小型智能火灾自动报警器的设计

0摘要随着社会和经济的发展，防火工作越来越重要，但是目前国内的许多研发都侧重于大型场所的火灾报警。因此，研发一种小型智能报警器是十分必要的，报警器是用烟雾传感器组成的。了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对烟雾传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一烟雾监控系统。本论文以电阻式烟雾传感器和单片机技术为核心并与其他电子技术相结合，设计出一种技术水平较好的烟雾报警器。其中选用MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器实现烟雾的检测，具有灵敏度高、响应快、抗干扰能力强等优点，而且价格低廉，使用寿命长。选用的STC89C51单片机，其整合了A/D转换、硬件乘法器、硬件脉宽调制器等资源，具有高速、低功耗、超强抗干扰等优点，是目前同类技术中性价比较高的产品。以STC89C51单片机和MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器为核心设计的烟雾报警器可实现声光报警、故障自诊断、浓度显示、报警限设置、延时报警及与上位机串口通信等功能。是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾报警器。具有一定的实用价值。关键词MQ-2气敏传感器，STC89C51，DS18B20温度传感器1AbstractWiththeextensiveuseofnaturalgas,eachasmallapartmentbuildingnaturalgasarebeingoverwhelmed.Naturalgasiswidelyusedtobringalotofconvenienceinpubliclife,reducepollutionintheworldandimprovethequalityoflifeandefficiency,butatthesametime,naturalgasisapotentialhighriskgoods,intheeventofalargeareaoftheleak,ifnotimmediatelydisposeitcouldresultinalargeexplosion,topeopleslivesandpropertybroughtimmeasurablethreat.Facedwithavarietyofaccidenthazardscausedbynaturalgasleak,wemusthaveanapproach.Therefore,thetemperatureofnaturalgasleakdetectionalarmisanimportantmeansofnaturalgascorrespondinginvisiblekiller.Inthispaper,semiconductorgassensorforfireand51microcontrollercoretechnologyandnaturalgasleakdetectionalarmdesignedtoachievetemperaturegasdetectionandalarmfunction,isalowcost,lowpower,highefficiency,highprecisionandintelligentnaturegasleakdetectionalarmtemperature,withexceptionalvalue.STC89C51microcontrollerthroughdataprocessingandanalysis,whetheroverorjustreachesthepresetalarmvalue,shouldexceedthealarmcircuitwillautomaticallymakethestartingrunninglightsflashingbuzzeralarmsound,contrarytothenormalstate.Temperaturedesign,weuseDS18B20temperaturesensorandmicrocontrollerSTC89C51connecttoconvertatemperaturesignalintoadigitalsignalSTC89C51discernible,andthenthroughthemicrocontrollerprocessingandanalysis,thefinalvalueoftheambienttemperatureandgasconcentrationvaluecurrentlydisplayedintheLEDdigital.Keywords:gassensoralarm;singlechipmicrocomputer;temperaturesenso0目录摘要.1Abstract.2前言.3第一章绪论.41.1课题背景.41.2课题研究意义.41.3火灾报警器的国内外现状.51.4火灾报警器的发展趋势.6第二章总体方案设计.72.1总体框架.72.2对于该检测仪设计的要求.72.3气体浓度传感器选型.82.3.1MQ-2传感器简介.82.4温度传感器选型.102.5单片机选型.10第三章系统的硬件电路.113.1单片机最小系统.113.2天燃气检测AD采集转换电路.123.3声音报警电路.133.4电源模块.153.5温度传感器电路.163.5.1DSl8B20简介.163.5.2DS18B20温度转换值及相关参数.17第四章系统软件设计.184.1主程序设计.184.2滤波子程序设计.194.3控制按键设计子程序.204.4报警子程序设计.21第五章电路焊接及硬件调试.225.1电路焊接.225.2按键说明.225.3硬件调试.23第六章总结与展望.251参考文献致谢附录前言“火灾”是指由火焰燃烧是的人们生命财产受到危害的事件。随着技术，越来越多的威胁的发展，工业生产和日常生活中，由于不同类型的自然灾害，火灾是最常见的威胁生命和人民财产的一个最重要的安全威胁。火，我相信，众所周知，我们总是能听到，你会看到各种火灾，小的财富损失的，大的生命灭亡。因此，消防火警自动运行尤其令人印象深刻。智能火灾报警器系统的演变很快，新技术的成熟进一步扩大了火灾自动报警系统的应用领域，为一些报警系统难以适应的环境提供了有用的手段。我国的火灾报警系统从无到有，再到如今的高效多功能。随着新技术的诞生，火灾报警系统早已渗透到诸如工业，农业生产和人民生活的所有应用领域。因此，根据社会的需求，以及该应用程序的各种不同类型的单芯片的功能。火灾报警系统是计算机系统的单位，它实际上是一个微控制器或微处理器。因为它成本较低，体积渺小，功能齐全，因此很受欢迎。同样，它也被广泛应用在技术领域报警各类完善的报警功能，大大提高了可靠性，来满足社会需求。多亏了消防报警系统，对人类科技的经济和社会进步的快速发展，已成为一个必须做的。反应到消防的需求，维护成本和高可靠性，高灵敏度，低误报率，网络技术系统，智能化方向发展，因此对智能火灾报警器的研发有结构简单，成本低，这是必要的。2第一章绪论1.1课题背景随着科学技术进步，工业生产和日常生活中危险日益增多。为了确保保障社会主义现代化建设的统一，以避免事故的发生，由于火灾燃烧，爆炸，造成显著的经济损失，甚至危及生命。为了减少这样的事件的发生，有必要使用先进可靠安全的工具已经在实时烟检测位置准确地监测烟的环境中的浓度，尽早发现潜在的安全隐患，并及时采取有效措施，避免事故发生，确保安全。因此，试验温度和气体浓度探测器已成为传感器技术领域的一个重要课题。1.2课题研究意义近年来，火灾报警系统已被越来越多的工业和农业生产的各个环节和人民生活的每一个部门使用。不同类型的单片机根据社会发展的需要。火灾报警系统是设备级的计算机系统，实际上是一个微控制器或微处理器。由于这是一个全功能的，体积小，成本低，所以它可以被用于所有电子系统。同样地，它可以被广泛地应用于对不同的警报的检测和报警功能的字段更完善的检测，大大提高了可靠性，为满足社会发展的需要。该传感器装置的“常识”作为一个系统中，如果没有“感觉”感到的信息，或“感觉”无聊时，控制系统是难以生产的高精度，高速度。二十世纪八十年代的时代检测技术被称为美国，日本的检测技术在第十技术。因此，需要用于检测报警功能，气体传感器和微控制器芯片，以选择合适的和准确的，经济的关键。在这项工作中，主微型控制器STC89C51和项目选择的MQ-2型半导体式气体传感器作为核心设备。目前，现代建筑自动泄漏检测报警系统，功能各异的气体选择性安装。由于气体泄漏检测系统是建筑物的神经系统，可以感觉到，火灾报警器和接收的时间预警信号，并通知用户和当地人。这就像一个很好的守夜人，人们的生活，忙碌的安全或在家休息的感觉。在燃烧，快速，准确检测语音报警，对组织迅速和适当的疏散及时重要性，积极有效地控制火势蔓延，火势迅速，初期减少火灾损失居住人群。