单片机的烟雾报警器装置的设计
单片机的烟雾报警器装置的设计[20200121193820]
摘 要
在日常生活中，火灾的发生往往难以预测，它能轻而易举地造成大规模的人员伤亡并且给社会带来严重的财产损失。如何避免或者减少火灾的发生正在成为世界各国科学家所关心的现实问题。随着社会总人口的不断增加和城市的不断发展，火灾发生的概率也在逐年增加，同时火灾发的波及范围也在逐步扩大。特别是商场、化工厂或者娱乐场所，火灾一旦发生，在短时间内就会迅速蔓延，难以在短时间内扑灭，很快形成灾害，如果人员得不到及时疏散，还会造成严重的人员伤亡，后果十分严重。最近十年发生在我们国家并造成严重后果的火灾事件基本上都是发生在人员聚集的场所，还有的多起发生在工业生产过程中。根据相关数据的统计分析，我国平均每天要发生大约一百多起火灾事件，这其中还包括很多小的火灾事件未被计入统计数据中，每年有数千人要因此丧命，而因火灾致残受伤的人更加不计其数，每年有几十亿的财产会随着火灾的发生而灰飞烟灭，给国家和个人带来沉重的经济负担。
由此可见，火灾的危害已经严重影响到了人们的日常生活，减少火灾的发生就是在拯救生命，就是在为社会创造财富。考虑到减少火灾发生率具有很强的现实意义和经济意义，经过研究分析后，最后决定将本次毕业设计的课题定为烟雾报警器装置的设计。考虑到设计的合理性与经济性，为便于日后大规模的普及，最终采用51系列单片机作为整个系统的核心控制器件，通过外扩模数转换模块，气体传感器模块和基本的显示电路来实现基本的火灾探测与及时报警功能。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:STC8951单片机气体传感器模数转换器火灾探测与报警
目 录
1 引言 1
1.1 课题的研究现状及研究意义 1
1.1.1 国内外发展 1
1.2 烟雾报警技术简介 2
1.3论文组织结构 2
1.4 本章小结 3
2 硬件电路设计 4
2.1系统的方案设计 4
2.1.1 系统的技术指标 4
2.1.2 系统的基本组成 4
2.2系统的电路设计 5
2.2.1 MQ-2型气敏传感器简介 5
2.2.2 烟雾探测电路 6
2.2.3 ADC0809简介 7
2.2.4 1602LCD显示电路 8
2.2.5 声音报警电路 9
2.2.5 灯光提示电路 10
2.2.5 按键电路 10
2.2.5 单片机最小系统 12
2.3 本章小结 14
3 软件程序设计 15
3.1 系统软件主流程图 15
3.2 各子程序设计 16
3.2.1 ADC0809编程 16
3.2.1 1602LCD编程 17
3.3 本章小结 18
4 系统调试 19
4.1 系统的硬件调试 19
4.2 系统的软件调试 19
4.2 本章小结 21
5 总结与展望 22
5.1 总结 22
5.2 问题与展望 22
参考文献 24
致 谢 25
附 录 26
1 引言
1.1 课题的研究现状及研究意义
改革开放后的三十几年里，我国的工业得到了很大的发展，人们的物质生活水平也上升到了新的高度，但与此同时，火灾的巨大隐患也在逐渐凸现出来。在我国现有沼气池一千多万座，急需市场能够开发出低成本、高效率的探测装置，许多城市的居民都开始使用天然气，如果这些家庭能够安装一个可燃气体检测装置，那么市场的需求将是非常可观的。为了使人们免受这些灾害的影响并确保财产不受损失，防止引发惨痛的流血事故，就需要一种能对工作或者生活环境进行实时监控的装置。为此，就必须依靠先进的检测仪器，及早发现身边存在的火灾隐患，帮助人们迅速采取措施，将火灾事故扼杀在摇篮中，确保家庭和工业生产过程的安全。因此，研究烟雾报警器装置就成为如何减小火灾事故造成的损害领域的一个重要课题。
1.1.1 国内外发展
