基于单片机烟雾火灾检测仪系统设计毕业设计论文文档格式.docx
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年月日
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注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
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3）中文摘要（300字左右）、关键词
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8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
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2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
4、研究方法的科学性；
技术线路的可行性；
设计方案的合理性
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
建议成绩：
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
二、论文（设计）水平
评阅教师：
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
3、学生答辩过程中的精神状态
评定成绩：
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
教学系意见：
系主任：
摘要
随着社会的经济的不断发展，扩大，工业集中聚集起，火灾率不断上升，防火必须死守，目前国内许多研发团队大部分侧重于大场所的火灾报警系统。
所以，我们就有必要研制一种结构简单且经济实用，便宜的家庭用烟雾报警器来适应市场的需求。
现研发家庭使用的烟雾报警器必须具备的基本要求及功能，本文讲述一种比较适合的烟雾报警器。
本烟雾报警器由烟雾及温度来设计，由89C52STC单片机、SDB2018温度传感器、4位共阳数码管显示、按键模块、蜂鸣器报警模块、电源模块、MQ-2烟雾检测模块和ADC0832模数转换模块组成。
烟雾传感的MQ-2感应器实时检测出空气中烟雾含量，通过电路板上电阻分压方式接在0832ADC模数转换芯片数据转换，通过单片机的自动运算处理后，即在数码管上把烟雾的浓度显现出来，此时采用ds18b20温度传感器检测中此环境内的温度，通过转换运算也在数码管上进行显示。
电路板上有三个按键，可进行烟雾和温度的报警值进行更改设置。
基中有四个按健钮，最左边为测试板，右侧2为减档，右侧3为加档，右侧4为功能档，如果环境中的烟雾浓度值大于设定值时，蜂鸣器立及报警，同样如果环境温度值大于设置的烟雾浓度和设置温度值时，蜂鸣器也会发出报警声。
关键字：
MQ-2烟雾传感器，STC89C52单片机，
TCARABST
Withthedevelopmentofsocietyandeconomy,fireprotectionworkmoreandmoreimportant,butatpresent,manydomesticresearchfocusedonlargeplacefirealarm.We,therefore,itisnecessarytodevelopakindofsimplestructure,economicalandpracticalfamilysmokealarmtoadapttothedemandofthemarket.Basedonsmokealarmforfamilyuseshouldhavethebasicrequirementsandfunctions,thearticledesignedasuittothesmokealarm.
ThisdesignUSESthesmallestsystemcontrolledbySTC89C52,DS18B20temperaturesensor,fourYangdigitaltubedisplay,powersupplymodule,abuzzeralarmmodule,keysmodule,MQ-2alcoholdetectionmoduleandADC0832analog-to-digitalconversionmodule.AlcoholsensorMQ-2real-timedetectionofalcoholgasintheair,pressurewaythroughresistancepointsintheADC0832modulusconversionchipdatatransformation,afterasingle-chipprocessingonthedigitaltubedisplaytheconcentrationofalcohol,atthesametimeusingds18b20temperaturesensortestingenvironmenttemperature,afterconversionoperationisconductedonthedigitaltubedisplay.Canthroughthethreekeystoalcoholandtemperaturealarmvalueset.Whenactualthealcoholconcentrationandtheenvironmenttemperatureisgreaterthanthesetofalcoholconcentrationandthesettingtemperaturevalue,throughthebuzzeralarm.Systembuttonsalsohasthefunctionofadd,subtract,youcansetthealcoholconcentrationandhightemperaturealarmvalue,canbeanemergencyalarmandmanualcancelledanemergencyalarmfunction,wheninspecialcircumstancescanpresstheemergencyalarmbuttonalarm,andpowersavefunction,settheparametersofthestoredintheMCUinternalEEPOM.
Keywords:
STC89C52singlechip,MQ-2alcoholsensor,ADC0832,DS18B20
1、绪论
1.1课题的背景
近来年电子市场不断发展，加热物体廉价加热体的不断发菜发展，且家装用材防火等级不达标等问题越来越多的隐患存在于人们的日常生活中。
为了早期发现和警报火灾发生情况，保护人身伤害及财产损失，防止和减少火灾危害。
阻止火灾燃烧事故，造成严重的经济损失，甚至危及生命安全。
防止这类事故的发生，我们就必须对烟雾进行实时检测，采用可靠的安全检测仪表，同时监测环境中烟雾的浓度，及早发现事故隐患，采取有效措施，避免事故发生，这样才能确保家庭生活安全。
因此，研究烟雾的检测方法与研制烟雾报警器就成为传感器技术发展领域的一个重要课题。
1.2烟雾浓度检测的国内外现状
早在上世纪二三十年代，在国外各国，研发人员开动员了就对烟雾传感器的开发和研究，但由于人们对生活安全要求的提高和市场对传感器的需求，这才使得传感器技术得到迅速的发展。
统计表明，欧州各国在1998~2003年间烟雾传感器年均的增长率在20%~40%。
随生活水平和工业化程度的不断提高，使得烟雾传感器向集成化发展，这样就使得烟雾传感器更加容易携带，从而更有利于烟雾传感器的生产、运输和市场推广。
早在日本，十九世纪八十年代，接触燃烧式的燃气泄漏报警器由研发人员研发出来，并取得很大进展，后来改良产品在同年上市，受广大家庭深受好评，改良过的产品可以检测甲烷、乙烷，丙烷，还有一氧化碳，二氧化碳等各种可燃气体，由于其体积小，它的安装极其方便。
在中国八九十年代一直都未人们很关注，必要的情况下都是停是人工监控的状态，主要靠人们原动员值班人工监控是否有火灾的发生，烟雾报警出现的比较晚，直到到了20世纪，火灾事故不断发生，并生活水平日益发展，才开始关注烟雾报警器，但国内的各大生产厂商生产出的产品核心部位都依懒于国个产品，并没有掌握到真正的核心技术，主要是靠抄袭参考国外产品进行生产。
到了20世纪90年代，随改革步阀的加快，与国外先进技术的拥进，以及国内各大火灾烟雾报警系统厂家们相互竞争因素，烟雾报警系统不但引进了国外的先进技术，先进人才，而且也在竞争中不断创新，研发出许多符合客户的各种各样要求的产品。
烟雾报警器大概可以分成以下两大系列：
（1）生活用火灾烟雾报警器
在家装，现大部分家装过程当中，警报器直接装进易燃，有隐患场合，当发生火灾时，它的温度与烟雾深度值加大，报警器开始工作，并可以鸣响其它警觉发生器，如警灯等，相应排烟风机可以工作，也可以自动喷水灭火，现宾馆的每一个房屋都安装了这个温度与探雾装置，以达到预防火灾发生的目的。
（2）
工业用的及有毒有害的烟雾报警器
工业用的烟雾报警器与有毒有害气体的烟雾报警器的区别就在于它们的检测传感头不一样，但工作原理是一样，依据现场检测出烟雾环境的差异，可以将分类探测器、控制器和检漏仪。
2、总体方案设计
本设计采用核心部件为
1》STC89C52单片机
2》DS18B20温度传感器
3》4位共阳数码管显示、
4》电源模块、
5》蜂鸣器报警模块、
6》按键模块、
7》MQ-2烟雾检测模块
8》ADC0832模数转换模块组成。
1-烟雾传感器MQ-2实时检测现场空气中的烟雾气体含量，通过电阻分压方式接在ADC0832模拟量转换数字量转换芯片的通道1口，经单片机的运算处理后在数码管上把烟雾的浓度显示出来。
2-同时采用ds18b20温度传感器检测现场环境温度值，经过模拟量转换成数子量，运算值也在数码管上进行显示出来。
烟雾，温度的设定值，均可以通过三个按键进行报警值初次设定。
当实际中的烟雾浓度和环境温度值大于设置的烟雾浓度和设置温度值时，通过蜂鸣器发出报警声。
系统的按键还具有连加、减功能，可以设置烟雾浓度和高温报警值，可紧急报警和手动取消紧急报警功能，当有特殊情况时可按紧急报警键报警，并有掉电保存功能，设置的参数保存在单片机内部EEPOM中。
其中的温度测量是为了进一步保障了人生的安全。
当车内或者环境温度过高时容易引起烟雾着火，起到了一个预防和保护作用。
系统总体框图如图2-1所示：
2-1总体结构框图
3、系统方案、设计
该系统主要由温度测量和温度设置及系统状态显示三部分电路组成，下面介绍实现此系统功能的方案。
3.1主控制器模块选择
市面上采购的单片机分为高，中，低三层次，高档以进口产品为主，精度高，稳定性强，功能也强大，通讯能力也强，国内高档有可编程逻辑器件CPLD。
CPLD能够实现复杂动作的逻辑功能、规模大、体积小、稳定性高，密度高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。
但是我们设计这套方案并不需要这么复杂的逻辑功能，对数据的处理速度也要求不高。
再从成本考虑价格稍贵，故放弃了此方案。
STC89C52单片机作为核心部件，在控制水油，其它介质的温度测量控制系统中发辉不错的性能指标。