31.3火灾报警器的国内外现状国外自1930年以来就开始研究气体浓度探测器的发展，温度，其原因是由于人类安全和对安全性和舒适的生活环境意识的迅速发展另一种是对能源市场的宣传公共安全规则。在逐步提高生产过程中，日益小型化的更多的传感器和集成水平传感器，使逐渐变小的研究工具的量，更好的传输传感装置是更有利于生产，运输和销售。1963年5月，日本制定了第一次接触家用报警器泄漏燃烧气体在次年，12月，所涵盖的报警产品的改进检测气体，如一氧化碳，它可以安装在浴室和集中监控。中国于1970年开始开发一种火灾报警器，生产不同的类型，从炼油厂应用扩展到所有类型的报警的几乎所有的危险的工作环境范围内，产品的数量也是越来越多。但最重要的，引进国外先进的传感器技术的基础上，先进的生产技术的研究和发展，创造自己的特色。近年来，选择性和烟产品的稳定性也有了很大的进步。火灾报警器一般可分为民用火灾报警器、工业用火灾报警器。(1)民用火灾报警器民用火灾气体浓度报警器一般安装在厨房，遇到火灾房间温度上升并且气体气体浓度浓度变大时，报警器就会发生报警，并带有相关灯光显示，同时相应外部设备一同报警。(2)工业用气体浓度报警器但也有工业和有毒气体探测器报警检测探头的差异，但在理论和应用都非常相似。工业用可燃气体和有毒气体浓度探测报警器，根据环境，可分为泄漏探测器，控制器和传感器。测漏仪检测泄漏量小，便携式或手持式，主要是在气体泄漏和管理控制的检测使用。在有气体泄漏事件，泄漏报警器就会响起，气体浓度浓度的数字显示，以采取预防措施，防止结合使用长期监测气体浓度探测器在爆炸地点的集中爆炸等严重危害事件发生。把探测器安装在爆炸现场，进行检测，安装地点为墙壁上的凹槽和其他地方，且屏蔽电缆的房间。一旦有气体发生泄漏，使用屏蔽电缆就能连接到控制信号，发出声光报警，并运行排气系统或电磁阀切断气源，以确保安全。这些仪器被广泛使用在汽油站，加油站，锅炉厂和其它工业设施。451.4火灾报警器的发展趋势面对人类社会，技术和竞争的快速发展，电脑的快速发展，没有通信和控制，利用的趋势，现今的火灾自动报警完整的系统与技术，软件合并，以及两个网络化，智能化，多样化，少量化，灵敏度高，整合和发展的其他方面。自动气体浓度报警系统，有不能接受的，在当前协议，误报率，漏报和不频繁，智力低下，免疫力低下和气体浓度报警器是在其他较明显的，按照统一的国家标准，开放的通讯协议的基础下的特殊环境问题检测消防规范。管理系统的能力的增强提供了更好的保护，为保证用火，并通过强有力的，以保护人身和事物的国家安全，更美好的生活。6第二章总体方案设计2.1总体框架气体泄漏检测器能够检测在环境中的气体浓度，以及系统报警系统的一个基本要素应包括：模拟到数字的安全系统电路的收购转换，单片机控制电路，字符显示的电路部分，声光报警保护电路等组成。为了满足国内和工业用地等可燃性气体和炸药的安全要求，可燃气体报警条件设计。采用延时报警，外围电路的泄漏检测报警系统的硬件和软件分成两部分。本设计包含如下结构：温度气体检测、单片机主控、AD转换、报警电路、显示电路5大部分。如下图2-1所示：温度气体检测电源VCC单片机STC89C51AD转换电路显示电路报警电路按键控制图2-1总体框架2.2对于该检测仪设计的要求(1)开机能显示此时温环境度和气体浓度。(2)对气体进行检测，气体浓度达到报警设定值时，应能报警，红灯亮，蜂鸣器响。(3)对温度进行检测，温度达到报警设定值时，应能报警，黄灯亮，蜂鸣器响。(4)正常工作时，红灯黄灯都不亮，蜂鸣器也不报警。(5)错误时，有复位功能。72.3气体浓度传感器选型该传感器是由烟检测器所作的气体浓度报警信号的设备和控制系统的最重要的方面。气体浓度探测器可具有的种类和气体的浓度信息被转换成电信号，所用的测试气体中的环境信息的情况下获得的电信号的强度进行检测，监测，传感器的功能。我们可以说，没有可靠的和准确的传感器，没有检测，监视和精确和可靠的报警器。气体浓度报警传感器作为设备，它决定从气体浓度收集信号的密度的精度和可靠性的重要核心。MQ-2气体浓度检测内部视图如下图2-2：图2-2气体浓度检测内部视图2.3.1MQ-2传感器简介MQ-2半导体传感器是以清洁空气中电导率较低的金属氧化物二氧化锡(SnO2)为主体的N型半导体气敏元件。当传感器所处环境中存在气体浓度气体时，传感器的电导率随空气中气体浓度气体浓度的增加而增大。在设计报警器时只有使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。该传感器具备一般半导体气体浓度传感器灵敏度高、电导率变化大、响应和恢复时间短、抗干扰能力强、输出信号大、寿命长和工作稳定等优点，在市面上应用十分广泛。