基于单片机的室内防火报警系统的设计毕业论文.doc

基于单片机的室内防火报警系统的设计毕业论文目 录1绪论11.1 课题背景和相关概述11.2 火灾报警器的国内外现状和发展趋势11.3 系统设计任务分析22 总体方案设计和分析32.1 烟雾浓度检测传感器选择32.1.1 烟雾传感器的介绍42.1.2 MQ-2半导体气体烟雾传感器52.2 单片机的选择和简单介绍62.2.2 单片机的各引脚功能描述73 火灾报警系统的硬件电路部分93.1 STC89C52单片机最小系统93.2 单片机时钟和复位电路介绍93.3 烟雾浓度检测AD采集电路模块103.4 火灾报警数码显示模块113.5 声音报警电路模块113.6 按键控制电路模块123.7 火灾报警器供电模块123.8 温度传感器(DS18B20)电路模块133.8.1 DSl8B20的特性介绍133.8.2 DSl8B20的参数和工作方式介绍163.8.3 DSl8B20接入单片机电路164 火灾报警器系统软件的设计184.1 系统软件开发环境184.2 系统软件主体框图设计184.2.1 数据采集处理程序194.2.2 数据处理报警程序205 系统调试问题和总结22致谢23参考文献24附件一：原理连线图设计25附件二：部分程序源代码26附件三：实物图43II1 绪 论1.1课题背景和相关概述随着科技的发展和人类生活节奏的加快，越来越多的巨大隐患由于工业的生产和人类的日常生活而产生。为了早早发现和预警火灾，防止和减少火灾造成的危害，保护人类的人身和财产安全。防止火灾引起燃烧、爆炸等事故，造成严重的经济损失，甚至危及生命安全。因此，研究烟雾和温度的检测方法与研制火灾报警器就成为传感器技术1发展领域的一个重要课题。 单片机和烟雾传感器是火灾报警器系统的两大核心，单片机就好像是一个桥梁，联系着传感器和报警电路设备。近几年来的发展，单片机已慢慢走进工农业生产及人们生活的各个方面。单片机是器件级计算机系统，实际上它就是一个微控制器或微处理器。但是由于它功能齐全，体积小，成本低廉，因此可以应用到各种电子系统中。所以，根据火灾报警器功能和要求，选用合适、精准、经济的烟雾传感器和单片机芯片是至关重要的。在本论文中的最主要的设计是选STC89C52单片机和MQ-2半导体气体烟雾传感器为核心器件。 1.2 火灾报警器的国内外现状和发展趋势 国外于20世纪30年代就开始研究及研发烟雾传感器，一方面是因为人类安全意识逐渐增强，对环境安全性和生活舒适性的要求逐步提高；另一方面是由于传感器的市场增长受到各国政府安全法规的推动。据相关统计数据，美国1996年2002年烟雾传感器平均年增长率为27%30%。随着传感器生产技术水平的逐步提高2，使传感器日益小型化、集成度不断增大，使得火灾烟雾检测仪器的体积也逐渐变小，提高了火灾烟雾检测仪器的便携性，更加方便于生产、运输及市场的推广。 世界上第一台接触燃烧式家用燃气泄漏报警器于1963年5月，日本研发完成，次年12月其改良产品问世。我国烟雾报警器在70年代初期也开始研制，生产型号多种多样、品种比较齐全，应用范围也由单一的炼油系统扩展到各类危险作业环境的各种类型报警器，产品数量也在逐年不断增加。但主要是在引进国外先进的传感器技术和先进的生产工艺的基础上，进行研究与开发形成自己的特色。近年来，在烟雾选择性和产品稳定性上都取得了很大进步。我们正面临人类社会经济与技术急速发展的时代，伴随着电子、计算机、通讯和现代控制等技术的迅速发展，现代火灾自动报警应用技术发展方向正在向着全总线制、软件编程、网络化、智能化、多样化、小型化、社区化、蓝牙技术无线化、高灵敏化、综合化等全方面的发展。便于更好的预防和遏制建筑火灾提供了强有力的保障，从而更好的保护国家和人民的生命和财产的安全。1.3 系统设计任务分析本篇论文是基于烟雾报警器的研制：(1)对本系统进行整体的规划和结构设计概念。(2)以STC89C52单片机为中央处理器大脑，对硬件电路部分进行设计和改进，以使各部分功能更加完善。本系统硬件电路部分主要分为：数码管显示电路、声音报警电路、数据收集、状态指示灯电路。 (3)系统的软件编制部分。按照软件需要实现的功能，主要分为：系统主程序、初始化子程序、浓度显示子程序、报警子程序、报警限值设置子程序。