【基于单片机的多传感器火灾报警系统设计10000字】

基于单片机的多传感器火灾报警系统设计摘要：采用型号为微控制器STC89C51为基本控制模块，温度传感器DS18B20和MQ-2烟雾传感器为温度和烟雾检测模块，开发的一款能够检测到火灾情况并及时进行排烟和灭火的多传感器火灾报警系统。本系统使用DS18B20温度传感器和MQ-2烟雾传感器来分别检测环境中的温度和烟雾浓度，然后将检测到的对应的值显示在LCD显示屏上，让数据看起来直观明了，当温度和烟雾浓度超标时，报警器开始报警，控制器控制风扇和水泵转动。实验操作证明，该系统的工作原理清晰且易操作，通过程序设计对温度和烟雾浓度进行设置和判决，超过预设值报警器则会发生报警、水泵喷水以及风扇排烟。关键词：STC89C51单片机；DS18B20温度传感器；MQ-2烟雾传感器；排烟；喷水目录1绪论 绪论1.1课题研究背景及意义从古至今，火都是我们生活中不可或缺的东西，火使得生食能够简单的变成熟食，给我们的身体健康带来了极大的好处，火可以照明，还可以我们带来温暖，但是凡是都有利弊，火给我们带来好处的同时也会存在安全隐患。其中，森林火灾是我国当前安全问题中的一大隐患，一般森林火灾的发生是由于地理位置和气候条件的影响，干燥的气候环境、干枯的花草树木等都是造成森林火灾发生的重要因素，那么发生在我们身边的公共火灾，也是我国安全问题中存在的一大隐患，一般公共火灾的发生都是人为因素引起的，一方面是由于人们的消防意识薄弱而导致，另一方面是因为电气使用不当而导致。随着中国经济发展和社会的进步，社会各阶层的发展速度与城市发展一样快。城市发展是当前发展的重要组成部分，更是对社会经济活动起到重要的作用，所以城市发展是经济发展的有利支撑，这也造就了一大批的高层建筑、大中型商业建筑、工厂，在相互促进的情况下，电气行业也在快速发展，使得建筑中的电器种类和数量也在增加，用电负荷也在随之增加。近年来，在新闻资讯或者视频网站上报道很多关于公共火灾的事件，发生火灾的原因大多都是因为电器老化、电气线路短路或者由于人们在使用高功率的大型电器的过程中没有严格按照大型家用电器的操作规则进行操作和使用，同时还存在一些人为因素，但是电气设备作为我们生活必不可少的东西，所以由于电气引起的火灾，往往源于生活。虽然不能够避免大部分的由于自然因素引起的森林火灾，但是能够避免公共火灾的发生以及我们的生命财产受到火灾的威胁。如今因为火灾引发的数不胜数的悲剧在我们生活中频频出现，造成这一悲剧的发生往往是因为火灾发生得猝不及防，火源来路不明，如果在一些较密闭的空间，加上一些易燃物品作为导火索，火灾便会向四周蔓延，甚至阻断逃生出口，在浓烟烈火中人们还没来得及撤离便葬身火海。所以在火灾发生的前期，也就是火灾的萌芽期，如果不及时制止，一旦火势严峻，不仅会对自身的财产和生命造成的危害，还会危及到周边的建筑和居住人员的生命安全。为了在火灾发生时能够及早报警，以便及时对火势进行控制和扑灭，避免酿成重大火灾，所以在建筑楼层内设置火灾报警系统尤为重要。根据以上所描述的问题，为了避免不必要的火灾悲剧发生，结合当下对火灾检测以及报警系统的要求，设计一款由火灾检测部分和火灾报警部分组成的火灾报警系统。火灾开始时，火灾检测部分的触发器件将温度或者烟雾浓度转化为电信号，并传入到火灾报警器，报警器发出声光信号通知火灾发生层或者上下层及时疏散，同时火灾报警部分启动相关设备进行灭火和排烟。因此，在火灾的早期阶段，人们可以及时找到火灾原因，采取有效措施扑灭日益增多的火灾，从而大大减少生命财产损失。1.2国内外研究情况及发展趋势1.2.1国外研究情况在20世纪40年代，火灾报警系统就已经从北美传入到中国，但是国外的火灾报警系统得到真正的发展，最终还是取决于英国人在19世纪90年代研究的温度探测器所做出的突破和创新。在20世纪90年代，经济建设和半导体、微电子、光电、计算机和信息等科学技术也在飞速发展，这时也推动了火灾报警技术的发展，国外对火灾报警系统的开发以市场作为发展的方向。