【《基于单片机的森林火灾智能检测系统设计（附主程序）》9500字】

第图310所示[15]。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s17烟雾电路图A/D转换模块该模块的作用是将模拟量转换为单片机能够识别的数字量。ADC0832转换模块也有很多特点，你如该转换模块的分辨率为8位，可以将模拟和数字转换为两个不同的通道，转换速度快，能耗低，基本上为12〜15MW[16]，而且它的电压兼容性是非常强的，不用在转换电压，它能够适应的工作环境也是很强的，封装的形式也是多种多样，是能够便于与各种元器件和单片机连接的。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s18ADC0832实物图报警模块它是经过蜂鸣器发出有点刺耳的声音，在当检测到的温度超出或者低于一定范围值的时候，同样如此，检测烟雾的传感器也是和检测温度的一样，它就会发出“嘟嘟嘟”的声音。发出警报声提醒着人们要注意。工作原理使用有源蜂鸣器（所谓有源意味着蜂鸣器中有一个振荡电路，只要直流电源供电可以发出声音），利用PNP三极管作为开关管，当温度或烟雾浓度超出我们所设置的设定值时，蜂鸣器就会发出响声。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s19报警模块电路显示模块显示模块采用LCD1602液晶显示，是一种点阵液晶模块，字母，数字，符号都能显示在这上面。1602表示显示的内容为16X2。这意味着可以显示两行，16个字符在一行被显示。我们用到这种显示屏作为显示模块，是因为它的功能比其他的要强大，而且显示的东西也比较多。这样才能更直观、更客观的分辨出显示的内容。LCD1602的引脚介绍图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s110LCD1602液晶显示实物图和管脚表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s14管脚接口说明表表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s15LCD1602的特点工作原理它的工作原理是利用液晶的物理特性，通电时排列变得有序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。3脚采集电压值，可以控制屏幕灰度，连接一个10K的分压电阻。图STYLEREF1\s3SEQ图\*ARABIC\s111LCD1602显示电路图本章小结本章节呢，大概的内容就是对每一个模块进行阐述，然后在介绍它们的用处，每个模块用到的元器件进行说明以及该模块在系统中的工作原理。nRF24L01射频模块和微控制器STC89C52之间的连接电路原理是，微控制器STC89C52配置nRF24L01内部寄存器，并通过SPI总线发送和接收数据。本设计用到了两个STC89C52单片机，两个无线收发模块芯片，分别以从机和主机组成一个火灾监测系统。软件系统的设计软件各模块的设计显示模块设计电源接通，首先初始化LCD1602，然后可以根据显示器的需要选择初始化的内容。初始化完成后，指定显示位置。要显示字符时，必须首先输入所显示字符的地址。换句话说，您需要告诉显示器在何处显示字符。当写入要显示的数据时，数据将此时显示在指定位置。流程图如REF_Ref68870942\h图41所示。图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s11显示模块软件流程图温度、烟雾模块设计当DS18B20和MQ-2接通电源后，最先进行初始化，再开始收集温度和烟雾。收集到的温度以及烟雾通过单片机发送到nRF24L01无线芯片中，但是烟雾还需要进一步的利用ADC0832进行模数转换。芯片必须决定是否传输。当对方发送以及响应信号且数据完全被接收则用数字1表示。当按钮有效时，系统会对按钮作出响应并且设置警报值和其他操作，当温度和烟雾的数据值大于警报设定值时，蜂鸣器会启动警报，而且温度值和烟雾等级都会在液晶显示屏上显示。图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s12温度、烟雾模块软件流程图报警模块设计该报警分为两个部分，手动报警和自动报警。手动报警是该区域的检查人员发现了灾情，则通过手动报警把信号发送给集中火灾报警控制器，从而做出相应的动作。自动报警则是控制器出现的报警动作，实现声光报警。当报警信号产生后，系统的流程图如REF_Ref68874033\h图43所示。图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s13报警模块设计无线发射和无线接收模块软件设计无线发射模块：当数据被发射出去的时候，最先实行复位实际操作，复位涉及到设定微处理器I/O和SPI有关存储器的2个小部分，而且能够与nRF24L01开展通讯。根据SPI系统总线配备射频芯片以进到相匹配的工作模式。在开展数据发射之前，应该先将nRF24L01配备为发射方式。随后，即将推送的数据的总体目标详细地址TX-ADDR和数据TX-PLD载入nRF24L01缓冲区域，并在延迟时间后推送数据。图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s14无线发射的流程图（2）无线接收模块：当数据被接收到的时候，最先将nRF24L01配备为接收方式。随后，它延迟时间进到接收情况并等候数据抵达。当合理详细地址和CRC被接收方检验到时，它将数据包储存到接收局部变量中，另外情况存储器中的终断标志位RX-DR被设定为上拉电阻，并造成终断以使IRQ脚位变成低电频，以后单片机设计再去获取数据。图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s15无线接收的流程图总体软件的设计发送部分第一步先将检测环境的传感器都实行复位实际操作，然后读取温度和烟雾值并将它们写入发送数据数组，然后再初始化nRF24L01将数据发送出去。流程图如下所示。图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s16发送流程图接收部分第一步先对无线芯片实行复位实际操作，在检查一下接收中是否存在任何中断。