二氧化锡(SnO2)半导体气敏元件特点：(a)SnO2材料的物理、化学稳定性较好，与其他类型气敏元件相比，SnO2气敏元件寿命长、稳定性好、耐腐蚀性强。(b)SnO2气敏元件对气体检测是可逆的，而且吸附、脱离时间短，可连续长时间使用。(c)SnO2气敏元件结构简单，成本低，可靠行较高，机械性能良好。8MQ-2气敏元件的结构如图2所示，由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。封装好的气敏元件有只针状管脚，其中个用于信号取出，个用于提供加热电流。MQ-2半导体气体气体浓度传感器适用于气体浓度、天然气、煤气、氢气、烷类气体、汽油、煤油、乙炔、氨气等的检测，对可燃性气体的（CH4、C4H10、H2等）的检测很理想。这种传感器在较宽的浓度范围内对气体浓度气体有良好的灵敏度，能够检测多种可燃性气体，十分适合应用在家庭的气体泄漏报警器中。是一款便携式气体检测器，非常适合多种应用的低成本传感器。其技术指标表如下表2-3：表2-3MQ-2技术指标加热电压（Vh）AC或DC50.2V回路电压（Vc）最大DC24V负载电阴（Rl）2K清洁空气中电阻（Ra）2000K灵敏度（S=Ra/Rdg）4(在1000ppmC4H10中)响应时间(trec)10S恢复时间(trec)30S元件功耗0.7W检测范围5010000ppm使用寿命2年92.4温度传感器选型DS18B20温度与温度传感器电路。DS18B20输出数字温度计通过“第一行”总线（1-Wire协议是一个单一的数字信号总线和单个的信号线的功率和使用该复合线的一个端口的，每个系统编码，支持解决指望零功率至少需要一个网络连接总线）这种独特的方式使多个DS18B20轻松组建传感器网络，为创建和测量系统作为一个整体更容易连接。这是一个很大的进步比其他精密测量的温度探头，转换时间，传输距离，分辨率等的温度，为用户提供了更方便，更满意的结果。2.5单片机选型自动报警系统接收信号，并启动火灾报警显示，并执行相应的报警。报警器控制功能，必须有高速微控制器，检测时，报警系统是否正常工作在正确的时间进行实时观察烟密度等级并进行相应处理。同时，为满足相同类型的微控制器的速度，警报系统和功能要求的接口设计的，以及进行选择时廉价且轻量，以确保基部考虑准确性，可靠性和报警免疫力，可以不增加成本，减少体积。从火灾报警技术在各个领域得到越来越广泛的应用来看，很多厂商都推出了不同类型的微控制器，微控制器家族的许多成员，一系列的微控制器以其优异的性能，成熟的技术，高可靠性和高性价比迅速占领了主要的工业应用和市场的自动化控制工程，普通的单片机应用。其中，该系列的好处是51，有广泛的空间。因此，测量和控制系统，使用51系列是最好的解决方案，因为该设计采用STC89C51。单片机引脚图如图2-4：图2-4STC89C51引脚图10第三章系统的硬件电路3.1单片机最小系统本系统的最基本工作电路如下图3-1所示：P1.02345678RST9(XD)INWALGE/OVCUYMuFKJ图3-1单片机最小系统单片机最小系统由复位电路、时钟电路组成。STC89C51电压在4.5V到5.5V之间，它是DC5V外部到微控制器具有5V。VCC引脚是正的，且20脚接到VSS。微控制器复位电路的工作是确定一个完整的微控制器的引导过程的初始状态。复位信号时产生的微功耗，单芯片完整的微控制器。当系统在运行的外部环境与节目的音响系统，按程序中的复位按钮从一开始就会自动启动。一般来说，它不是电源按钮会自动复位和手动复位，单片机时钟电路，因为还有高水平的复位端两个机器周期来完成复位操作。本项目采用外部复位按钮，手动流量上拉电阻连接到需要提高高价值性能。时钟电路控制运行速度：机器的振荡周期12的总周期，12MHz的晶体振荡器的振荡周期为1/12us。113.2天燃气检测AD采集转换电路NS公司的DC0832通过经由接口转换器的串行接口8的A/D产生三个子与微控制器相连接，低功率，高性能和低成本的，适合于袖珍仪器使用聪明。ADC0832是8位分辨率的A/D转换芯片，多达256的最大分辨率，可适应的一般模拟转换的要求。芯片双倍数据输出可以用作数据校验，以减少数据误差，转换速度快，稳定和可靠的性能。其主要特点是：（1）8位分辨率；（2）5V单电源供电；（3）模拟信号的压范围：05V；（4）输入、输出的平和TTL、CMOS相容；（5）转换时间为32us；（6）有两个模拟输入通道；（7）功耗低15mW各引脚说明如下：（1）CS（片选端，低电平有效）；（2）CH0，CH1（模拟信号输入端）；（3）DI（模拟输入端）；（4）DO（模数转换输出端）；（5）CLK（串行时钟输入端）；（6）Vcc/REF（电源正极端和电压输入端）；（7）GND电源地。