当时的北美，以引进其他地区的核心技术为主，并探讨多种研究理论和开发应用技术、对老技术进行改造和对新技术进行创新、提高审查标准和制定一系列的法规、对所生产出来的产品进行质量检验和严格把关、对火灾报警系统进行安装和维护、扩大产品的应用范围以及应用效益。国外在生产产品的过程中，将分布智能系统技术作为主要，这种系统的显著特点是：多判数据火灾探测技术，完整的功能设置在也能够适用于一般的场合，通过给探测器编程，为了使其适应特定的市场情况和环境要求，火灾报警系统可以对本身电路及传感器进行检验，能够与环境要素进行互补，具备良好的扩展性，探测灵敏度较高，有完整的通讯协议，耗能低。1.2.2国内研究情况20世纪90年代以后，随着中国市场的逐步对外开放，以北美为主的外国公司开始进入中国消防系统市场。对于国外火灾报警系统的发展，中国对火灾报警系统的研究相对于国外较晚，但是中国从一开始引进国外相关的关于传感器的技术以及先进的生产技术。中国利用所学到的新技术，结合当下本国的市场需求，研发出了符合国家现状的新产品，在学习国外技术与自我创新中，我国的火灾报警系统在很大程度上得到发展以及变得成熟，与此同时，中国在与国外企业合作的同时，也仅仅把握属于中国的市场。与国外的相比较，我国的火灾报警系统研究还是存在一定的差距和不足，目前国家火灾报警技术也专注于对智能化系统的普及，也有很多出色产品相继问世，但国内产品普遍缺乏核心技术，相比之下，我国的火灾探测器的可靠性和稳定性有待提高，对所传输的信号进行处理基本局限于一种至两种方式，依靠当下成熟的网络技术，使得报警系统的智能化程度稳定提高，其次还需要提高灵敏度以及减少误报率，优化产品的同时，市场也得到优化。1.2.3发展趋势火灾报警系统的发展的趋势，就国外来讲，从20世纪80年代开始，国外的火灾报警系统就已经在飞速发展，早早就出现由低级向高低发展、由低效率向高效率发展、由非智能向智能化进展的发展趋势。在同一世纪90年代，多传感器信息的融合技术就被普遍提出，然后陆续在工业、农业、军事、医疗等领域得到广泛应用，在社会主义经济快速发展的现代化城市，火灾报警系统存在着小型化和社区型发展趋势，应用于多个领域的多传感器融合技术在社区居民建筑和公共交通上也起到至关重要的作用。小型的报警设备在使用过程中很方便，管理简单，火灾报警系统中的多个传感器之间可进行数据信息的传递和交流，并能够对火灾发生情况进行预判，起到及时报警的效果。然而多个传感器之间不是各自独立，而是互相连接、形成互补的关系，形成以STC89C51单片机为核心，多个火灾检测器为辅助的多传感器火灾报警系统，且多传感器检测的可靠性高于单个传感器的检测可靠性，使得设备之间的信息传递更加方便可靠，因此火灾报警系统在现在和未来的发展过程中，呈现出的是一种设备连接方式多样化的发展趋势。1.3主要研究内容本设计以单片机为核心主控，LCD（LiquidCrystalDisplay的简称）液晶显示屏作为数据显示终端，设计一款具有特定功能的多传感器火灾报警系统。DS18B20温度传感器和MQ-2烟雾传感器传输的信号采用ADC0809逆变器进行处理，并传输到微控制器STC89C51。STC89C51微控制器充当报警器，灭火器执行烟雾控制和清除任务。本设计具体研究内容如下：（1）将温度上限值与烟雾浓度上限值设置在51单片机内，并通过LCD显示屏将数值显示出来。（2）火灾现场的温度和烟雾浓度检测出来后，DS18B20温度传感器和MQ-2烟雾传感器将检测到的数值信号传送给51单片机。（3）51单片机对所接收的信号进行处理，当环境温度值和烟雾浓度值均超过LCD显示屏上显示的预设值时，利用蜂鸣器和LED灯来进行声光报警，继电器来为风扇转动提供驱动，并且使用水泵进行喷水灭火。（4）对火灾检测系统与火灾报警系统进行硬件确认，然后绘制主控模块、火灾检测模块以及火灾报警模块进行硬件电路设计，并且设计好整个操作系统的控制程序之后，进行调试以及对操作结果进行分析。