在程序的编写过程中，备注了详细的文字注释，以便于后期的修改与维护。 (4)对硬件电路和软件的综合调试。 2 总体方案设计和分析 火灾报警器是能够检测环境中的烟雾浓度和室内温度，并具有报警功能的预警仪器。该报警系统的主要组成部分应包括：信号采集模数转换电路、单片机控制电路、字符显示电路、声光报警电路和安全保护电路等部分组成。 为了适应普通室内场所对可燃性易爆烟雾安全性的要求，设计的火灾报警器应该具有显示报警状态。报警器的工作方式采用延时的方式，火灾报警器以STC89C52单片机为控制核心组成部分，选用MQ-2半导体气体烟雾传感器对烟雾浓度信息进行采集，配合外围电路部分构成火灾报警系统。本设计由硬件和软件设计两部分组成。从设计的要求来分析该设计须包含如下图结构：STC89C52单片机主控部分、报警部分、烟雾检测部分、AD采集四大部分3，电路总框架图如图2.1所示。 图2.1 总体设计框架图整个系统工作是在系统软件的控制下，会使在监测点上的烟雾检测探头将检测到的烟雾浓度信息变换成电信号，送出模拟信号，给AD采集电路采集处理。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出烟雾报警状态的控制信号，用于驱动蜂鸣器及报警指示灯报警。2.1 烟雾浓度检测传感器选择烟雾传感器是测量装置和控制系统重要的首要环节，而火灾报警器的信号采集是由烟雾传感器负责的。烟雾传感器能够将采集到的气体的种类及其浓度的有关信息转换为电信号，再根据这些电信号的强弱就会获得与待测气体在特殊环境中存在的情况有关的信息，就可以达到检测、监控、报警的功能。可以说，一个精确可靠的传感器，是为了能完成精确可靠的自动检测、控制和报警系统的根本。烟雾传感器作为报警器中不可缺少的核心组成器件，它决定了采集到的烟雾浓度信号信息的准确性和可靠性4。烟雾传感器内部结构如图2.2所示。图2.2烟雾传感器及其结构图2.1.1 烟雾传感器的介绍（1）烟雾传感器的分类 半导体烟雾传感器半导体烟雾传感器是用氧化物半导体陶瓷材料作为敏感体制作的烟雾传感器，以及用单晶半导体器件制作的烟雾传感器。半导体烟雾传感器是利用火灾环境下的气体在半导体表面发生的氧化和还原反应导致敏感元件阻值变化规律而制成的。按照敏感度的机理进行分类，半导体烟雾传感器可分为电阻式和非电阻式传感器。当半导体接触到火灾环境中的气体时，半导体的电阻值将会逐渐发生变化，利用传感器输出端阻值的变化来测定或控制气体的相关参数，这种类型的传感器被称作为电阻式半导体气敏传感器；当MOS场效应管在接触到火灾现场的气体时，场效应管的电压就会随周围气体状态的不同而发生变化，由这种原理制成的传感器被称作为非电阻式半导体气敏传感器。 离子式烟雾传感器这种烟雾报警器的内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种工作性能稳定可靠，技术先进的传感器，被人类广泛运用到各类消防报警预警系统中，性能比于气敏电阻类的火灾报警器效果要好。 光电式烟雾传感器该种光电烟雾报警器内有一个光学迷宫，安装的有红外对管，当无烟雾时红外接收管接收不到红外发射管发出的红外光线，当有烟雾尘埃进入光学迷宫时，会在光学迷宫内通过折射、反射，让红外接收管接收到红外发射管发出的红外光，智能报警电路判断是否超过警戒阈值，如果超过则发出警报信号。 气敏式烟雾传感器因为气敏传感器是一种检测特定气体的传感器，所以它主要包括电化学气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和半导体气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。根据火灾报警器检测烟雾种类的要求的不同，在社会大多数场合都会选择使用半导体烟雾传感器。经过比较众多烟雾传感器的适应性特点，相互比较发现半导体烟雾传感器的优点更加适合本系统的要求。半导体烟雾传感器具有体积小、结构简单、灵敏度高、响应快、使用方便、价格便宜等很多的优点，而且不会发生探头被阻缓的现象，维护成本比较低，因而在生产实践中得到广泛的应用。因此，在本设计中的烟雾传感器就选用MQ-2半导体气体烟雾传感器5。