通过这几年大规模的宣传普及预防火灾发生的知识，烟雾报警器装置已经被广泛用于国内的宾馆、餐厅等消费场所，并且正努力做到装置的集成化、标准化和实用化。最开始的烟雾报警器装置主要受到成本和安装方式的限制，只用在少数场合，比如高档的会议室、宾馆，高级写字楼里面，一般家庭是很少安装此类装置的。随着科技和社会的发展，电子设备的成本现在已经能够被很好的控制，给普通场所也安装可靠的烟雾报警器装置已经变得不再遥不可及，伴随着信息社会的来临，人们也不会局限于传统的烟雾报警器功能，往往需要设备能够同时满足无线化、远程化和便携化的要求。国外比较著名的烟雾报警器生产企业有霍尼韦尔公司，这是一家总部位于美国的全球500强企业，在全球的数十个国家拥有超过万名员工。霍尼韦尔公司提供的烟雾报警装置非常专业，产品涵盖多种检测方式，能够检测到多种易燃易爆气体，具有高度的便携化、高灵敏度等许多优点，同时该公司还能为顾客提供满足在多种恶劣环境下也能正常工作的设备，还可以根据客户的需要提供定制化的服务。该公司在生产易燃易爆传感器方面的经验也非常丰富，它所生产的设备在出厂前都受到了严格的质量检验，确保出厂的每套装置都能胜任残酷环境的考验，霍尼韦尔公司正逐步成为全球领先的火灾报警装置的供应商。在某些方面，霍尼韦尔公司的产品甚至被作为了整个行业的生产标准，这是对该公司产品做出的最高评价，来到中国后，该公司的发展尤为迅速，很快就靠着过硬的产品性能和完善的售后服务得到了广大中国消费者的认可。
1.2 烟雾报警技术简介
MQ-2型气体传感器对空气中存在的可燃气体敏感度很高，它主要是由二氧化锡(SnO2)制成。这种材质制成的传感器的电导率一般是与可燃气体的浓度成正相关的，这样增加简单的变换电路并利用该型传感器的电导率特性就可将空气中可燃气体的浓度转化为输出电压信号的变化。将采集到的电压信号输入进单片机应用系统中，通过给单片机外扩各种功能模块，编程就可以实现烟雾报警的各项功能。
1.3论文组织结构
论文共分五个章节，具体内容安排如下：
第1章：绪论。本章主要介绍了课题的研究现状及研究意义，综述了国内外烟雾报警器装置的发展状况，对新型报警技术做了简单的介绍，特别是本文所涉及的气敏型烟雾报警器的传感器类型和工作原理做了详细的论述，最后对全文的组织结构进行了介绍。
第2章：硬件电路设计。本章主要介绍了烟雾报警器装置所涉及的硬件模块。其中包括各模块的电气原理仿真图的设计，各元器件的基本性能参数及引脚功能的综述。着重对本课题中所涉及的几款芯片做了重点说明，从芯片的种类到选型都进行了论述，还介绍了本课题所用到的气敏型传感器，认识了传感器的外形并对它的电气特性进行了分析，掌握了该传感器的工作原理。
第3章：软件程序设计。本章主要介绍了烟雾报警装置系统的程序设计过程及步骤。设计程序的主要思路就是先将系统按模块就行划分，再分别对每个模块进行编程，最后将这些模块组合起来就可以实现单片机应用系统的基本功能。
第4章：系统调试。本章主要介绍了系统的硬件和软件的调试过程。硬件部分的调试包括电路原理图的检查和元器件的检测，确认无误后对单片机应用系统进行上电测试，查找出测试过程中存在的问题并进行及时修正。软件部分的调试先分模块进行调试，当每个模块功能正常实现后再将各模块组合运行，确保能够迅速发现并解决软件编程中存在的问题。软件和硬件分别调试结束后再次对单片机系统进行上电运行，直到本装置能够顺利进行烟雾报警工作。
第5章：总结与展望。本章主要对课题的完成情况进行了总结分析。在课题的的完成过程中存在许多问题，通过仔细的分析，不断修正设计过程中的不足点，并对未来烟雾报警装置的发展趋势做了大胆的预测。
1.4 本章小结
本章主要介绍了课题的研究现状及研究意义，综述了国内外烟雾报警器装置的发展状况，对新型报警技术做了简单的介绍，特别是本文所涉及的气敏型烟雾报警器的传感器类型和工作原理做了详细的论述，最后对全文的组织结构进行了介绍。
2 硬件电路设计
2.1系统的方案设计
本系统主要具备以下几种功能：
1、火情的侦测功能：本装置上使用的传感器，重点探测的是可燃气体和烟雾。由于选用的传感器灵敏度高，对火灾能够快速响应，探测能力非常强。
摘 要