2系统总体方案的设计2.1系统总体方案简述本论文所设计的火灾报警系统趋向于小型化、社区型，能够满足当前社会背景下人们对火灾报警器的需求，它不仅具有可靠性、及时性的特点，还具有实用性这一特点，所以本论文根据市场需求设计一款具有多重特点的多传感器火灾报警系统。本设计以51单片机作为主控模块，以LCD液晶显示屏作为数据显示模块，并以ADC0809转换器芯片与MQ-2烟雾传感器作为烟雾采集模块，同时用DS18B20温度传感器对作为温度采集模块，然后用LED灯与蜂鸣器作为声光报警提示模块，再加上继电器控制模块以及按键控制模块，最后组成一个完整的多传感器火灾报警系统。相比较传统的火灾报警系统，本论文所设计的火灾报警系统原理简单，且便于操作，除了具有自动喷水灭火的功能以外，还具有及时排烟进而提高火灾现场空间明亮度的特点。本论文所设计的多传感器火灾报警系统的总体设计框图如REF_Ref70366447\h图1所示：图SEQ图\*ARABIC1多传感器火灾报警系统的总体设计框图2.2系统的工作原理微控制器用作火灾报警系统的主要控制核心，然后使用温度传感器和烟雾传感器收集数据。当火灾发生时，温度传感器检测温度，烟雾传感器检测烟雾浓度，所检测到的数据就会传送到AD转换器上，AD转换器对所接收的温度模拟量信号和烟雾模拟量信号转换好后，再给单片机，接着单片机对数字量信号进行判断识别和分析处理，将所处理好的数据通过数字显示的方式显示在LCD显示屏上。若所测值超过预设值，单片机对蜂鸣器和继电器分别发出报警指令和执行指令，蜂鸣器发出警报声，指示灯LED亮，这样就使得整个系统实现声光报警的功能，继电器收到单片机的执行指令后这样就风扇转动，水泵在内部电源的驱动下开始进行喷水灭火。当环境中的温度值和烟雾浓度值均低于显示屏上所显示的上限值时，风扇停止转动，水泵停止喷水，如果温度值或烟雾浓度值未低于上限值，继电器仍然处于导通的状态，所以在继电器的驱动作用下，风扇和水泵依然处于工作状态。然后使用温度传感器和烟雾传感器收集数据。3火灾报警系统硬件电路设计3.1主控制器选择及电路设计3.1.1单片机的选择从本质上来说，单片机具有一台计算机的属性，它和计算机有很大的相似之处，但是各自的应用领域又都大不相同，单片机最初应用于工业、农业、国防、科研，后来广泛应用于日常生活中，根据背景中所讲到的火灾报警系统的发展趋向，也就是小型化与社区化。将单片机应用到火灾报警系统中，它能够让整个系统完成判断、控制以及报警的功能，实现这些功能时，它不需要很强大的CPU，也不需要很大容量的存储器，简单来说，就是把我们所需要的微处理器CPU、存储器、各个输入输出口等功能全都进行简化，然后集中在一块小的芯片上，所以它具有体积小且控制功能强大的优势。在这次设计中，我选择STC89C51微控制器作为整个系统的主控制器，51单片机除了具有以上的优势以外，还具有性价比高、耗能低的优点，间接地减少我国在火灾安全防护方面的成本开销，同时也降低了火灾报警器对能源的消耗。选用51单片机作为主控芯片，首先从内部硬件到软件来说，51单片机有一个完整的逐位操作系统。使用起来不麻烦，在火灾报警系统中，单片机的随机存取存储器RAM也打开了双功能地址区间，这样设置具有较高的灵活性，在人们使用的过程中能够为人们提供很大的便利度，还有一个很重要的点，单片机具有乘法运算和除法运算的功能，便于软件编程。这些都是51单片机独有的优点和特点，为了符合这次火灾报警系统的运作流程的要求，所以我选择51单片机作为本设计的主控芯片。STC89C51单片机的引脚封装图如REF_Ref70375350\h图2所示：图SEQ图\*ARABIC2STC89C51的引脚封装图STC89C51单片机的实物图如REF_Ref70376212\h图3所示：图SEQ图\*ARABIC3STC89C51单片机实物图3.1.2单片机最小系统电路设计最小微控制器或最小应用系统是微控制器可以以最小组件运行的系统。