基于STC89C52控制的烟雾报警器的设计与制作

湖南商务职业技术学院毕业设计

目录

1项目简介.......................................................................................................................1

1.1产品设计背景.....................................................................................................1

1.2产品简介与设计分析........................................................................................1

1.3产品应用价值.....................................................................................................2

2产品设计方案...............................................................................................................2

2.1产品设计要求.....................................................................................................2

2.2元器件的选择.....................................................................................................3

3产品硬件系统设计.......................................................................................................4

3.1单片机的最小系统.............................................................................................4

3.2时钟电路与复位电路.........................................................................................5

3.3烟雾检测模块.....................................................................................................5

3.4显示模块.............................................................................................................6

3.5报警模块.............................................................................................................7

3.6控制电路设计.....................................................................................................8

4系统软件设计...............................................................................................................9

4.1系统程序设计语言.............................................................................................9

4.2主程序设计.........................................................................................................9

4.3报警程序设计...................................................................................................10

4.4控制按键设计子程序.......................................................................................10

5产品组装调试.............................................................................................................11

5.1元器件的检测试...............................................................................................11

5.2电路的检测.......................................................................................................12

5.3系统的功能检测...............................................................................................12

6设计小结.....................................................................................................................12

附录1产品实物图........................................................................................................12

附录2系统原理............................................................................................................15

附录3PCB图..............................................................................................................16

附录4元件清单............................................................................................................17

附录5程序代码............................................................................................................18

参考资料.........................................................................................................................25