2.1.2 MQ-2半导体气体烟雾传感器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。二氧化锡(SnO2)半导体气敏元件6方便使用还具有以下特点：(a)SnO2材料的物理和化学反应稳定性较高，工作温度低（工作温度300以下）。(b)SnO2气敏元件的电阻率变化范围大，适应性强，输出信号强度大。(c)SnO2气敏元件对液化气、丙烷、氢气的灵敏度较高，长寿命、低成本。简单的驱动电路即可达到其工作所需要求。 MQ-2气敏元件的结构如图2所示，完整封装好的气敏元件如图有6只针状管脚，其中4个用于信号取出，2个用于提供加热电流。因为该烟雾传感器适用于天然气、乙炔、烟雾、烷类气体、煤气、煤油、氢气、汽油等气体的检测使用。由于这种烟雾传感器能够检测出多种可燃性气体的烟雾浓度，所以十分的适合应用在普通家庭的气体泄漏报警器中。设计的时候应该注意，气敏元件开机通电的时候，其内阻值较小，但经过通电一段时间后，才能恢复到原本状态。因此，MQ-2气体传感器开机需要预热几分钟，才可以投入使用，才能防止误报情况发生，其技术指标如表2-1。表2-1 MQ-2的技术指标 加热电压（Vh） AC或DC 50.2V 回路电压（Vc）负载电阴（Rl）清洁空气中电阻 （Ra） 灵敏度（S=Ra/Rdg）响应时间(Trec)恢复时间(Trec)元件功耗检测范围使用寿命最大DC 24V 2K2000 K 4(在1000ppmC4H10中) 10S 30S 0.7W 5010000ppm 2年2.2 单片机的选择和简单介绍现阶段单片机技术在社会的各个领域都得到了广泛的应用，在单片机各类生产厂家中，MCS系列单片机凭借其优越的性能、成熟的技术、高可靠性和高性能价格比的优点，迅速占领了国内外市场的需求，成为国内外单片机应用领域中的主流产品。在众多单片机中，51系列单片机的突出优点是价钱便宜,I/O口多,程序空间大的优点使其在实用中更广泛。所以，本系统中使用51系列单片机是最理想的选择，因此采用STC89C52单片机做本系统的微处理器。2.2.1 STC89C52单片机功能简介 STC89C52是STC公司研发的一种高性能、低功耗CMOS8位微控制器，具有8K可编程Flash存储器在系统中。使用高密度非易失性存储器技术制造，使得芯片具有比传统51单片机很多不具备的功能。单片机片上Flash允许程序存储器在线的可编程性，比较适用于在常规编程器上。在相对于51单片机芯片上，拥有相对灵巧的8 位CPU和在系统可编程Flash，这些优点使STC89C52单片机为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案7。STC89C52单片机具有以下一些标准功能：8k字节Flash编辑，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM， 3个16 位定时器/计数器，4个外部中断处理，全双工工作方式的串行口。空闲的模式情况下，CPU 会停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被瞬间保存，振荡器也会被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高的工作运作频率35MHz，6T/12T可选8。2.2.2单片机的各引脚功能描述下面对STC89C52各引脚的功能进行较为详细的介绍9：18脚:通用I/O接口p1.0p1.79脚:RST复位键 10,11脚:RXD串口输入，TXD串口输出 1219:I/O p3接口(12,13脚INT0中断0,INT1中断1)14,15:计数脉冲T0 ，T1 16,17:WR写控制，RD读控制输出端18,19:晶振谐振器 20:接地线2128：p2接口，高8位的地址总线29: PSEN片外ROM选通端(单片机对片外ROM操作时,29脚RSEN输出低电平) 30:ALE/PROG地址锁存器31:EA ROM控制器，电平片内取，电平片外取3239:p0.7p0.0(注意此接口的顺序与其他I/O接口不同,与引脚号的排列顺序相 反) 40:接电源+5V下面是I/O（输入/输出端口，P0，P1，P2，P3）的详细介绍：P0口：P0口是一个漏极开路的8位准双向I/O端口。