火灾烟雾报警器的设计方案.docx

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1、目录第1章绪论11. 1研究来源、目的和意义11.1. 1研究来源11. 1.2研究目的和意义11.2烟雾报警器的国内外现状1第2章烟雾检测报警器的设计方案及工作原理22.1 系统设计的功能22.1.1 基本功能22.1.2 拓展功能。22. 2烟雾检测报警器设计思路22. 2.1烟雾传感器的介绍32. 2.2烟雾传感器的分类32.3烟雾检测报警器整体设计方案32. 3.1烟雾检测报警器工作原理32. 3.2温度检测报警器工作原理42.3烟雾报警器系统类型4第3章烟雾检测报警器的硬件设计53. 1主电路的设计与实现53. 1.189系列单片机的概况：54. 1.2AT89S52单片机介绍55.

2、 1.3AT89C51单片机的内部构造:63.1.4MQ-2型烟雾传感器63.1.5DS18B20温度传感器工作原理73.1.6ADC0809工作原理73. 2烟雾报警器原理图83.2 复位电路83.3 晶振电路93.4 按键电路93.5 AD烟雾采集模块103.6 温度采集模块113.7 声亮报警模块113.8 液晶显示模块11第4章烟雾检测报警器的软件实现错误!未定义书签。4. 1单片机软件开发工具介绍124. 2protues7.10软件介绍124. 3程序流程134. 2.1流程图错误!未定义书签。4.3主程序144. 3.1显示子程序155. 3.2A/D转换子程序17第五章总结17

3、6. 1软件调试总结175.2硬件功能实现的总结18附录118局部源程序18附录225元件清单25附录326仿真运行图26实物图26实物运行图26第1章绪论1.1 论文研究来源、目的和意义1.1.1 论文研究来源随着社会的进步，人们的生活越来越好但也伴随着越来越多的隐患，由于在现代城市家庭里，许多人因不懂家庭安全常识引起火灾事故，使幸福家庭眼间毁于一旦，有的甚至导致家破人亡，而且一旦发生居民家庭火灾，处置不当，是造成人员伤亡的重要因素。所以说,人们应该积极了解家庭火灾的主要起因，还有预防火灾的发生。英国每年发生50000起以上的严重家庭火灾，其中大局部火灾造成人员伤亡和重大的家庭财产损失，有的

4、还连累左邻右舍，火灾损失更加沉重。在调查火灾起因的时候，绝大多数发生火灾家庭的当事人说，以前总觉得火灾是人家的事情，与自己离得很远，没有想到这一次竟然会发生在自己的头上。1.1.2 论文研究目的和意义随着现代家庭采用方便的家用电器的增加，家庭火灾发生的频率越来越高。一旦家庭有火灾发生，就很容易出现扑救不及时、灭火器材缺乏以及在场人惊慌失措、逃生缓慢等不利因素，最终导致重大生命财产损失。为了保护生命安全与财产安全，人们需要实时注意防止火灾的发生，利用高科技产品有利于人们及早发现火灾的隐含，及时的防止不必要的灾难发生。为了早期发现火灾的隐患，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全，防止火灾引起燃烧

5、、爆炸等事故，造成严重的经济损失与危生命安全。随着烟感报警器的使用者不断增加，住宅失火造成的死亡人数也不断下降。据美国国家消防协会报告说明，安装了推荐数目的烟感报警器的住宅一旦发生火灾，住宅内人员的逃生时机将比未安装的住宅多出50%。所以家庭装有烟雾报警器灾难能够降低，防止不必要的灾难。1.2 烟雾报警器的国内外现状探测器朝新探测技术的开展进一步拓展了火灾探测的应用领域，为一些传统探测器无法胜任的环境提供了有效的手段。相关技术的开展，如傅立叶近红外光谱技术弱信号处理技术、低功耗MCU技术进一步促进了传统探测技术的改进，使得传统探测器在技术和性能上有了显著的提高。火灾着极早期探测、多传感器复合探