123.3声音报警电路三极管的工作原理：三极管是电流放大器件，它的三个级分别为B，发射极E，集电极C。我们以NPN三极管来解释下三极管的工作原理。（1）电流放大根据NPN晶体管的硅分析。如上所示，电流的流动在基座B的发射极E被称为基本电流Ib从集电极C流动时，发射极电流被称为集电极电流IC大肠杆菌流动电流的两个方向该发射机的发射机E由箭头的方向表示。该晶体管的增益为如下：由基极电流控制的集电极电流（假设功率能够提供足够的电流来话的集电极的），并在基极电流的小变化将导致大的电流变化收集器，和变化，以满足特定的比例：变化的集电极电流的量的当前时刻的量的变化，或电流变化被放大的基础的所述时间倍率晶体管（通常比1大得多，例如，几十到几百个）。如果我们改变施加到这可能会导致在基极电流Ib的变化的发射极的基极的小信号，Ib的变化后进行放大，造成了很大的变化IC。如果集电极电流Ic流过电阻R，并且电压是使用式R=U*I能够认识到许多变化，耐电压算出。我们买耐受电压将被放大的电压信号。（2）偏置电路当晶体管放大电路，在实践中，也可以添加适当的偏置电路。有几种非线性结型晶体管（对应于发光二极管），这些晶体管的输入电压要大到相当的程度。当基极发射极电压在0.7V以下，那么基极电路可以忽略即无效。如果它要求非常小，它不足以引起基本电流信号（由于小于0.7伏，则0的基极电流）。如果必须连接到相应的电流的晶体管的基极（偏置电流高于此阻力图Rb的用于该电流，所述基极偏置电阻器），然后，当一个小时的信号求和与偏置电流，从而产生该电流的变化，该数据库将被放大的输出变化小基极电流信号和所述收集器。另一个原因是，从应用需求的领域中，在不存在极化的输出信号，而增加的信号的增益，同时降低了信号是无效的（因为没有偏置电流集电器是零，并且不能减少），以及添加预先姿态。信号以增加信号和降低可以扩大。（3）开关作用下面说说晶体管的饱和度。由于通过电阻R的限制时，集电极电流无法无限增加。当基极（电流）增加时，集电极（电流）就不能增加了，该晶体管进入饱和状态。为晶体管的评估一般标准是饱和磅*IC。在进入集电极发射极晶体管的饱和电压将是低的，可以理解的是，开关闭合。尽管人们可以得到该晶体管作为开关：当碱是等于零，晶体管集电极电流等于零（所谓的截止晶体管），关闭该数据库时的等效电流大，从而使晶体管的密度，开关的等效闭合。如果晶体管与在主工作的截止饱和度，通常被称为一个晶13体管开关。（4）工作状态如果高于此值时，R光阻力，然后，当基极电流为零时，集电极电流为零时，灯熄灭。如果基极电流大晶体管（比电流流过灯的倍率晶体管划分大）饱和时，所述开关的等效被关闭。如果基极电流慢慢变大，灯泡的亮度也将增加，注意之前的晶体管是不饱和的。在报警发射系统通过晶体管P3.6口来控制振铃音的信号与所述发光二极管，发光二极管报警蜂鸣器平行的基极连接到微处理器发挥作用光。由于音频信号由外部电源驱动，以使电流放大晶体管中发挥了作用。在实际系统中，我们采取一个发光串联二极管与一个电阻，限流电阻的光，因为LED的驱动电流是非常低的，但蜂鸣器驱动电流比较大，以LED避免烫伤，所以要加电阻。电路图如下图3-3所示：B1蜂鸣器Q580VCGND+32KP6图3-3蜂鸣器工作电路143.4电源模块采用USB线接电作为电源，系统进行工作室，AT89C51、温度气体浓度传感器的工作电压要满足设定的要求，并且成本低。电源接口电路如下图3-5所示：P1为USB电源接口SW1为电源开关D1为指示灯546231SWsw-灰PGNDR8KVC图3-5电源接口电路153.5温度传感器电路3.5.1DSl8B20简介转换总线的温度数据，在同一总线可以连接DSl8B20的功率，无需额外电源。在这种方式中，系统允许使用更简单的DSl8B20的结构更可靠。测温精度，转换时间，传输距离，本文系统地介绍了相组成，设计，电路原理，设计过程，温度测量和控制系统程序DS18B20。DS18B20引脚排列如下图3-6：图3-6DS18B20的管脚DS18B20引脚说明：GND:接地DQ：I/OVDD:电源NC：空脚存储和DSl8B20的触发值TH和TL比的温度的温度变化完成之后，因为只有这些寄存器8至0.5位被忽略在比较。不是TH和TL直接高于对应有点不可思议温度符号位锁定L6位。如果该结果大于所测量的温度TH铊或更小，并且在设备上的警告标志置位。此标志每次更新的温度测量。