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基于STC89C52控制的烟雾报警器设计与制作

1项目简介

1.1产品设计背景

火灾不是受操纵的燃烧造成的一种灾害。大家生活中常常能听见的各种各

样灾害中火灾最经常和最广泛的。缘故主要是对火灾防止了解不够，火灾的产

生由来许多，例如随便丢掉、沒有彻底灭掉的烟蒂、所有燃放的烟花炮竹、应

用输出功率过大的家用电器、温度过高的一部分易燃物的自燃等。并且，家中

居所、市场、店铺、企业等场地有可能产生火灾。这时智能化火灾报警设备可

以造成很好的防止实际效果，这可以很大程度地确保大家的财物和人身安全。

该设计方案必须的关键部件包含气体传感器、A/D转化器、单片机等。在其

中最重要的关键部件是单片机。剩余的各个板块都接入到单片机上，为单片机

给予键入数据信号，信号分析后进行单片机的回应。51单片机因为功能齐全、

质优价廉、资料完整、应用简易，现阶段在市场上的许多行业均有普遍的运用。

此外，51单片机使用方便，使用方便，因此有关51单片机的信息内容非常多。

除此之外，可以按位实行乘除法和乘法等指令，使单片机有着可编的逻辑性模

块。学习培训简易的C语言或汇编程序就可以立即开始了。这就是51单片机的

优势。51单片机的作用十分详细，低成本，容积也小，因此许多初中级单片机

的人一定会挑选51单片机。这也是为什么这一设计方案中采用的单片机也选用

了51系列产品单片机。在这里设计方案中可以实行的作用涉及全自动警告、手

动式警告、设定警告限定和撤销手动式警告。

1.2产品简介与设计分析

该设计方案主要是科学研究基于单片机的智能化烟雾报警系统，涉及到A/D

变换、最少系统软件基本建设、警报路面、表明电源电路、锁匙控制回路设计

方案、AltiumDesigner8.0、Protues、keil等系统的应用。基本上规定是在火

灾时精确合理地鉴别信息内容并发送报警。并且，可以操纵烟雾浓度值，善于

手动式警报和撤销警报。

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1.3产品应用价值

在我国逐渐研发火灾烟雾警报器的时间段不长，与西方国家对比晚了几十

年，但由于电子信息技术的发展，在我国的烟雾报警系统获得了快速发展。尤

其警报器制技术性在这段时间获得了快速发展。此外，在我国的烟雾报警研究

人员得到了许多学习培训机遇和材料，在我国烟雾预警系统研发水准已经快速

发展。中国人口多，遍布不均匀，许多城市人口密度散布高。近些年，城市的

摩天大厦和大中型综合性工程建筑愈来愈多，工作人员更为聚集，此外，火灾

风险也大大增加，消防安全的难度系数越来越大。据统计，近些年，在我国产

生电气设备火灾和人为因素火灾的次数一直很高，此外，山林火灾和一些加工

厂爆炸事故引发的火灾頻率也在提升。这一场火灾对人民导致了很大的损害，

不但有资产上的损害，也有生命安全。据搜狐统计分析，搜集的2019年全年度

1653起火灾爆炸事故中，火灾爆炸事件为718起，导致239人死亡。假如住宅

建筑都能安裝智能化火灾烟雾预警系统，火灾产生时，可以接到相关工作人员

撤出和贵重的物品立即迁移工作中的报警。因而，对烟雾报警系统的探讨和开

发设计十分关键。

2产品设计方案

2.1产品设计要求

当火情出现时，周边环境(如烟雾浓度、温度）它会产生变化，我们可以根

据感应器捕获这种变化，例如烟雾感应器，可以检测烟雾浓度的变化。一旦感

应器捕获这种变化，它会马上将他们转化成电信号。这种电信号会根据A/D转

化器转化成单片机设计可以解决的模拟信号，单片机设计会马上对这种数据信

号做好处置和回应。下边的图2-1是系统软件硬件设备的一般框架图。

2

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图2-1硬件系统总框图

2.2元器件的选择

2.2.1单片机的选型

智能化烟雾探测器的主要机器设备，单片机的51系列产品具备功能齐全、

质优价廉、材料健全、方便使用等优势，因而，本设计中选择的单片机是STC89C51

的单片机。

2.2.2烟雾传感器的选择

（1）传感器简介

数据采集模块，感应器敏感度立即影响到所有体系的精密度和敏感度。因

而，感应器的选择十分关键。图2-2是典型性气体传感器的归类。本设计方案

选择的MQ-2归属于气敏特点。

传感器类型优点适用范围

离子式技术先进、工作稳定易发生闷烧火灾场地

光电式可光亮强度亮度变化不大场地

气敏式能识别多种可燃气体存放可燃气体场地

图2-2常见烟雾传感器的分类

2.2.3显示器的选择

显示屏大概有两个选择项。一个是数码管，另一个是液晶屏。数码管表明

作用在沒有液晶屏的情形下只有表明简易的数据和英文字母，但价格低。在这

个设计中选择的显示屏是数码管。

2.2.4A/D转换器

单片机不可以立即解决模拟信号，因而需要应用A/D转化器将模拟信号变

换为模拟信号。A/D转换器种类繁多可以根据不同需要选择。本设计选用的是ADC

0832。

3

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3产品硬件系统设计

3.1单片机的最小系统

3.1.1最小系统电路

最小系统是由非常简单、至少的部件构成的可电脑操作系统。包含单片机、

晶体电源电路和延时电路。

3.1.2STC89C52简介

STC89C52是归属于MCS-51的单芯片，是amd公司于1981年生产制造的八

个单芯片微控制器，intel已经将MCS51的关键技术授予很多企业，而且到现在

早已发展壮大成为一个十分普遍、作用全方位的微控制器。依然有很多企业生

产制造以STC89C52为关键的单片机，如东芝、Atmel、沈华厦建材等，并持续

开发设计更强劲、更强有力的兼容商品。STC89C52单片机是一个同歩次序逻辑

系统，彻底依靠系统软件内部结构的时钟信号来转化成各种各样姿势周期时间

和同歩数据信号。换句话说，因为内嵌了时钟信号机，应用时只需联接石英谐

振器和电力电容器，系统软件就能转化成精确的时钟信号。下图3-1为STC89C52

芯片的引脚图。

图3-1STC89C52芯片引脚图

4

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3.2时钟电路与复位电路

晶振电路和复位电路是单片机设计中十分关键的二种配备。时钟电路的首

要功能是转化成像钟表一样精确的机械振动数据信号。全部指令都按先后顺序

实行。STC89C52单片机设计内部结构内嵌时钟电路，因此只需联接晶振电路就

可以应用，但一般是接入一个电力电容器应用。时钟信号的次数由晶振电路决

策，通常应用12MHZ。重置电源电路最重要的功能是修复原始指令，便于在出现

异常时重置系统软件。STC89C52soc芯片微电子计算机工作中时，有二种重置方

式可选择：重置开关电源自动控制系统和重置手动式操纵。该操作系统应用全

自动复位开关电源的复位电源电路和内部结构时钟电路，运作的速度比一般

AT89C51单片机设计快，抗干扰性强，工作中时可以保障系统软件内部结构运作。

此外，全自动复位和手动式复位对周边电源电路的需求不一样。全自动复位的

电位差是由电力电容器电池充电充放电造成的电位差造成的，手动式复位必须

外界VCC。图3-2是时钟电路图，图3-3是重置电路原理图。

30pF

Res

C22X1

XTALX2C-RST

C1R1

1VCCGND

GND10K

30pF10uF

3-2时钟电路

30pF

Res

C22X1

XTALX2C-RST

C1R1

1VCCGND

GND10K

30pF10uF

3-3复位电路

3.3烟雾检测模块

3.3.1MQ-2简介

MQ-2是半导体材料传感器。其功效是当传感器觉得到周边烟雾浓度值增高

时转化成仿真模拟电信号。该传感器具备精确度高、輸出数据信号大、回应和

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修复时间较短、抗干扰性强、工作中平稳、使用期限长等优势，在市場上取得

