自然带来的危害也越来越大，许多建筑因它而破损，许多财产因它而消失，又有许多生命因它而消逝，许多居民变的流离失所。所以面对火灾，人们应该给与足够的重视。我们应该深刻认识到火灾的预警和迅速处理工作的重要性，一个优秀的监控系统和行之有效的报警机制可以大大降低人员的伤亡，也能够极为显著地为社会减少不必要的损失。
随着科学技术的发展，电子产品在人类生活中的被使用的也越来越广泛，因此引发的火灾也变得越来越多，我们的身边的火灾隐患无处不在。集合了计算机控制技术、电工电子技术、自动控制和传感器的应用等各方面知识的智能化的火灾报警系统相较于传统的报警设备极大的提高了人们生活的安全系数。所以伴随着科学技术的不断进步，我们应该与时俱进，借助科技的发展力量，来研究更为先进更为智能的火灾报警系统。
1.2 整体思路
烟雾的主要成分有甲烷、一氧化碳（CO）、二氧化碳(CO2)等等。
在本论文中单片机和传感器是本次烟雾报警系统设计的两个重要的元件，再配合其它一些辅助器件，从而实现按键设置、声光报警、延时报警等功能，提醒人们发生火灾。本次设计采用STC89C52作为整个系统的控制部分，传感器选用MQ-2烟雾传感器和DS18B20温度传感器对烟雾和温度进行采集。STC89C52单片机，它的功能强大，可以在多种不同环境下使用。MQ-2烟雾传感器对烟雾气体含有内许多气体有着非常好的灵敏度，而且它的使用寿命长，成本低廉，非常适合家庭使用的火灾预警的报警器。DBS18B20温度传感器对温度具有很好的灵敏度，能够检测到相当低的温度变化，和烟雾传感器一样，它的使用寿命长，价格低，也非常适合用作家用的火灾报警器。这款烟雾报警器主要由单片机控制电路、烟雾和温度信号采集、AD数模转换电路、声光报警电路、显示电路构成，设计合理、简单易懂，使单片机控制技术在整个烟雾报警系统中得到了充分运用，具有一定的实用价值。此次设计是围绕着单片机原理及其应用展开的，其中包含了我们所学到的知识，包括单片机技术、传感器技术、电工学、电力电子技术等知识去设计基于单片机的烟雾报警系统。在整个烟雾报警系统里面，STC89C52单片机作为控制元件，控制着传感器和报警电路的各个元件。当传感器检测到周围的烟雾的浓度和温度达到设定的数值时，烟雾传感器和温度传感器就把被测的烟雾的浓度和温度作为输入参数，转换为电信号输出来。烟雾传感器将电信号通过AD转换器转化为单片机可以识别的数字信号（温度传感器内部集成AD转换电路，所以不需要通过AD转换器，且温度传感器直接与单片机P3.0接通），在整个系统中，我选择单片机的P1为输入方式，单片机把从信号采集器收集来的电信号，通过数模转换器，变成单片机可读的数字信号，然后与单片片内部设置的阀值相比较，当烟雾浓度和温度达到先前设定数值时，把P1.6口作为声音报警系统输出口，此时，蜂鸣器将发出滴滴报警的声音，同时单片机的P3.1口伴随蜂鸣器的报警声驱动二极管发光，这就达到了声光报警的效果。
1.3 本文的整体结构图
本文整体结构如图1.1所示，第一章主要写我的设计的研究背景和本次设计的总体思想，第二章通过各个模块来介绍我的硬件电路的搭建，第三章主要写了我的编程思想。第四章交代了实物完成后的调试，最后一章总结了本篇论文，并写出了我在其中一些展望。
图1.1 文章整体结构图
第二章 系统模块设计
本文设计的是一个以单片机为核心，通过烟雾传感器和温度传感器来采集外部信号，并通过单片机来控制电路，从而实现声光报警的烟雾报警系统设计。本次设计共有七个模块，分别是：单片机模块、信号采集模块、AD转换模块、声光报警模块、LCD显示模块、双电源供电模块、按键电路模块。
2.1 单片机模块
2.1.1 STC89C52单片机
在本次烟雾报警器系统的设计中，单片机是其核心部分。它一方面要接收来自烟雾传感器和温度传感器送来的烟雾浓度、温度，并通过AD转换芯片对模拟信号进行检测，另一方面要对这模拟信号进行处理，以控制报警电路进行相应的反应；与此同时单片机通过查询扫描来判断是否有键按下的信号。在单片机完成这些工作的过程中，特别是两个传感器和AD转换的信号处理，比较浓度值和温度值后送入液晶显示屏的实现需要的运算比较复杂，这就要求单片机具备较快的运算速度，使使用人员能够较快较准确地观测到烟雾浓度和温度的变化，并根据显示屏显示来选择方法进行处理。而且也要考虑到选择经济实用的机型。根据多方面的比较，本烟雾报警器设计选用STC公司的STC89C52单片机作为控制器。STC89C52单片机是一种低功耗，高性能的微处理器，它具有8K字节的FLASH，512M的RAM，32位的I/O接口线，MAX810复位电路，3个16位的定时器，外加4个外部中断，全双工串行口。