只要警报标志被设置，则该命令将搜索DSl8B20的响应警报。163.5.2DS18B20温度转换值及相关参数表3-7温度转换值如下参数特性：（1）特殊1引脚接口（2）不需要外部元件（3）可用数据线供电（4）需备份电源（5）测量范围扩大（6）以9位数字值方式读出温度（7）1秒内把温度值转换成数码管显示值（8）用户可设定相关报警线值极限参数：（1）所有引脚对地电压范围（-0.5V，+7.0V）（2）运行温度范围（-55，+125）（3）贮存温度范围（-55。C，+125）（4）焊接温度260温度输入（2进制）输出（16进制）+125000001111101000007D0H+8500000101010100000550H+25.062500000001100100010191H+10.125000000001010001000A2H+0.500000000000010000008H000000000000000000000H-0.51111111111111000FFF8H-10.1251111111101011110FF5EH-256251111111101011110EE6FH-551110111001101111FE90H17第四章系统软件设计4.1主程序设计在整个安全系统中，通过一个ADC0832转换处理，分析和处理由微控制器的烟浓度的信息，以确定是否激活系统。该方案已经开始执行初始化过程是达到国家初始化函数I/O输入输出端口设置以及注册的初始化，中断功能标准。首先，设置的50毫秒计时器初始值，使用EEPROM写入，作为间隔的值。然后将定时器为0时，选择方法。那么定时器0中断使能位，启动定时器0，关闭蜂鸣器，恢复最初设定的报警限值。主程序流程如下图4-1所示：开始程序初始化传感器预热处理信号采集A/D转换判断否超过设定报警值进入报警子程序是否图4-1主程序流程图184.2滤波子程序设计所述传感器信号进行采样，符合一定的缺陷，通常的干扰现象影响的各个采样点，从而导致在数据和其他点的采样数据的相当大的差异。因此，也许平均中值滤波器（也称为抗脉冲干扰过滤介质）的方法中，第一数据样本X进行比较，其中，要删除的最大值和最小值，然后计算的算术平均的剩余数据的值X-2。这种方法可以筛选出故障可以被过滤小随机噪声。保证烟探测报警的浓度的精确度，从而降低所用的错误被报告误报。滤波子程序流程如下图4-2所示：开始设置采样次数N=10调用A/D采样已采样10次将10次采样值排序求2到9采样值的和和除以8值送入寄存器是否图4-2滤波子程序流程图194.3控制按键设计子程序火灾报警器要有各个不同功能的按键系统，本设计借鉴了自锁复位开关的方式，以便达到安全有效的报警功能，控制程序流程如下图4-3所示：开始扫描键值是否有键按下延时10ms去抖动是否有键按下提取键值调用键盘子程序结束是是否图4-3键盘处理子程序流程图204.4报警子程序设计当气体浓度浓度超过报警设定值时，报警器发出一种近似警笛的鸣叫声，对应通道的红灯闪亮，以提示操作人员采取安全对策或自动控制相关安全装置，从而保障生产安全，避免火灾和爆炸事故的发生。为防止误报，在程序设计上，对气体浓度浓度进行快速重复检测和延时报警，以区别出是管道中气体浓度的泄漏，还是由于暂短打开阀门产生的可燃气体浓度的微量散失，防止误报。报警子程序如下图4-4所示：开始读取处理后的空气浓度是否大于20%延迟20秒采集一组浓度是否大于20%传感器故障自诊断传感器有问题启动燃气泄露报警启动故障报警消音键是否按下返回上电状态返回监控状态是是是否否否图4-4报警子程序流程图21第五章电路焊接及硬件调试5.1电路焊接第一步观察面包板上的焊点，看看是否有缺焊或者漏焊的地方，还有是否哪些地方焊错了有毛刺等等，防止在调试过程中发生短路造成电路板烧坏了，那就损失大了，功亏一篑。第二步用万用表测第一步中认为可疑的焊点跟接线，测测它们的状态是否跟预期设计的值一样，再检仔细检查电源线跟接地线有没有短路等各方面细节。第三步通入电源检测，看看接地端电压是否为零，各元器件之间电压是否符合预定值，芯片各引脚电压是否符合要求，如果芯片发热就立即中断电源，以防烧坏芯片。第四步介入相关仪器进行测试调试，或许相关数据。在对硬件电路调试过程中，差点出大错，通电之前发现芯片接反了，真是太粗心了我，不然芯片烧坏是小，整个电路坏了就麻烦了，于是就把芯片拔下来重新装上去。由于后面接线比较多，排线还是比较是个头疼的事，为了美观只能费点时间了。总之设计电路并焊接是绝对可以锻炼粗心的人的。