P1口：8位准双向I/O端口。P2口：即可以做地址总线输出地址高8位，也可以做普通I/O用，（此时为准双向口）。P3口：双功能口，即可以做普通I/O口用（此时为准向口，也可以按每位定义实现第二功能操作），如表2-2。表2-2 P3口的第二功能表引脚第二功能P3.0 RXD （串行输入口）P3.1 TXD （串行输出口）P3.2INT0（外部中断0）P3.3INT1（外部中断1）P3.4T0（定时器0外部中断）P3.5T1（定时器1外部中断）P3.6WR（外部存储器写选通）P3.7RD（外部存储器读写通）3 火灾报警系统的硬件电路部分3.1 STC89C52单片机最小系统能使单片机正常工作最基本的电路图结构为单片机的最小系统结构10，如图3.1所示。 图3.1 信号处理模块 单片机最小系统是由单片机、复位电路、时钟电路构成各个小部分组成。STC89C52 单片机的工作电压范围：4V-5.5V,所以一般会给单片机外界加5V直流电源。单片机中的40脚VCC接在正极5V，而20脚VSS接在电源地端。3.2 单片机时钟和复位电路介绍 本火灾报警系统使用STC系统列的52单片机，相对于其他系列单片机具有很多优点,而且具有很快的执行速度。STC系列单片机对程序的烧写采用的是串口对单片机的烧写,下载程序入单片机比较方便；STC89C52单片机内部集成的有看门狗电路,所以具有很强的抗干扰能力，能出色的保护程序的完整。本火灾报警系统采用的是内部方式的时钟电路和加电自复位的复位电路，如下图3.2(a)，(b)所示。 (a) 时钟电路(b) 复位电路图3.2因为单片机的P0口的内部不含有上拉电阻，且为高电阻阻状态，所以工作的时候不能正常地输出高/低电平，因而必须让I/O口在使用的同时外加一个上拉电阻，保证正常使用。3.3 烟雾浓度检测AD采集电路模块烟雾检测采用MQ-2传感器。经过ADC0832采集后就可以得到各种烟雾浓度下的电压值。AD采样电路，是把电路中的电流用采样元件转换为电压信号，然后用ADC量化转换为相应的数字信号。通常，使用一个电阻，串接到电路中，流过的电流会在电阻上形成相应的电压。这个电压就方便用来测量了。从而设定出理想的烟雾强度报警值，电路如图3.3所示。图3.3 烟雾浓度采集电路3.4 火灾报警数码显示模块显示本系统的数据我选择采用数码管显示，显示电路图如图3.4所示。图3.4 数码管显示部分3.5 声音报警电路模块电路通过三极管基极串连一个电阻与单片机P3.6端口连接从而决定控制的蜂鸣器是否报警。三极管主要是做驱动用的。因为单片机的I/O口驱动能力不够让蜂鸣器发出声音，所以我们通过三极管放大驱动电流，从而可以让蜂鸣器发出声音，你要是输出高电平，三极管导通，集电极电流通过蜂鸣器让蜂鸣器发出声音，当输出低电平时，三极管截止，没有电流流过蜂鸣器，所以就不会发出声音11，电路如3.5所示。 图3.5 声音报警电路图 3.6 按键控制电路模块本火灾报警器电路一共设计了四个按键，一个设置键、一个加键、一个减键、一个紧急报警键，当遇到紧急突发情况时，可人为的按下紧急报警键，蜂鸣器进行报警。可以有大量宝贵时间进行人们的遣散和财产的保护，如图3.6所示。 图3.6 消音按键连接电路图3.7 火灾报警器供电模块在考虑为本系统采用供电方式的时候，我从多方面考虑，方便、价格、安全等。如下几种方案为系统供电。方案1：采用5V蓄电池做为本系统的供电电源。蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。但是蓄电池的体积过于庞大，在报警器上使用极为不方便。因此我们放弃了此方案。方案2：采用4节1.5 V干电池共4.5V做电源，通过实验的验证，单片机、传感器的工作电压稳定能够满足系统的要求，而且电池更换更为方便。综上所述采用方案2。电源接口电路如图3.7，其中P1为电池接入口 ，SWA为电源开关，D1为电源指示灯。 图3.7 电源接口电路3.8 温度传感器(DS18B20)电路模块3.8.1 DSl8B20的特性介绍DSl8B20单线数字温度传感器是新一代温度传感器，它具有微型化、低功耗，与其他温度传感器相比，具有以下特性：供电电源为3.05.5 V;独特的单线接口方式，支持多点组网功能;温范围为-55+125，在-10+85时精度为0.5;可编程的分辨率为912位，对应的可分辨温度分别为0.5，0.25，0.125和0.0625，可实现高精度测温;转换速度快;具有极强的抗干扰纠错能力;电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。