6、测和探测器小型化、智能化的方向开展迈出了更快的步伐。第2章烟雾检测报警器的设计方案及工作原理2.1 系统设计的功能利用气体传感器MQ-2.ADC0809模数转换器、DS18B20温度传感器等实现基本功能。通过这些传感器和芯片，当环境中可燃气体浓度或温度等发生变化时系统会发出相应的灯光报警信号和声音报警信号，以此来实现火灾报警，智能化提o2.1.1 基本功能利用气体传感器MQ-2、ADCO809模数转换器、DS18B20温度传感器采集数据并对处理后的数据进展分析，如果温度大于或等于某个预设值，则黄灯点亮，启动报警电路发出报警声音，反之则黄灯熄灭，无报警声音。如果烟雾值大于或等于某个预设值，则红灯

7、点亮，并启动报警器，发出报警声音。反之则红灯熄灭，无报警声音。2.1.2 拓展功能。设计按键。当按下设置按键时，光标闪烁，此时按下“加或“减对应的温度或烟雾阈值可进展设置。2.1.3 2烟雾检测报警器设计思路此次设计是针对于单片机原理及其应用展开的。其中包含了大学三年中所学到的相关知识，运用所学的传感器技术，单片机技术去设计基于单片机的烟雾报警系统。烟雾报警器的最基本组成局部包括：烟雾传感电路、温度传感电路、模数转换电路、单片机控制电路。单片机紧紧联系着传感器和报警电路设备，给烟雾报警器设定一个值，当外界环境到达预先设定的数值时，烟雾传感器把被测的物理量作为输入参数，转换为电量输出。温度传感器

8、的工作原理与上者一样。为了简化整个系统的设计在本设计中不采用前置放大器而是选择数值符合A/D转换器的输入等级。模数转换电路将从烟雾传感电路送出的模拟信号转换成单片机可识别的数字信号后送入单片机。这里选择单片机的P1O为输入方式，接收到信号的单片机经过程序的设定会由PO.0作为单片机的输出电路，单片机对该数字信号进展滤波处理，并对处理后的数据进展分析，是否大于或等于某个预设值，如果大于则启动报警电路发出报警声音，反之则为正常状态。烟雾传感器、温度传感器及单片机是可燃烟雾检测报警器的两大核心，根据报警器功能的需要，选择适宜、准确、经济的烟雾传感器及单片机芯片是至关重要的。2. 2.1烟雾传感器的介

9、绍烟雾传感器是将空气中的烟雾浓度变量转换成有一定对应关系的输出信号的装置，烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中。3. 2.2烟雾传感器的分类1、离子式烟雾传感器该烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。它在内外电离室里面有放射源铺241,电离产生的正、负离子，在电场的作用下各自向正负电极移动4。在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜逃外电离室。干扰了带电粒子的正常运动，电流，电压就会有所改变，破坏了内外电离室之间的平衡

10、，于是无线发射器发出无线报警信号，通知远方的接收主机，将报警信息传递出去。2、光电式烟雾传感器光电烟雾报警器内有一个光学迷宫，安装有红外对管，无烟时红外接收。2.3烟雾检测报警器整体设计方案2.3.1烟雾检测报警器工作原理本论文中的烟雾报警器采用89S52单片机来控制核心，采用MQ-2型电阻式半导体传感器采集烟雾信息。其工作原理，首先烟雾传感器采集烟雾信息然后把烟雾信号转换为电量送入模数转换器中；接着模数转换电路将从烟雾传感电路送出的模拟信号转换成单片机可识别的数字信号后送入89S52单片机；最后，将实际可燃性气体浓度送入液晶，并判断浓度值是否超出报警门限，当浓度低于设置门限值的时候绿灯长亮，