在日常生活中，火灾的发生往往难以预测，它能轻而易举地造成大规模的人员伤亡并且给社会带来严重的财产损失。如何避免或者减少火灾的发生正在成为世界各国科学家所关心的现实问题。随着社会总人口的不断增加和城市的不断发展，火灾发生的概率也在逐年增加，同时火灾发的波及范围也在逐步扩大。特别是商场、化工厂或者娱乐场所，火灾一旦发生，在短时间内就会迅速蔓延，难以在短时间内扑灭，很快形成灾害，如果人员得不到及时疏散，还会造成严重的人员伤亡，后果十分严重。最近十年发生在我们国家并造成严重后果的火灾事件基本上都是发生在人员聚集的场所，还有的多起发生在工业生产过程中。根据相关数据的统计分析，我国平均每天要发生大约一百多起火灾事件，这其中还包括很多小的火灾事件未被计入统计数据中，每年有数千人要因此丧命，而因火灾致残受伤的人更加不计其数，每年有几十亿的财产会随着火灾的发生而灰飞烟灭，给国家和个人带来沉重的经济负担。
由此可见，火灾的危害已经严重影响到了人们的日常生活，减少火灾的发生就是在拯救生命，就是在为社会创造财富。考虑到减少火灾发生率具有很强的现实意义和经济意义，经过研究分析后，最后决定将本次毕业设计的课题定为烟雾报警器装置的设计。考虑到设计的合理性与经济性，为便于日后大规模的普及，最终采用51系列单片机作为整个系统的核心控制器件，通过外扩模数转换模块，气体传感器模块和基本的显示电路来实现基本的火灾探测与及时报警功能。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:STC8951单片机气体传感器模数转换器火灾探测与报警
目 录
1 引言 1
1.1 课题的研究现状及研究意义 1
1.1.1 国内外发展 1
1.2 烟雾报警技术简介 2
1.3论文组织结构 2
1.4 本章小结 3
2 硬件电路设计 4
2.1系统的方案设计 4
2.1.1 系统的技术指标 4
2.1.2 系统的基本组成 4
2.2系统的电路设计 5
2.2.1 MQ-2型气敏传感器简介 5
2.2.2 烟雾探测电路 6
2.2.3 ADC0809简介 7
2.2.4 1602LCD显示电路 8
2.2.5 声音报警电路 9
2.2.5 灯光提示电路 10
2.2.5 按键电路 10
2.2.5 单片机最小系统 12
2.3 本章小结 14
3 软件程序设计 15
3.1 系统软件主流程图 15
3.2 各子程序设计 16
3.2.1 ADC0809编程 16
3.2.1 1602LCD编程 17
3.3 本章小结 18
4 系统调试 19
4.1 系统的硬件调试 19
4.2 系统的软件调试 19
4.2 本章小结 21
5 总结与展望 22
5.1 总结 22
5.2 问题与展望 22
参考文献 24
致 谢 25
附 录 26
1 引言
1.1 课题的研究现状及研究意义
改革开放后的三十几年里，我国的工业得到了很大的发展，人们的物质生活水平也上升到了新的高度，但与此同时，火灾的巨大隐患也在逐渐凸现出来。在我国现有沼气池一千多万座，急需市场能够开发出低成本、高效率的探测装置，许多城市的居民都开始使用天然气，如果这些家庭能够安装一个可燃气体检测装置，那么市场的需求将是非常可观的。为了使人们免受这些灾害的影响并确保财产不受损失，防止引发惨痛的流血事故，就需要一种能对工作或者生活环境进行实时监控的装置。为此，就必须依靠先进的检测仪器，及早发现身边存在的火灾隐患，帮助人们迅速采取措施，将火灾事故扼杀在摇篮中，确保家庭和工业生产过程的安全。因此，研究烟雾报警器装置就成为如何减小火灾事故造成的损害领域的一个重要课题。
1.1.1 国内外发展