DSl8B20采用3脚PR35封装或8脚SOIC封装，其内部结构框图12，如3.8所示。 图3.8 DSl8B20温度传感器的内部结构图主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码（CRC=X8X5X41）13，DS18B20的管脚排列如图3.9所示。图3.9 DS18B20的管脚DS18B20的引脚定义如下：GND :接地 DQ ：数据I/O 口 VDD :接电源 NC ：空脚DSl8B20温度传感器的内部存储器包括两个部分：一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除EEPRAM。读入的数据先要写入RAM，再经过校验后再传给EEPRAM。DSl8B20 工作时会按照此寄存器中存储的分辨率将温度转换为相对应的精度数值，低5位一直都是1，TM是测试模式位，用于设置DSl8B20在工作模式还是在测试模式，如表3-1所示。在DSl8B20出厂时该位被设置为0，用户不要去改动，R1和R0决定温度转换精度位数。在DSl8B20完成温度数值变换之后，温度的数值与贮存TH和TL内的触发值相比较。因为这些寄存器存储的数值仅仅是8位，所以0.5温度位在相比较时常常被忽略掉。TH或TL的最大有较位直接对应l6位温度寄存器的符号位。如果温度测量的结果高于TH或低于TL，那么在器件内的报警警示标志将会重新置位一次。每一次的温度测量都会重新一次的更新此警示标志。只有报警警示警标志置位，DSl8B20才会对报警搜索命令的指令发出响应指令14，下面是部分温度转换如表3-2所示。 表3-1 字节各位的定义TMR1R011111 表3-2 部分温度转换值温度输入（2进制）输出（16进制）+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.06250000 0001 1001 00010191H+10.1250000 0000 1010 001000A2H+0.50000 0000 0000 10000008H00000 0000 0000 00000000H-0.51111 1111 1111 1000FFF8H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-25.06251111 1111 0101 1110EE6FH-551110 1110 0110 1111FE90H 3.8.2 DSl8B20的参数和工作方式介绍相关参数特性：(1)独特的单线方式，通信只需l个接口引脚(2)全面的多点综合测量温度能力，方便分布式温度检测应用(3)工作时不需要外接外部元件(4)供电方式可用数据线(5)防止突然，需要准备外电源(6)-55至+125的测量温度范围，每单次增量值为05(7)温度会以9位数字值方式表达(8)快速的把温度变换为数字常在1秒内(9)非易失性的温度告警值用户可以自行设置(10)器件温度告警情况可以使用告警搜索命令识别和寻址温度在极限之外编定(11)适用于恒温控制工业系统消费类产品温度计或任何热敏系统相关极限参数：(1)电压-0.5V至+7.0V是任何引脚相对于地的电压值(2)260/l0秒的工作焊接温度3.8.3 DSl8B20接入单片机电路 图3.10 温度传感器接口电路图(1) DS18B20控制方法DS18B20有六条控制命令15： 温度变换 44H 启动DS18B20开始温度的转换 读暂存器 BEH 读暂存器里的9个字节内容 写暂存器 4EH 使数据写入暂存器的TH、TL字节 复制暂存器 48H 把暂存器的TH、TL字节写入E2RAM中 重新调E2RAM 0B8H 把E2RAM中的TH、TL字节写入暂存器TH、TL字节 读电源供电方式 0B4H 启动DS18B20给主CPU 发送电源供电方式(2) DS18B20供电方式选择DS18B20的供电方式有两种：电源供电，此时DS18B20温度传感器的1号引脚接上地，2号引脚作信号线，3号引脚接上电源：寄生电源供电，单片机的端口接上单线总线上，为了使DS18B20在有效的时钟周期内有足够电流可以提供，选用一个三极管来完成上拉总线。