5.2按键说明图5-1按键说明225.3硬件调试（1）接入5V电源，按下电源按键；（2）将功能选择键切至温度设置界面，设定温度报警值C=17摄氏度；如下图5-2所示：图5-2温度报警值设定（3）将功能选择键切至气体浓度设置界面，设定气体浓度值q=3；如下图5-3所示：图5-3气体浓度值设定23（4）对DS18B20进行加温，当温度C17摄氏度时，黄灯闪烁，蜂鸣器响；用火机对MQ-2进行浓度增加，当气体浓度q3（图为q=4）时，红灯闪烁，蜂鸣器响。如下图5-4所示:图5-4系统报警小结：到目前为止我的毕业设计也即将告一段落了，在这次的毕业设计中，自己也学习到了很多以前没有没有经历过的知识，让我更加清楚了理论知识和实践能力的差别了，了解到自己的短处，培养了我的独立思考能力，进一步提高了自己在实际设计过程中研究问题、发现问题、解决问题的能力，同时，也发现了自己的不足之处，和一些问题的存在，并有待进一步学习和发展，让自己在未来的工作和学习之中更快的适应和提高自己。24第六章总结与展望（1）总结火灾报警器是现在生活里不可或缺的设备，每年都有很多无辜生命丧生火海，更让人痛心的是消防官兵为了人民百姓的利益，有的时候会意外中失去自己年轻宝贵的生命，前段日子哈尔滨火灾就失去了几名90后消防英雄，实则可惜。所以，火灾报警器的研究发展是必要的。单片机控制系统的电路设计，高性能，高集成单芯片的核心芯片STC89C51全使用其高速数据处理能力和丰富的外设，及智能仪表。该仪器是一种结构简单，性能稳定，小尺寸和低成本。由于MQ-2传感器需要工作在加热状态，在高的温度，速度更快的反应时间，快速响应和恢复时间。为了提高响应时间，以确保传感器是准确，稳定，连续的供应需要5V电压，加热到MQ-2传感器。气体浓度警报装置可以操作在宽的温度范围内的气体浓度浓度，可以显示在LED数码显示器上。当气体浓度浓度达到我们原先设定浓度，它就会报警。（2）展望本论文在温度气体浓度报警器的基础上对比同种各类火灾报警器，合理设计了本毕业设计的更方面功能参数。报警器是由温度气体信号采集传感器与STC89C51构成的。根据性能、成本、功耗、速率、坏境诸多方面来考虑使用MQ-2。MQ-2传感器是针对甲烷等常见气体进行检测感应的。这个传感器的灵敏度非常高且成本低使用价值不错，而且具有恢复力强，抗高温高压还有湿度等优点。本设计虽较好的完成了，但仍有很多需要改进的地方，四位数码管换成液晶屏，那就可以更好地全方面显示数值及相关信息；报警指示灯也需改进，按照国家标准火灾报警控制器通用技术第条明确规定：红色为报警指示灯，黄色为故障信号；对于气体浓度检测，未来可以将气体检测精确到测出是哪种气体，以便更好地对火灾防患于未然。25参考文献1李华.MCS一51系列单片机实用接口技术.北京航空航天大学出版社.20072张毅坤等.单片微型计算机原理及应用.西安电子科技大学出版社.2006.3潘新民等.微型计算机控制技术.电子工业科技大学出版社.2003.4陈伟.MCS一51系列单片机实用子程序集锦.清华大学出版社.1993.5吴佑寿.LabVIEW7实用教程.电子工业出版社.2007.6朱明程等.一氧化碳传感器MGS1100原理及应用电子技术.1998年第1期.7刘迎春.传感器原理设计及应用.哈尔滨工业大学出社.19908赵负图.数据采集与控制系统.北京科学技术出社.1987.9王若鲸.数据通信系统入门.人民邮电出版社.1984.10肖忠祥主编.数据采集原理.西北工业大学出版社.200311刘广玉.新型传感器技术及应用.北京航空航天大学出版社.1989.12张毅刚.MCS一51单片机应用设计.西北工业出版社.1990.13陈伟.MCS一51系列单片机实用子程序集锦.清华大学出版社.1993.14何立民.单片机实用文集.北京航空航天大学出版.1993.15余成波.传感器与自动检测技术.高等教育出版社.2004.26致谢首先非常感谢我的指导老师王强对我的悉心指导，让我能够高效并如期的完成我的毕业设计，感谢老师对我过程的我疑问进行耐心的讲解和帮助。还要感谢王凯郑智鹏等同学，没有他们的支持与帮助，整个系统才能得以顺序完成。