对于51系列微控制器，最小系统通常应包括：微控制器、晶振电路、复位电路、P0口的上拉电阻。在单片机最小系统中，利用复位电路对系统进性重启，也就是按下开关使得单片机中的程序恢复到初始化妆台，并重新执行相应的程序，实际操作时，直接按压按键使得复位电路的整个回路断开和关闭，以此来实现完整的复位操作流程。在晶振的两端并联两个电容，以此组成一个减震电路，这样能够提高单片机工作时的稳定性。单片机内部的P0口是没有上拉电阻的，如果要P0口输出高电频，那么就需要接一个上拉电阻，以满足单片机最小系统的要求。51单片机的最小系统电路图如REF_Ref70376558\h图4所示：图SEQ图\*ARABIC489C51单片机的最小系统电路图最小系统仿真电路中的复位电路，如果按照REF_Ref70376558\h图4中的方式去接，会使得整个复位电路不好用，当按下复位按键时，单片机的9脚没有得到低电频，始终保持在高电频状态，所以将电容C3的值改为1uF，电阻R1的值改为小于1k的值，设置相对应的且合适的值，按下按键能够使得单片机的9脚量，这样整个复位电路就可以使用。3.2火灾检测模块选型及相关电路设计3.2.1温度检测模块的选型及电路设计选用DS18B20温度传感器作为火灾环境中的温度探测器，因为其所输出的数字信号具有稳定、精准等特点，同时其使用方便，体积小，使得其在电路设计中获得较大的优势。DS18B20温度传感器的引脚封装如REF_Ref70428775\h图5REF_Ref70388044\h所示：图SEQ图\*ARABIC5DS18B20温度传感器的引脚封装图DS18B20的内部结构如REF_Ref70430166\h图6所示：图SEQ图\*ARABIC6DS18B20的内部结构温度传感器的测温原理框图如所示：图SEQ图\*ARABIC7DS18B20的测温原理框图图中温度系数较低的晶片的振动频率不受温度的影响，当温度变化使温度系数较高的晶片发生显著变化的时候，计数器1不同于温度较低的子芯片，所以要将信号进行减法计算同时，反预设的数值设置为零。将温度寄存器的预设值覆盖到计数器1。预先确定的温度记录被重新记录为计数器1，计数器1首先计算由低热量波生成的脉冲发生器2的温度记录值。温度寄存器值是测量的温度。对斜坡累加器进行补偿，以补偿测量期间的非线性，并补偿计数器1的保持值。接下来要介绍的就是温度检测模块，温度采集电路的原理图如REF_Ref70433697\h图8所示：图SEQ图\*ARABIC8温度采集电路原理图REF_Ref70433697\h图8中，其中1脚接地，3脚接电源，温度传感器对就是通过2脚来对检测到的温度数据进行传输。正如图中看到的，数据输出端连接了一个作为信号稳定器的上拉电阻。3.2.2烟雾检测模块的选型及电路设计MQ-2烟雾传感器是电子电路设计中最常用的烟雾传感器，我选择MQ-2烟雾传感器作为火灾探测模块中的烟雾探测器，在火灾发生时，一般情况下环境中都会都会产生大量的一氧化碳气体和一些易燃气体，MQ-2烟雾传感器能够灵活的检测到这些气体的浓度，并且也能够对火灾中烟雾的浓度及时地进行探测，也就是能够探测较大的范围。在火灾发生初期，烟雾传感器能够将检测到的烟雾浓度值或者气体浓度值快速地传送给单片机，这样就能够提高系统对火灾探测的效率。并且MQ-2烟雾传感器的使用范围很广，性价比也很高，对于应用在各个场合的火灾报警系统来说，MQ-2烟雾传感器使用周期很长。MQ-2的这些优势能够满足我本次设计的要求，所以我选择MQ-2烟雾传感器来实现系统的烟雾检测功能。MQ-2烟雾报警器的外形图如REF_Ref70449842\h图9所示：图SEQ图\*ARABIC9MQ-2烟雾传感器外形图烟雾采集电路的原理图如REF_Ref70450218\h图10所示：图SEQ图\*ARABIC10烟雾采集电路原理图在烟雾检测电路中的MQ-2烟雾探测器实际上是中央阻隔传感器，当烟雾浓度增加时，中央阻隔传感器的阻力降低。