然后再接收数据，读取数据并将显示在LED1602液晶屏上，确定实际值是否超过设置值，并在超过该值时处理警报。流程图如下所示。图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s17接收部分流程图系统的调试与实现调试与实现首先第一步是先焊接元器件，完成硬件电路。之后再进行硬件调试，硬件调试则是首先检查电源。要确保电压输入端口都被连接到电源线，并且接地线已连接到公共接地或模拟接地。这样的目的就是检查电源和地有没有短路。其次，接通电源后，需要用万用表进行检测各个部分的电压是否正常。除了验证系统是否正常运行以及其功能是否符合设计要求外，还可以使用温度检测和烟雾浓度检测来确定是否超过了标准，以及是否已实现了警报功能和是否能够进行无线传输。由于Proteus软件没有无线发送模块和无线接收模块，所以nRF24L01是无法进行仿真的。当时在进行调试时，遇到了两个问题:上电后，发现液晶显示屏都没有亮，单片机好像也没有工作，最后用万用表测量之后，发现是电源正负极弄反了，最后换了正负极的接线。刚开始把温度传感器插反了，接通电源后，电源短路了，而且传感器也很烫，也被烧坏了。整体调试的目的是实现和改善系统的整体功能，并检查每个功能模块的硬件和软件之间是否存在冲突。系统实物图图STYLEREF1\s5SEQ图\*ARABIC\s11系统实物图总结与展望总结随着社会的发展和现代工业的发展，数据收集和处理已成为单片机的普遍领域。除电信号外，单片机还可以使用传感器收集非电信号。它逐渐成为一项重要技能。该设计主要基于51单片机来采集和处理数据，单片机相当于电脑的软件系统，是不可或缺的一部分。本设计采用的温度传感器DS18B20具有很高的精度，而且抗干扰能力强，电路简单。烟雾传感器MQ-2比温度传感器多需要一个元器件，就是ADC0832模数转换芯片，因为单片机不能识别烟雾传感器采集数据的模拟信号，所以需要借助A/D转换芯片。这些数据的传输都是需要无线通信模块进行无线传输的。LCD1602显示模块用于完成数据显示。当温度升至上限，且烟雾超过设定值时，蜂鸣器会在此时发出警报，以实现火灾警报功能。这个毕业论文也花费了我几个月的时间，每一次都能够学到更多的新知识，真的很能够磨炼我。在当时一脸茫然的查询各种资料，一点没有头绪的我四处询问这个设计该怎么开头，后来在找到一点放向，就确定了如何设计本论文。给我印象最深的就是当时答辩的时候，老师给了我太多建议了，让我找到了放向。当时就开始写大纲，在大纲里面增加内容。之后就是对毕业设计进行选材的操作，因为我们平时上课接触过这些元器件，所以很多元器件都是认识的，当时是在其他地方进行购买材料，然后自己在对照原理图进行每一步艰难的焊接。这个过程，对于我们来说，其实并不是很难，因为以前上课有练习过，而且最重要的一点，就是在焊接过程中一定注意的是，一定不要把芯片底座焊接反了，以及其他元器件，因为这样真的很影响后面的操作。最终完成了毕业设计，花费了我很多精力去学习了很多新知识。还是很开心最后做完了这个设计。真的对于我来说是我学习以来最难的一个挑战，永远都在挑战自己。本设计的难易程度取决于我的专业程度，由于自己本身能力的不足，做出这个毕业设计也花费了我很多的精力。本次论文设计的是一个检测火灾的系统，我的想法就是利用烟雾，温度来检测，通过无线通信模块，以nRF24L01作为运输载体传输到主机上，能够实时显示温度和烟雾等级，如果该值不在设定的范围内，则会触发报警功能。该系统的实现能够在初期就能及时发现，能够给消防人员节约很多时间，使森林能够少受一些损坏。展望本文的设计实现了烟雾检测和温度检测能够无线传输到主机上，触发报警功能，但是由于时间和自己本身能力的不足，该系统的设计还存在着一些不足之处，需要进一步的完善。因为检测到了森林火灾的发生，应该设计出一个能够立即扑火的系统，这样也能够及时的减少火灾的发生。在以前国内设计出的系统，也是有很多优缺点的，所以我们应该对这些进行完善的处理。但是由于自己能力的不够以及精力的有限，所以在这上面也做出来了一些，所以导致做出来的系统并不是很完善。我希望在接下来，如果时间允许的情况下，我一定会好好的去研究，能够靠自己的一片努力去完善自己的作品。参考文献[1]狄丽颖,孙仁义.中国森林火灾研究综述[J].灾难学.2007.4(4)：118-123.[2]朱立国.针对森林病虫害的具体防治措施[J].农村实用科技信息,2014(3):29-29.[3]闫厚,倪金生,基于网络摄像机的森林火灾烟雾自动识别技术探讨[J].林火监测,2007,(2)：25-28.[4]安林杰,吴钦木.基于单片机的火灾报警系统设计[J].工业控制计算机,2016，29(7):147-148.[5]X.Fu,W.Li,GiancarloFortino.Empoweringtheinvulnerabilityofwirelesssensornetworksthroughsuperwiresandsupernodes,201313thIEEE/ACMIntcrnationalSymposiumonClustcr,andGridComputing.[6]刘凌云,韩建伟.红外无线通信的发展与应用[J].内蒙古科技与经济,2013(3):74-74.[7]牛玉峰,庄奕琪,李振荣,等.交织编码对蓝牙抗干扰性能改善的研究[J].西安电子科技大学学报,2013，40(3):109-114.[8]HasanSF,SiddiqueNH,ChakrabortyS.FemtocellversusWiFi-Asurveyandcomparisonofarchitectureandperformance[C].WirelessCommunication,VehicularTechnology,InformationTheoryandAerospace&ElectronicSystemsTechnology，2009.WirelessVITAE2009.1stInternationalConferenceon.IEEE,2009:916-920.[9]王晓东,H.VincentPoor编著,郑宝玉等译.无线通信系统．电子工业出版社,2005，20-66.[10]朱玉颖,蔡占辉.基于nRF24L01的远程温度检测系统的设计[J].自动化技术与应用,2010，(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