因为本系统已经采用电源供电，所以这里也选择使用电源供电。4 火灾报警器系统软件的设计4.1 系统软件开发环境本系统采用了C语言对软件程序的设计，因为C语言是由函数组成，是一种结构化的程序设计编程语言。容易实现系统的模块化，具有良好的可读性，易于移植等等优点。并且还有具有其他语言一样的位操作功能的硬件控制指令。在系统数据结构的方面，可以使用结构体和数组，能够处理复杂的数据，可用于实时处理系统。软件编程使用的是德国Keil Software公司出品的Keil C51，是51系列兼容单片机C语言软件开发系统。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解16。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势，具有以下的特点：(1)全功能的源代码编辑(2)器件库可以配置开发工具设置(3)项目管理器可以创建和维护项目(4)集成MAKE工具用来汇编编译和连接嵌入式应用(5)可以设置对话框形式的开发工具4.2 系统软件主体框图设计火灾报警器主程序流程图4.1如下所示。第一步要对传感器进行预热,因为MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器不能立即正常采集烟雾信息在不通电存放一段时间后，需要一段时间预热。 图4.1主程序流程图在一个完整火灾报警系统工作时，烟雾浓度的信息会由AD转换处理后，再交给单片机进行分析比较数值，再转交给判断系统去判断是否需要启动报警，若需要则发出报警信号。火灾报警的主程序还包括以下功能：LED八段数码管显示字符、手动启动报警、自行设定报警值，中断子程序等，这些功能会使报警器更加完善，让用户感到方便。4.2.1 数据采集处理程序系统的数据采集是火灾报警系统中的很重要环节，为了使系统降低误报率，系统设计时对温度烟雾采用了两次采集、两次判断的方法。每次采集温度烟雾数据后，将数据存入单片机的寄存器，然后在火灾判断程序中，将采集的数据与设定的阈值进行比较，判断现场是否发生火灾。具体流程是：系统和程序初始化后，驱动ADC0832的IN0对温度信号进行A/D转换，单片机接受转换好的数据，存入寄存器，由INT1中断服务程序完成；系统延时10ms，驱动ADC0832的IN1对烟雾信号进行A/D转换，转换完成后存入寄存器。系统延时50ms，进行第二次温度烟雾信号采集，将转换好的数据存入寄存器中。单片机每次驱动A/D转换后等待外部中断1，当ADC0832的EOC端变为1时，即中断到来，说明A/D转换已经完成，通过中断服务程序读取转换得到的数据。图4.2数据采集处理流程图4.2.2 数据处理报警程序本系统为了解决其他火灾报警系统存在的误警和适应性的问题，当烟雾浓度或温度值超过报警限设定值时，蜂鸣器发声，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，对烟雾浓度和温度进行快速重复检测和延时报警，以区别出时管道中烟雾的泄露，还是由于暂时打开阀门产生的可燃烟雾的微量散失，防止误报。报警程序图4.3 图4.3 报警程序图5系统的总结火灾报警器在生产与生活的安全防止方面有重要作用，可以预防火灾的恶性事故，避免发生爆炸事故造成重大的损失，防范有毒气体的扩散。火灾报警器出色的在防火、防爆等安全防范和保护财产安全的特点，使得其在市场上的发展有更加广阔的前景。 本火灾报警论文是在研究和理解烟雾传感器与报警技术上，深度的考虑和比较国内外一些类似产品相关技术参数后，全面的思考，从性价比，实用性，方便性等方面，择优选择的情况下，确定了本系统的设计方案。按照设计思路的规划，从市场上购买了所需的各部分元器件，并且合理规划和设计各元器件部分，完成了本论文的框架。 本论文的主体结构设计是：烟雾浓度信号的采集电路和单片机中心控制电路两大部分组成，总体电路实现图见附录一。