了广泛运用。这一传感器在这个设计中采用了。

3.3.2AD转换电路

火灾事故出现时，假如周边烟雾浓度值上升，烟雾传感器MQ-2会接受外部

烟雾浓度值提升的数据信号，并产生对应的电信号，但这时电信号是脉冲信号，

因而没法直接进入单独硬盘开展解决，因而需要第一步对信息开展智能化解决。

其中应用的零件是ADC0832。图3-4为转换电路图。

32

P1

yinwu34

VCPC

18

CSVCC

33

27P

CH0CLK

36

CH1DO

45

GNDDI

ADC0832

GND

VCC

2

inwu

U2y

16

34

5

R14

5

R171K

GND

图3-4为转换电路图

3.4显示模块

由于这一设计方案选用了4位共阴数码管。程序编写时，电位高时数码管

开启，电位低时数码管不打开，下面的图3-5是表明电源电路框架图。

6

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23

HHb

1

Haf

210

111987DS1

共阴数码管

F

HAHHB

123

P

H

EDDCG4

123456

4

p

eddcgH

图3-5显示电路原理图

3.5报警模块

3.5.1蜂鸣器简介

蜂鸣器是能传出警报声音的部件，它能依据移动的电流量传出适度的响声，

因而在预警系统中是不可缺少的。蜂鸣器可以分成两大类。一个是积极的，一

个是处于被动的。不一样的是驱动电流的特性。假如驱动电流为直流电，则蜂

鸣器是主题活动蜂鸣器。假如驱动电流是交流电流，那麼这一蜂鸣器便是无源

蜂鸣器。这一设计方案应用直流电推动蜂鸣器，因此挑选了任何的缘分蜂鸣器。

3.5.2报警电路

报警电路是电源电路的报警模块，是在外界火灾事故出现时由气体传感器

接受时，根据A/D转化器变换解决传送到单独硬盘的外界数据信号控制模块。

单片机设计解决后，将无线传输数据拿给报警电路，报警电路相对应回应。电

路原理如下图3-6所显示。

7

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VCC

P

3

R136

2KQ5

8550

蜂+鸣器

B1

GND

图3-6报警模块电

路

3.6控制电路设计

按照设计要求需要有手动报警、手动取消报警、报警值可调等等功能这就

要求有按键电路。按键电路部分的设计采用的是四个按键，其功能分别是一个

设置、一个紧急报警、一个对温度报警等级往上加、一个对温度报警等级减。

通过这四个按键就可以实现手动报警、手动取消报警以及调整报警温度等级。

其电路原理如图3-7所示。

图3-7控制电路

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4软件系统设计

4.1系统程序设计语言

c语言可以说十分适用的高級程序编写语言。C语言诞生后，相继诞生了多

种多样程序编写语言，但C语言因为功能丰富、可扩展性好、易读性强，仍被

普遍应用。这一设计的程序流程也是用C语言撰写的。

4.2主程序设计

最先复位程序流程，随后因为控制器的某种特点，最先要开展加热解决，

使系统软件进到监管情况。这时，假如浓烟浓度值产生变化，感应器就会被鉴

别和分辨。浓度值超出额定值时，脉冲信号将传播到A/D转化器并开展变换。

随后传输到单片机设计解决，单片机设计做出恰当的分辨，并做出相对应的反

映。超出设置的警报值警报器时，警报就会传来。主程序流程图如下图4-1所

显示。

图4-1主程序流程图

9

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4.3报警程序设计

当烟雾浓度达设定值时报警器产生报警响应。流程图如图4-2所示。

图4-2报警子程序流程图

4.4控制按键设计子程序

报警系统必须有控制按钮，本设计采用自锁复位开关调整设置值，从而达

到超出设定值时报警功能，键盘处理子程序流程路如图4-3所示。

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图4-3键盘处理子程序流程图

5产品组装调试

因为缺乏经验，大家设计的实体一定有多种多样的问题。这一必须做实体

后再调节。这是一个十分耗费细心的全过程，必须好心态。与此同时，这也是

一个十分有益于大家成长的过程，根据调节可以具有回望电路设计方案、程序

编写、电路焊接的功效，有利于理清思路，获取留意点，摆脱畏难情绪心理状

态。

5.1元器件的检测试

关键要留意三点：一是，必须采用基座的组件在焊接进行后插入电路板。

二是在焊接全过程中检查有没有被电烙铁损坏的零件。第三，像整流二极管的