烟雾传感器构建的烟雾检测电路中的同时，会把电压值传送给的ADC0809转换器的26脚，REF_Ref70450218\h图10中的电容C4是一个滤波电容，阻值为5.1欧的电阻R7是一个保护电阻。但是烟雾传感器的5脚可以直接接地，当环境中的烟雾浓度值增大时，MQ-2烟雾传感器的阻值减小，这样就会增大MQ-2烟雾传感器与电阻R8之间的电压，也就是说电路原理图中的R7和R8起到分压的作用。3.2.3数模转换模块及电路设计在ADC0809转换器中，可以通过地址选择选择不同的模拟开关，然后选择不同的路数进入到ADC0809内部进行AD转换，也就是说8个输入端共用一个AD转换。当信号转换完毕后，数据就直接从ADC0809的8个引脚D0~D7输出到主控芯片单片机内，A/D转换器芯片ADC0809的引脚图如REF_Ref70467397\h图11所示：图SEQ图\*ARABIC11ADC0809引脚图ADC0809的外形图如所示：图SEQ图\*ARABIC12ADC0809外形图电路原理图中的ADC0809是用来检测烟雾检测模块里的信号，简单来说就是检测烟雾的模拟混合信号。ADC0809转换器的AD转换电路如REF_Ref70468151\h图13所示：图SEQ图\*ARABIC13ADC0809转换器的AD转换电路3.3液晶显示模块的选型及电路设计液晶显示模块采用LCD1602液晶显示屏作为主体，LCD1602通过电压来对其的显示区域进行控制的，是基础电路设计中最为常用的一种液晶显示模块，我们能够直观的看到LCD显示屏上所要显示的数据，比如温度和烟雾浓度的上限值，以及火灾检测器所检测出来的环境中的温度值和烟雾浓度值。LCD1602液晶显示屏的实物图如REF_Ref70469269\h图14所示：图SEQ图\*ARABIC14LCD1602液晶显示屏的实物图液晶显示模块的电路原理图如REF_Ref70469834\h图15所示：图SEQ图\*ARABIC15液晶显示模块原理图REF_Ref70469834\h图15中两个分压电阻整个液晶显示屏模块中是至关重要的，如果分压不当，会使的液晶显示屏出现背光的情况，液晶的灰度比较暗，在实际操作过程中，温度值和烟雾浓度值等数据可能看不清楚或者不会显示出来。R6的取值在250~1.5k之间，本次设计选用的是LCD1602，所以R6取值为1k，这样就能够避免出现液晶屏幕暗的情况。3.4声光报警提示模块的选型及电路设计3.4.1报警器的选型蜂鸣器是一种电子的讯响器，直流压电是它所需要的供电方式，它的用途十分广泛。蜂鸣器的实物图如REF_Ref70471142\h图16所示：图SEQ图\*ARABIC16蜂鸣器实物图3.4.2蜂鸣器电路设计蜂鸣器的驱动电路如REF_Ref70471280\h图17所示：图SEQ图\*ARABIC17蜂鸣器驱动电路REF_Ref70471280\h图17中，若三极管导通，在这里就利用了三极管的开关作用，电流的方向首先是从+5V电源开始，然后经过蜂鸣器，最后经过三极管后直接回到了地，也就是单片机在向蜂鸣器传达火灾报警的命令。电路中的FR1为限流电阻，能够对蜂鸣器驱动电路起到保护的作用。3.4.3LED指示灯电路设计LED指示灯的外形图如REF_Ref70521225\h图18LED指示灯外形图如REF_Ref70521232\h图18所示：图SEQ图\*ARABIC18LED指示灯外形图LED指示灯电路图如REF_Ref70472772\h图18所示：图SEQ图\*ARABIC19LED指示灯电路图首先根据图19分析，两个分压电阻R3、R4要设置成不同的阻值，是因R3和R4所对应的LED灯的驱动电流不一样。如REF_Ref70521232\h图18和REF_Ref70472772\h图19所示，红色LED灯需要串联大阻值电阻，使得较小驱动电流流入红灯内，黄色LED灯需要串联小阻值电阻，使得较大驱动电流流入黄灯内。