（1）从系统的设计需求，设计成本，产品使用的环境等原因考虑，选择的烟雾传感器是MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器。论文中已经阐述了选择该传感器的原因。该传感器可以出色的对以烷类烟雾为主的多种烟雾有良好敏感性，能很好的感知各类烟雾的浓度，达到出色的报警预警功能。此外，该传感器还有很多有点，中度的灵敏度，响应与恢复特性出色，能长期的稳定工作、受周围环境影响小及耐热耐湿等优点。（2）基于在火灾报警系统的中央处理器的设计方面，选择使用的是性能好、优点多、整合度高的STC89C52单片机为本系统核心控制芯片，因为其具有高速数据处理能力和丰富的片内外设完美的符合所需，能简易的实现仪器向小型化和智能化的发展趋势。因为烟雾传感器工作需要有一个加热的过程，温度越高，反应就会越快，系统响应和恢复时间就会越快。所以为额提高系统的响应时间，确保传感器能准确地、稳定的工作，于是就给烟雾传感器加上一个能稳定供给5V的加热电压。烟雾报警器的工作环境温度范围比较宽，LED数码管可以比较准确将烟雾浓度显示。单片机处理和数值转换后，如果烟雾浓度达到系统设定预警浓度时，蜂鸣器就会响，即系统发出报警信号。致 谢直到今日，我的毕业论文设计将会告一段落了。能完成本次的论文的设计，我十分的感谢我的指导老师杨晓峰老师，杨老师细心的指导，多次帮我解决很多我想不懂的难处，让我在一些问题面前迎刃而解。耐心的教导我做事要细心，要学会思考问题、发现问题、面对问题和解决问题。老师常常定期询问我的进度和难处，让我可以按时的完成论文的设计。所以我十分感谢！通过这次毕业论文的设计，我发现自己学习到了很多以前不知道和不了解的知识，使自己看到了自己的理论知识和实践能力的天壤之别了，明白了自己在一些方面的短处，才明白自己是沧海一粟。本次的论文设计，让我独立思考问题的能力有很大提高，锻炼了自己在实际设计过程中思考问题、发现问题、面对问题和解决问题的能力，与此同时，也了解了自己的不足的地方，这样使我可以更好的规划未来的自己，并且会一步步学习，让自己去适应未来的工作和学习。回忆过去的大学光阴，就想在眼前，就想在昨天一样。在这最后，我还要谢谢在这四年的学习时间里，给我很多支持和关心的我的家人、各位老师以及我的同学和朋友们。那是最可爱的人，他们给予我很多很多，让我的人生更精彩无比！参考文献 1 李华.MCS-51系列单片机实用接口技术M.北京航空航天大学出版社.2 张毅坤等.单片微型计算机原理及应用M.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M.电子工业科技大学出版社.2003.4 陈伟.MCS-51系列单片机实用子程序集锦M.清华大学出版社.1993.5 吴佑寿. Lab VIEW7实用教程M.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J.1998年第1期.7 刘迎春.传感器原理设计及应用M.哈尔滨工业大学出社.8 赵负图.数据采集与控制系统M.北京科学技术出社.1987.9 王若鲸.数据通信系统入门M.人民邮电出版社.1984.10 肖忠祥主编.数据采集原理M.西北工业大学出版社.200311 刘广玉.新型传感器技术及应用M.北京航空航天大学出版社.1989.12 张毅刚.MCS-51单片机应用设计J.1990.13 陈伟.MCS-51系列单片机实用子程序集锦M.清华大学出版社.1993.14 何立民.单片机实用文集M.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M.高等教育出版社.2004.16 童长飞.CSO5l系列单片机开发与C语言编程M.北京航空航天大学出版社，2005.