11、当烟雾浓度超出设定的限定值时，红灯亮并发出声音报警。2. 3.2温度检测报警器工作原理该设计采用的是数字温度传感器。温度传感器检测到的温度以及数据处理后，直接送给单片机89c52数字信号并进展数据分析。单片机对于温度传感器的送入的数据与预先设定的温度阈值，并判断温度是否超出设定的限定值。假设是超过，黄灯点亮并发出报警声音。2.3烟雾报警器系统类型为适应家庭和工业等场所对可燃性易爆烟雾安全性要求，设计的可燃性烟雾报警仪应不仅能在较宽的温度范围工作，而且应具有显示可燃烟雾浓度使用89S52单片机，MQ-2烟雾传感器与DS18B20温度传感器作为敏感元件，利用ADC0809转换器和烟雾报警电路，开发

12、出可用于家庭或小型单位火灾报警的烟雾报警器。整个设计由5大模块与两个基本电路构成：AD烟雾采集模块、按键模块、液晶显示模块、声光报警提示模块、温度采集模块以及复位电路和晶振电路。89S52单片机，烟雾传感器是将现场烟雾浓度等非电信号转化为电信号，再通过ADC0809将模拟信号转换成数字信号送给单片机进展处理。烟雾报警模块由单片机和报警电路组成，由单片机控制实现不同的声光报警功能。本系统采用高性能的单片机，工作稳定、测量精度高、通用性强、功耗低，保证报警器的准确性及可靠性，而且最好体积小，成本低，有利于减少报警器的体积，降低报警器第3章烟雾检测报警器的硬件设计3.1 主电路的设计与实现89S52

13、单片机是报警仪的设计中最核心的部件，一方面它控制A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换，另一方面，将采集到的数字电压值经计算机处理得到相应的二进制代码，与设定的值作比较。整个系统的软件编程就是通过C语言对单片机89S52实现其控制功能。3.1.189 系列单片机的概况：MCS-51单片机是美国INTE公司于1980年推出的产品，典型产品有8031、8051和8751等通用产品，一直到现在，MCS-51内核系列兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MCS-51单片机作为代表进展理论根基学习。我们常说的已经停产的89C51指的是ATME1公司的AT89C51单片机，同时是

14、在原根基上增强了许多特性，如时钟，更优秀的是由FiaSh程序存储器的内容至少可以改写1000次存储器取带了原来的ROM一次性写入，AT89C51的性能相对于8051已经算是非常优越的了。89C51的缺陷在于不支持ISP在线更新程序功能，必须加上ISP功能等新功能才能更好延续MCS-51的传奇。89S51就是在这样的背景下取代89C51的，现在，89S51目前已经成为了实际应用市场上新的宠儿，作为市场占有率第一的Atn1e1目前公司已经停产AT89C51,将用AT89S51代替。89S51在工艺上进展了改进，89S51采用0.35新工艺，成本降低，而且将功能提升，增加了竞争力。89SXX可以像下

15、兼容89CXX等51系列芯片。市场上见到的89C51实际都是Atn1e1前期生产的巨量库存而以。如果市场需要，Atme1当然也可以再恢复生产AT89C51。3.1.190 AT89S52单片机介绍AT89S52实物图与构造图由图37、3-2所示。该单片机可反复擦写IOOO次的F1ASH只读程序存储器，器件采用ATME1公司之高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚构造，片上F1aSh允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。由图3-2可见，89S52单片机主要由以下局部组成：CPU系统：8位CPU;含布尔处理器；时钟电路；总线控制逻辑。存储器系统：8KB的程序存储器ROM/EPROM/F1ash,可扩至64KB：128KB数据存储器RAM,可再扩64KB；特殊功能存放器SFR。3.1.191 AT89C51单片机的内部构造：AT89C51单片机内部由CPU、4KB的FPERoM,128B的RAM,两个16位的定时/计数器To和T1,4个8位的I/O端P0、P1、P2、P3等组成。单片微机内部最核心的局部是CPU。CPU主要功能是产生各种控制信号，控制存储器、输入/输出端口的数据传输、数据的算术运算、逻辑运算以及位操作处理等，CPU按其功能可分为运算器和控制器两局部。控制器由程序计数器PC、指令储存器、指令译码器、