3.5继电器控制模块及电路设计在这次设计中我设置了两个继电器控制模块，一个是继电器控制风扇的转动，另一个是继电器控制水泵运作，用来实现系统的排烟和灭火的功能。REF_Ref70535270\h图20为风扇的外形图，REF_Ref70535488\h图21水泵的外形图。图SEQ图\*ARABIC20风扇的外形图图SEQ图\*ARABIC21水泵的外形图继电器立体解析图如REF_Ref70524978\h图22所示：图SEQ图\*ARABIC22继电器立体解析图继电器控制风扇模块电路原理图如REF_Ref70474279\h图23所示：图SEQ图\*ARABIC23继电器控制风扇模块电路原理图继电器对风扇的控制原理类似于蜂鸣器驱动原理，采用的都是PNP型三级管，然后都是利用三极管的开关作用，同时也采用了能够对线路起到保护作用的限流电阻，在REF_Ref70474279\h图19中对应的是电阻R9。接线端子可当作是一个能够控制风扇的开关，但由于在本设计中，还可以采用220V的风扇，如果火灾发生，电压值较大的风扇能够有较大的功率，能够提高排烟的效果，这样也不会影响接线端子对风扇的控制。继电器控制水泵模块电路原理图如REF_Ref70537093\h图24所示：图SEQ图\*ARABIC24继电器控制水泵模块电路原理图继电器对水泵的控制原理与继电器对水泵的驱动原理相同，当继电器吸合时，水泵与继电器接线端子之间的连接电路就会发生导通，然后水泵就开始工作，并进行喷水。水泵的驱动电源来自电池盒。3.6按键控制模块及电路设计按键控制模块中用到的是轻触按键，如REF_Ref70538097\h图25所示：图SEQ图\*ARABIC25轻触按键的实物图按键模块电路原理图如REF_Ref70475916\h图26所示：图SEQ图\*ARABIC26按键模块电路原理图REF_Ref70475916\h图20中的S1、S1和S3，三个按键都接到地，只要按键按下去，单片机的I/O口就会检测到低电频，在程序上对低电频进行检测，当低电频时，执行相应的控制程序，比如，可以通过按压按键，对温度上限值和烟雾浓度上限值进行设置。3.7电源供电模块及电路设计电源供电模块的电路图如REF_Ref70476616\h图27所示：图SEQ图\*ARABIC27电源供电模块电路图REF_Ref70476616\h图27的供电模块是为除了水泵意外的所有需要电流的器件供电，整个设计可以通过自固定开关供电。下面是自锁开关的硬件图，如REF_Ref70538495\h图28所示：图SEQ图\*ARABIC28自锁开关的硬件图给整个电路供电是通过将USB电源线插入到DC电源接口，USB电源线的实物图如所示：图SEQ图\*ARABIC29USB电源线实物图4系统软件设计本系统软件程序主要实现的是通过对环境中的温度值和烟雾浓度值进行采集，从而对火灾进行及时报警和扑灭。本次系统软件设计主要分为基本微控制器程序、读取温度程序和读取烟雾烟程序、温度信号与烟雾信号的采集程序、模块选择程序、液晶显示模块程序以及风扇和水泵的控制程序。4.1主程序设计主程序设计流程图如下图所示：图SEQ图\*ARABIC30主程序设计流程图本次设计的多传感器火灾报警系统的主程序是由多个子程序构成的一个循环函数，程序开始运行时，先对系统进行初始化，完成初始化后，系统开始进入工作状态。火灾探测器对环境中的温度和烟雾浓度进行采集，判断是否超过预设值，若没有就返回初始化，若超过，系统开始报警，并执行相应的排烟和灭火控制。4.2温度采集程序设计温度采集程序流程图如下图所示：图SEQ图\*ARABIC31温度采集程序流程图DS18B20温度传感器完成初始化以读取和记录数据，将变量设置呈默认值后，读取温度寄存器的指令，读取一个字节函数，并分为两次读取，获取数值代入公式并算出实际的温度值。4.3烟雾采集程序设计烟雾采集程序设计流程图如下图所示：图SEQ图\*ARABIC32烟雾采集程序流程图REF_Ref70948240\h图32所示，同样的先完成初始化，MQ-2烟雾传感器向ADC0809转换器发送信号，ADC0809转换器输出的数字信号传入单片机输入端从高电频转为低电频，并将脉冲信号从输出端传出，从而获取烟雾浓度值。