通过这几年大规模的宣传普及预防火灾发生的知识，烟雾报警器装置已经被广泛用于国内的宾馆、餐厅等消费场所，并且正努力做到装置的集成化、标准化和实用化。最开始的烟雾报警器装置主要受到成本和安装方式的限制，只用在少数场合，比如高档的会议室、宾馆，高级写字楼里面，一般家庭是很少安装此类装置的。随着科技和社会的发展，电子设备的成本现在已经能够被很好的控制，给普通场所也安装可靠的烟雾报警器装置已经变得不再遥不可及，伴随着信息社会的来临，人们也不会局限于传统的烟雾报警器功能，往往需要设备能够同时满足无线化、远程化和便携化的要求。国外比较著名的烟雾报警器生产企业有霍尼韦尔公司，这是一家总部位于美国的全球500强企业，在全球的数十个国家拥有超过万名员工。霍尼韦尔公司提供的烟雾报警装置非常专业，产品涵盖多种检测方式，能够检测到多种易燃易爆气体，具有高度的便携化、高灵敏度等许多优点，同时该公司还能为顾客提供满足在多种恶劣环境下也能正常工作的设备，还可以根据客户的需要提供定制化的服务。该公司在生产易燃易爆传感器方面的经验也非常丰富，它所生产的设备在出厂前都受到了严格的质量检验，确保出厂的每套装置都能胜任残酷环境的考验，霍尼韦尔公司正逐步成为全球领先的火灾报警装置的供应商。在某些方面，霍尼韦尔公司的产品甚至被作为了整个行业的生产标准，这是对该公司产品做出的最高评价，来到中国后，该公司的发展尤为迅速，很快就靠着过硬的产品性能和完善的售后服务得到了广大中国消费者的认可。
1.2 烟雾报警技术简介
MQ-2型气体传感器对空气中存在的可燃气体敏感度很高，它主要是由二氧化锡(SnO2)制成。这种材质制成的传感器的电导率一般是与可燃气体的浓度成正相关的，这样增加简单的变换电路并利用该型传感器的电导率特性就可将空气中可燃气体的浓度转化为输出电压信号的变化。将采集到的电压信号输入进单片机应用系统中，通过给单片机外扩各种功能模块，编程就可以实现烟雾报警的各项功能。
1.3论文组织结构
论文共分五个章节，具体内容安排如下：
第1章：绪论。本章主要介绍了课题的研究现状及研究意义，综述了国内外烟雾报警器装置的发展状况，对新型报警技术做了简单的介绍，特别是本文所涉及的气敏型烟雾报警器的传感器类型和工作原理做了详细的论述，最后对全文的组织结构进行了介绍。
第2章：硬件电路设计。本章主要介绍了烟雾报警器装置所涉及的硬件模块。其中包括各模块的电气原理仿真图的设计，各元器件的基本性能参数及引脚功能的综述。着重对本课题中所涉及的几款芯片做了重点说明，从芯片的种类到选型都进行了论述，还介绍了本课题所用到的气敏型传感器，认识了传感器的外形并对它的电气特性进行了分析，掌握了该传感器的工作原理。
第3章：软件程序设计。本章主要介绍了烟雾报警装置系统的程序设计过程及步骤。设计程序的主要思路就是先将系统按模块就行划分，再分别对每个模块进行编程，最后将这些模块组合起来就可以实现单片机应用系统的基本功能。
第4章：系统调试。本章主要介绍了系统的硬件和软件的调试过程。硬件部分的调试包括电路原理图的检查和元器件的检测，确认无误后对单片机应用系统进行上电测试，查找出测试过程中存在的问题并进行及时修正。软件部分的调试先分模块进行调试，当每个模块功能正常实现后再将各模块组合运行，确保能够迅速发现并解决软件编程中存在的问题。软件和硬件分别调试结束后再次对单片机系统进行上电运行，直到本装置能够顺利进行烟雾报警工作。
第5章：总结与展望。本章主要对课题的完成情况进行了总结分析。在课题的的完成过程中存在许多问题，通过仔细的分析，不断修正设计过程中的不足点，并对未来烟雾报警装置的发展趋势做了大胆的预测。
1.4 本章小结
本章主要介绍了课题的研究现状及研究意义，综述了国内外烟雾报警器装置的发展状况，对新型报警技术做了简单的介绍，特别是本文所涉及的气敏型烟雾报警器的传感器类型和工作原理做了详细的论述，最后对全文的组织结构进行了介绍。
2 硬件电路设计
2.1系统的方案设计
本系统主要具备以下几种功能：
1、火情的侦测功能：本装置上使用的传感器，重点探测的是可燃气体和烟雾。由于选用的传感器灵敏度高，对火灾能够快速响应，探测能力非常强。
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