附件一：系统总体电路设计附件二：部分程序源代码#include #include eepom52.h#define uchar unsigned char #define uint unsigned int#include /数码管段选定义 0 1 2 3 4 5 6 7 89uchar code smg_du=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, 0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff; /断码/数码管位选定义uchar code smg_we=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7;uchar dis_smg8 = 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8;uchar smg_i = 3; /显示数码管的个位数sbit SCL=P34;/SCL定义为P1口的第3位脚，连接ADC0832SCL脚sbit DO=P33;/DO定义为P1口的第4位脚，连接ADC0832DO脚sbit CS=P32;/CS定义为P1口的第4位脚，连接ADC0832CS脚sbit dq = P35;/18b20 IO口的定义sbit beep = P36; /蜂鸣器IO口定义uint temperature,s_temp ; /温度的变量uchar dengji,s_dengji; /烟物等级uchar shoudong; /手动报警键bit flag_300ms ;uchar key_can; /按键值的变量uchar menu_1; /菜单设计的变量uchar flag_clock;uchar zd_break_en,zd_break_value; /自动退出设置界面uchar a_a;/*延时函数*/void delay_1ms(uint q)uint i,j;for(i=0;iq;i+)for(j=0;j120;j+);/*小延时函数*/void delay_uint(uint q)while(q-);/*把数据保存到单片机内部eepom中*/void write_eepom()SectorErase(0x2000);byte_write(0x2000, s_temp);byte_write(0x2001, s_dengji);byte_write(0x2060, a_a);/*把数据从单片机内部eepom中读出来*/void read_eepom()s_temp = byte_read(0x2000);s_dengji = byte_read(0x2001);a_a = byte_read(0x2060);/*开机自检eepom初始化*/void init_eepom()read_eepom();/先读if(a_a != 1)/新的单片机初始单片机内问EEPOMs_temp = 50;s_dengji = 5;a_a = 1;write_eepom();/*18b20初始化函数*/void init_18b20()bit q;dq = 1;/把总线拿高delay_uint(1); /15usdq = 0;/给复位脉冲delay_uint(80);/750usdq = 1;/把总线拿高 等待delay_uint(10);/110usq = dq;/读取18b20初始化信号delay_uint(20);/200usdq = 1;/把总线拿高 释放总线/*写18b20内的数据*/void write_18b20(uchar dat)uchar i;for(i=0;i= 1;/*读取18b20内的数据*/uchar read_18b20()uchar i,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return value; /返回数据/*读取温度的值 读出来的是小数*/uint read_temp()uint value;uchar low; /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18b20write_18b20(0xcc); /跳过64位ROMwrite_18b20(0x44); /启动一次温度转换命令delay_uint(50); /500us init_18b20(); /初始化18b20write_18b20(0xcc); /跳过64位ROMwrite_18b20(0xbe); /发出读取暂存器命令EA = 0;low = read_18b20(); /读温度低字节value = read_