4.4按键模块程序设计本次设计由Key1、Key2以及Key3三个按键构成，其中Key1键为模式选择按键，Key2键为温度和烟雾上限加，Key3键为温度和烟雾上限减，按键模块程序设计流程图如下图所示：图SEQ图\*ARABIC33按键模块程序设计流程图4.5LED液晶显示模块程序设计LED1602显示模块程序流程图如下图所示：图SEQ图\*ARABIC34LED1602显示模块程序流程图LED1602需要初始化，通过60s的延时，MQ-2的得到加热，以提高输出电阻和电压准确度，系统判断当前模式，若为检测模式，光标显示时时温度和烟雾浓度，否则光标闪烁，系统执行预设温度值和烟雾浓度值。5系统测试和分析5.1系统原理图图SEQ图\*ARABIC35系统原理图5.2实物图图SEQ图\*ARABIC36实物图5.3测试过程和结果本次设计所制作的实物，是直接将本设计所需要的元器件都焊接在万用板上，除了一部分的元器件需要另行购买，其余的基本上都利用到实验室内现有的元器件。绘制好原理图之后，先对单片机最小系统进行仿真测试时，单片机的9脚始终在高电频状态，所以复位电路不能用，然后尝试着把电容和和下拉电阻阻值变大或者变小，最后将与复位按键连接的10uF电容改为1uF电容，下拉电阻的阻值设置在1k以下，单片机的9脚得到低电频。元器件按照原理图排列并焊接在万用板上，在完成实物之后，用万用表对每个元器件连接点之间进行电压检测，就按键那块出现了虚焊的情况，其他地方绕路的直接通过导线连接，及时后期出现接触不良的情况，也能够方便的处理。通过串口把程序烧写到单片机内，然后开始进行测试。第一次测试时，LCD1602先初始化60s，灯单片机初始化结束后，LCD1602显示了温度和烟雾浓度的上限值，我直接用手指握住DS18B20温度传感器，不一会儿，当下温度值就超过我所预设的温度上限值，并且蜂鸣器响了，接着用打火机为MQ-2提供检测气体——丁烷，用于对烟雾报警显示的黄色LED灯闪一下就熄灭，并且蜂鸣器也停止警报，LCD1602显示屏又恢复到初始化状态。对硬件进行检查之后，没有什么问题，于是着手与软件设计部分，后来发现出现的问题就在烟雾浓度的上限设置太低，延时太短，导致烟雾报警显示灯只闪现一下，还会导致程序跳回到初始化状态。后期将温度的上限值和烟雾浓度的上限值设置在合适的范围内，再次进行检测时，温度报警显示灯和烟雾报警显示灯在当前温度值和烟雾浓度值超标的情况下保持灯亮，蜂鸣器也保持报警，达到声光报警的效果，并且风扇排烟，水泵喷水，直到温度值和烟雾浓度值降低到预设值一下，才停止报警和排烟灭火，就避免出现系统在显示屏数据时跳转到初始化状态，也避免影响火灾报警系统的使用。6结束语这次设计是以STC89C51微控制器系统为主要，设计并制作多传感器火灾报警系统。该系统主要是由微控制器模块、火灾检测部分、火灾报警部分、排烟和灭火部分组成。在确认好题目之后，在不完全了解火灾报警系统的情况下，我通过上网查询以及询问同学，了解了与火灾报警系统要相关的传感器，并且还知道了由哪些模块组成一个完整的多传感器火灾报警系统，更是了解了相关领域的很多知识。通过向老师和同学寻求帮助，熟悉研究背景和内容，终究完成本次选题。然后开始器件的选择以及硬软件设计，设计完以后需要不停地调试。通过温度传感器和烟雾传感器对环境中的温度和烟雾浓度进行采集，在已经设定好温度和烟雾浓度上限值之后，当环境中的温度和烟雾浓度超过上限值时，系统就会启动声光报警，同时风扇转动并进行排烟，水泵运作并喷水。本次设计可以满足火灾探测、火灾报警以及排烟灭火的三个功能要求，经过选题、查询背景确认方案、搜索元器件的使用手册、绘制原理图、制作实物和程序编写灯几个步骤，每个步骤所设计到的知识，特别是第一次用到MQ-2烟雾传感器，才深入的了解它的工