正负那般有方位的情形下，确定是否有插进不正确。

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5.2电路的检测

焊接全部设施后，插进电源插座需要的任何构件。检验时，务必先关掉电

源总开关，随后开启电源总开关。假如系统正常的运作，则表明硬件配置沒有

不正确；假如系统异常运作，则需要分控制模块逐一检查问题。这也是一项十

分必须耐性的工作中，与此同时也是一项十分有益于发展、学习培训的工作中。

不但必须专业技能，还必须保持良好的情绪。

检查全过程通常可以依照下列过程开展。

最先，单片机应用系统的电路全是手工制作焊接在PCB板上的，并且在PCB

版制作过程中热转印工艺不详细，或時间避开浸蚀环节，非常容易掉墨断开，

造成各电路和点焊短路、焊接

第二，用万用表测量。先用数字万用表逐一检查看着时看到的异常点焊，

确定有没有预焊、布线短路或破裂的行为。

第三步，联接全部必须联接基座的构件后开展电气设备检查。假如系统在

插电后常规工作中，则硬件配置沒有不正确。不然，必须分控制模块开展检查。

这也是一项考验人的工作中，不但考验专业知识，也考验剖析力和心态。这也

许会根据断掉某条路线或使某条线路短路来做好剖析，但在连接开关电源时，

请确保安全，如果出现意外立即短路开关电源。

5.3系统的功能检测

硬件配置电路正常的运行时，务必对仿真模拟火灾事故现场检验系统开展

敏感度、精确性。具体做法包含打火慢慢贴近温度感应器，或是向MQ-2引入天

燃气等，人力造就火灾事故产生的仿真模拟自然环境。针对气体传感器，足够

接受浓度值和环境温度的转变，系统在接受到该转变时发送报警。

6设计小结

此次设计最先寻找材料，对烟雾探测器有基础的掌握，随后融合设计方案

规定，将必须完成的功能区划为小控制模块，过程中出現了许多问题。例如，

在处理芯片挑选上，许多处理芯片在功能上十分类似，因而相比每一个处理器

的功能，最后挑选必须耗费大量的時间，在查看了很多相关资料后，对51系列

产品STC89C52处理芯片开展了较为仔细的研究。随后设计方案每一个控制模块，

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依据设计规定，应用软件撰写设计室需的程序流程，将文档导进模拟仿真单片

机设计开展模拟仿真。取得成功后，依据翠绿色仿真模拟电路原理图在DXP软

件中制作电路原理图。期间，务必制作部件并将其增加到包库中。电路原理图

制作进行后，务必导进PCB线路板图并走线。布线过程很繁杂，常常在这儿不

跳，反而是又跳。几天后，将各构件焊接到电路板上，再次查验，调节，进行

实体制作。系统软件可以操纵浓烟的预警信息范畴、人工预警信息或人工撤销

预警信息。在这段时间，每一个连接都是会发生许多问题。尤其是，焊接链接

存有虚焊、短链接构件等各种问题，务必对每一个组件的各个板块开展一一检

测。这是一个十分繁杂、十分干燥的过程，十分耗费细心。在程序编写的过程

中，假如想多查看有关书本，最先要知道程序流程的全部过程，搭建大概的架

构，程序编写。制作过程不但较长，调节的过程也更长。此次毕业设计论文整

体上过程很艰辛，但也很更有意义。最先，根据此次毕业设计论文，我对单片

机设计的内部构造拥有更快的掌握，对每一个针角的功能拥有更快的掌握。第

二，对C语言的简易应用更为娴熟。还学了怎么使用Proteus、Protel等软件

建立电路原理图和PCB图。最终，得到了对硬件配置制作过程的了解，亲自制

作了智能化火灾事故烟雾探测器。之后伴随着自身专业知识和实践经验的累积，

我一定会逐步完善这一系统软件，愈来愈智能化系统，功能更为强劲。

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附录1产品实物图

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附录2系统原理图

1234

DD

23

HHb

1

Haf

210

111987DS1

共阴数码管

U1DS18B20VCC

F

H

B

HH

A

A

3

12

DTC

NAC

GDV

123

P

R1H

10KEDDCG4

246

135

VCC

4

U2VCCJ1p

eddcgH

140

CS1P1.0VCC1C

239

C1S2P1.1P0.0a2

S1338

S3P1.2P0.1f3

10uF437

S4P1.3P0.2b4

536

P1.4P0.3e5

635VCCVCC

P1.5P0.4d6

734

LED1P1.6P0.5dp7

LED2