2.1.2 单片机最小系统
时钟电路为CPU的工作提供基本的时序信号。为了保持各个信号之间的同步，时序电路必须以一个振荡源为基准，所有的时序信号都由它产生或合成。基准振荡源电路包括片内和片外两个部分。单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，它的引脚XTAL1是反向放大器的输入端，XTAL2为反相放大器的输出端。在其外部外加振荡元件构成振荡回路。
STC89C52芯片的基准振荡信号可以采用振荡元件直接产生和外部振荡脉冲输入两种方式。由于石英晶体振荡器的高可靠性和振荡频率的稳定性，故采用石英晶体的形式。利用外接晶振、电容和内部的反相放大器共同组成的并联谐振回路，自激反馈信号经具有电感特性的晶振和外接电容C1、C2选频，由高增益反相器在XTAL2端产生片内基准振荡脉冲。电容C1、C2的大小对振荡频率起稳定和微调作用。C1、C2必须相等。
摘要
伴随着人类社会科学技术的进步，家用电器作为被人们使用的工具，提供着生活中便利，但是，由于人们的疏忽，由它引起的火灾也越来越多，火灾隐患无处不在。为了防止失火造成的生命财产的威胁，我们必须本着用最经济、最实用、最安全、最可靠的“四最”设计理念来设计一个烟雾报警系统，通过它的使用，及时的发现火灾隐患，从而最大限度地降低火灾给人们的生产生活带来的损失。
本系统可安装在各个必须安置防火报警的单元，它通过传感器不断地在指定的区域内进行检测，监测到的现场的温度和烟雾的浓度，通过转换器，转换成数字信号传输给控制器，控制器将接收到的数字信号与内部设置的阀值进行比较。当检测出来的浓度和温度高出设定值时，在显示此时烟雾浓度和温度的同时，发出声光报警，来提醒人们发生火灾，是一种使用方便，价格低廉，性能优越的火灾报警器。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机烟雾报警器传感器
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.2 整体思路 1
1.3 本文的整体结构图 3
第二章 系统模块设计 4
2.1 单片机模块 4
2.1.1 STC89C52单片机 4
2.1.2 单片机最小系统 4
2.2 信号采集与处理模块 5
2.2.1 MQ-2烟雾传感器的介绍 5
2.2.2 DS18B20温度传感器 7
2.3 AD转换模块 8
2.3.1 ADC0832的介绍 8
2.3.2 ADC0832与单片机接口电路的工作原理 9
2.4 声光报警模块 10
2.5 LCD显示模块 11
2.6按键电路模块 12
2.7 本章小结 12
第三章 系统软件设计 13
3.1 主程序流程图 13
3.2 主程序初始化程序 14
3.3 AD转换程序 14
3.4 报警子程序 15
3.5 键盘子程序 16
3.6 液晶显示屏设计 17
3.7 本章小结 18
第四章 系统的调试 19
4.1 液晶显示屏的调试 19
4.2 显示数值的调整 19
第五章 总结 21
参考文献 23
附录1 源程序 24
附录2 原理图 33
致谢 34
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
火灾是指由于过度燃烧火焰缺乏控制，从而引起重大的损失和危害。火，不仅给人类带来了光明，也促进了人类社会进步，但当它失去控制时，却给人类带来了破坏和灾难。随着社会和科技的发展，我国每年因为火灾而造成的损失也越来越严重，它给社会和自然带来的危害也越来越大，许多建筑因它而破损，许多财产因它而消失，又有许多生命因它而消逝，许多居民变的流离失所。所以面对火灾，人们应该给与足够的重视。我们应该深刻认识到火灾的预警和迅速处理工作的重要性，一个优秀的监控系统和行之有效的报警机制可以大大降低人员的伤亡，也能够极为显著地为社会减少不必要的损失。
随着科学技术的发展，电子产品在人类生活中的被使用的也越来越广泛，因此引发的火灾也变得越来越多，我们的身边的火灾隐患无处不在。集合了计算机控制技术、电工电子技术、自动控制和传感器的应用等各方面知识的智能化的火灾报警系统相较于传统的报警设备极大的提高了人们生活的安全系数。所以伴随着科学技术的不断进步，我们应该与时俱进，借助科技的发展力量，来研究更为先进更为智能的火灾报警系统。
1.2 整体思路
烟雾的主要成分有甲烷、一氧化碳（CO）、二氧化碳(CO2)等等。