倒现在为止，我的大学生活实质上也算是接近了尾声，在大学的这几年里我成长了很多，从一个什么都不懂的小男孩到目前将要踏入社会的阳光大男孩，我不仅学到了知识，更多的是我学到了许多无形的东西，怎样与别人相处，怎样做人等等，在此我要谢谢在大学期间所有认识的朋友们，你们教会了我真挚的友情，在我喜怒哀乐的任何时候都陪着我，一起学习，一起生活还有是大学期间所有教过我的老师们，你们的辛苦的教导，教会了我的专业知识，教会了我在社会上生存的能力，尤其是班主任老师夏青和对我非常关照的老乡洪林宝老师，不辞辛苦地关心照顾引导我，谢谢你们27附录：中英文文献翻译名称单片机火灾报警器28附录A：电路原理图R52.2K12D1LEDRP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9(RXD)P3.010(TXD)P3.111(INT0)P3.212(INT1)P3.313(T0)P3.414(T1)P3.515(WR)P3.616(RD)P3.717XTAL218XTAL119GND20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40U1U1Y112MC230pFC330pFVCCR610KC110uFVCCS1GND1DATA2VCC3U3DS18B20R910KB1蜂鸣器Q59012VCC+S4S3S2S5CS1CH02CH13GND4DI5DO6CLK7VCC8U2ADC0832VCCQ19012Q39012Q49012Q29012VCCR75.1R81KE1D2DP3C4G54H62H9F10A111H12B73H8DS1SMG04_1123456789J1103R12.2KR22.2KR32.2KR42.2KVCCVCC321P1POWER112233445566Sz+5GNDC4104A1F2A3B4F5B6RL3MQ-212D2LEDYVCCR102.2KR112.2K附录B：电路仿真图29附录C:元件清单元器件规格名称数量AD采集芯片ADC083211蜂鸣器蜂鸣器B11电容10uFC11电容20pFC2,C32电源指示灯DD11数码管DS04DS11电源接口Header2P11三极管8550Q1,Q2,Q3,Q44三极管8550Q51电阻200R1,R6,R7,R8,R9,R10,R11,R128电阻2KR2,R3,R4,R5,R135电阻1KR14,R182电阻10KR15,R162电阻4.7R171独立按键SW-PBS1,S2,S3,S4,S55电源开关sw-灰色SW11单片机AT89C51AT89C511烟物传感器烟物传感器MQ-21温度传感器DS18B20DS18B21晶振12MY11附录D:源程序代码#include/调用单片机头文件#defineucharunsignedchar/无符号字符型宏定义变量范围0255#defineuintunsignedint/无符号整型宏定义变量范围065535#include#includeeeprom52.h/数码管段选定义0123456789ucharcodesmg_du=0xa0,0xbb,0x62,0x2a,0x39,0x2c,0x24,0xba,0x20,0x28,0x30,0x25,0xe4,0x23,0x64,0x74,0x38,0xff;/断码09abcdefq灭/数码管位选定义ucharcodesmg_we=0x7f,0xbf,0xdf,0xef;uchardis_smg8=0xa0,0x84,0x62,0x2a,0x39,0x2c,0x24,0xba;sbitCS=P37;/CS定义为P3口的第2位脚，连接ADC0832CS脚PCBsbitSCL=P33;/SCL定义为P3口的第3位脚，连接ADC0832SCL脚sbitDO=P34;/DO定义为P3口的第4位脚，连接ADC0832DO脚sbitledy=P14;/温度报警指示灯sbitledr=P17;/烟雾报警指示灯1sbitdq=P15;/18b20IO口的定义sbitbeep=P36;/蜂鸣器IO口定义uinttemperature,s_temp;/温度的变量uchardengji,s_dengji;/烟物等级ucharshoudong;/手动报警键bitflag_300ms=1;ucharkey_can;/按键值的变量ucharmenu_1;/菜单设计的变量/*1ms延时函数*/voiddelay_1ms(uintq)uinti,j;for(i=0;i=1;/*读取18b20内的数据*/ucharread_18b20()uchari,value;for(i=0;i=1;/读数据是低位开始dq=1;/释放总线if(dq=1)/开始读写数据value|=0x80;delay_uint(5);/60us读一个时间隙最少要保持60us的时间returnvalue;/返回数据/*读取温度的值读出来的是小数*/uintread_temp()uintvalue;ucharlow;/在读取温度的时候如果中断的太频繁了，就应该把中断给关了，否则会影响到18b20的时序init_18b20();/初始化18b20