在本论文中单片机和传感器是本次烟雾报警系统设计的两个重要的元件，再配合其它一些辅助器件，从而实现按键设置、声光报警、延时报警等功能，提醒人们发生火灾。本次设计采用STC89C52作为整个系统的控制部分，传感器选用MQ-2烟雾传感器和DS18B20温度传感器对烟雾和温度进行采集。STC89C52单片机，它的功能强大，可以在多种不同环境下使用。MQ-2烟雾传感器对烟雾气体含有内许多气体有着非常好的灵敏度，而且它的使用寿命长，成本低廉，非常适合家庭使用的火灾预警的报警器。DBS18B20温度传感器对温度具有很好的灵敏度，能够检测到相当低的温度变化，和烟雾传感器一样，它的使用寿命长，价格低，也非常适合用作家用的火灾报警器。这款烟雾报警器主要由单片机控制电路、烟雾和温度信号采集、AD数模转换电路、声光报警电路、显示电路构成，设计合理、简单易懂，使单片机控制技术在整个烟雾报警系统中得到了充分运用，具有一定的实用价值。此次设计是围绕着单片机原理及其应用展开的，其中包含了我们所学到的知识，包括单片机技术、传感器技术、电工学、电力电子技术等知识去设计基于单片机的烟雾报警系统。在整个烟雾报警系统里面，STC89C52单片机作为控制元件，控制着传感器和报警电路的各个元件。当传感器检测到周围的烟雾的浓度和温度达到设定的数值时，烟雾传感器和温度传感器就把被测的烟雾的浓度和温度作为输入参数，转换为电信号输出来。烟雾传感器将电信号通过AD转换器转化为单片机可以识别的数字信号（温度传感器内部集成AD转换电路，所以不需要通过AD转换器，且温度传感器直接与单片机P3.0接通），在整个系统中，我选择单片机的P1为输入方式，单片机把从信号采集器收集来的电信号，通过数模转换器，变成单片机可读的数字信号，然后与单片片内部设置的阀值相比较，当烟雾浓度和温度达到先前设定数值时，把P1.6口作为声音报警系统输出口，此时，蜂鸣器将发出滴滴报警的声音，同时单片机的P3.1口伴随蜂鸣器的报警声驱动二极管发光，这就达到了声光报警的效果。
1.3 本文的整体结构图
本文整体结构如图1.1所示，第一章主要写我的设计的研究背景和本次设计的总体思想，第二章通过各个模块来介绍我的硬件电路的搭建，第三章主要写了我的编程思想。第四章交代了实物完成后的调试，最后一章总结了本篇论文，并写出了我在其中一些展望。
图1.1 文章整体结构图
第二章 系统模块设计
本文设计的是一个以单片机为核心，通过烟雾传感器和温度传感器来采集外部信号，并通过单片机来控制电路，从而实现声光报警的烟雾报警系统设计。本次设计共有七个模块，分别是：单片机模块、信号采集模块、AD转换模块、声光报警模块、LCD显示模块、双电源供电模块、按键电路模块。
2.1 单片机模块
2.1.1 STC89C52单片机
在本次烟雾报警器系统的设计中，单片机是其核心部分。它一方面要接收来自烟雾传感器和温度传感器送来的烟雾浓度、温度，并通过AD转换芯片对模拟信号进行检测，另一方面要对这模拟信号进行处理，以控制报警电路进行相应的反应；与此同时单片机通过查询扫描来判断是否有键按下的信号。在单片机完成这些工作的过程中，特别是两个传感器和AD转换的信号处理，比较浓度值和温度值后送入液晶显示屏的实现需要的运算比较复杂，这就要求单片机具备较快的运算速度，使使用人员能够较快较准确地观测到烟雾浓度和温度的变化，并根据显示屏显示来选择方法进行处理。而且也要考虑到选择经济实用的机型。根据多方面的比较，本烟雾报警器设计选用STC公司的STC89C52单片机作为控制器。STC89C52单片机是一种低功耗，高性能的微处理器，它具有8K字节的FLASH，512M的RAM，32位的I/O接口线，MAX810复位电路，3个16位的定时器，外加4个外部中断，全双工串行口。
2.1.2 单片机最小系统
时钟电路为CPU的工作提供基本的时序信号。为了保持各个信号之间的同步，时序电路必须以一个振荡源为基准，所有的时序信号都由它产生或合成。基准振荡源电路包括片内和片外两个部分。单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，它的引脚XTAL1是反向放大器的输入端，XTAL2为反相放大器的输出端。在其外部外加振荡元件构成振荡回路。
STC89C52芯片的基准振荡信号可以采用振荡元件直接产生和外部振荡脉冲输入两种方式。由于石英晶体振荡器的高可靠性和振荡频率的稳定性，故采用石英晶体的形式。利用外接晶振、电容和内部的反相放大器共同组成的并联谐振回路，自激反馈信号经具有电感特性的晶振和外接电容C1、C2选频，由高增益反相器在XTAL2端产生片内基准振荡脉冲。电容C1、C2的大小对振荡频率起稳定和微调作用。C1、C2必须相等。
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