通过水温的自动控制，这一顶中，单片机就有与其它不可比拟的优势，比如易控制、方便快捷安装。
还有能够充分实现其资源丰富、有较强大的控制性能及可位寻址操作功能、价格便宜等优点。
此单片机具有较强大的功能指令。
如
1》I/O口均可按位寻址，程序空间多达8K，对于此系统完全足够。
2》STC89C52单片机价格上有优势，非常便宜。
3.2温度传感器的选择
若用数字温度芯片DS18B20测量现场温度，输出信号为数字量。
便于单片机处理数据及控制步骤，省去了之前传统的测温方法所使用多路继电器控制外围电路。
此芯片对幅度超限有精度优势，传统温控有极大的误差，或有继电器控制式，断开，再接通，曲线图突上突下现象，控制不够精密，但此款，有无接点，线性控制，温度误差极小，对环境恶劣条件下也可以便宜，化学稳定性还是够强大的。
在0—100摄氏度时，最大误差不超过1摄氏度。
若采用TF200作现场温度传感器时，因利用铂电阻的阻值随温度变化而变化、有突高突低进行测温的，误差较大，抗振，化学稳定性都稍差。
且使用起来比较复杂。
4、芯片资料简介
4.1温度传感器DS18B20
温度传感器最早由美国戴劳斯公司推出的数字式测温芯片，此芯片有体超小，接口方便等优点。
测温从-58度~+130度，温度分辨率极高，有9~12位数据分辨能力，自行可定义温度报警限值，方便操作。
接线脚连接方式为，输入输出端直接连在单片机的P4连接，与外部电源连接时可配电阻。
DS18B20芯片如图3所示。
图3DS18B20芯片封装
4.1.1DS18B20的管脚配置和内部结构
引脚定义：
（1）DQ为数据传输端，数字信号输入/输出端；
（2）GND为电源负极端
（3）VDD为外接供电正极端
图4内部结构图
4.1.2DS18B20的工作原理
DS18B20的温度检测系统与数据处理转化数字量都在一个模块里，并运行时一个周期内可有效完成温度检测与数据的片理。
故抗干涉能力超强。
18B20共有三种形态的存储器资源，它们分别是
1》ROM只读存储器
2》RAM数据暂存器，
操作流程如下：
先复位，存在脉冲，在电平结束前完成，再后控制器发送ROM指令，双方通讯结束后，可交换数据处理。
当控制器发送存储器操作指令时先执行或数据的读写，再进行保存。
此操作指令可根据存储器内的数据的读写有关。
4.2MQ2烟雾传感器的简介
Q-2传感器工作原理，它是利用半导体元件导电率的特性来判断有无烟雾，若空气中有少量烟雾时半导体元件随便量的增大导电率也增大。
半导体由二氧化锡为主。
同时结合简单的电子电路系统，就可以导电率转化为数量量，判断空气中烟雾量的变化，这种半导体元件，灵敏度极高，导电率变化也大，响应时间和恢复时间也短的特点，且信号输出强大，寿命长，工作稳定优势，市面上广泛应用。
二氧化锡（SnO2）元件特点总结有这三点。
第一，化学稳定性强，耐腐蚀的能力也强。
第二，此元件对气体检测时吸附，脱离时间短，可不停连续性工作。
第三，结构简单，成本低，机构性能好。
MQ-2半导体元件的结构图2所示，由三氧化二铝陶瓷套管、SnO2感触层,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。
MQ-2半导体气体烟雾传感器适用于烟雾、乙炔、石油天然气、H2、CH气体、汽油、煤油、CH4、HN等的检测，对易燃气体的（甲烷、C3H10、氢气等）检测敏感。
这种传感器在较宽的浓度范围内对烟雾气体有良好的灵敏度，可以检测好多种气体的检测，非常适合安装在家装行业报警系统中。
安装简单，成本低等优势。
其技术指标表1。
表1MQ-2的技术指标
加热电压（Vh）
AC或DC5±
0.2V
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DC24V
2KΩ
≤2000KΩ
≥4（在1000ppmC4H10中）
≤10S
≤30S
≤0.7W
50—10000ppm
2年
根据现场烟烟雾的特性，电子元件的结构也有所不同，工作原理同样不同。
通常下若输入进来的烟雾超过电子元件起动低限时就需要外部的放大器，对信号放大处理，方可接收信号，但如果输入信号超过电子元件的最低接受范围，就不需要放大器放大信号，可直接接收。
故MQ-2半导体气体烟雾传感器如果想把信号直接发送到单片机，就配模拟量转化数字量的模块，这时单片机就可以识别到电信号。
设计人员应当了解，电子元件QM-2气体传感器刚开机时它内部的阻值非常小，当过几分钟阻值变为正常，所以，刚开机时会有个识报警。
故需要一定的预热工作。
图3.3采样电路
4.3ADC0832模数转换器简介
ADC0832是国外生产出来的一种半导体元件，具有8位分辨率和双通道模拟量转化为数字量的芯片。
由于它体积小，兼容性强，稳定性好，深受大家喜爱，也是最为普及的一种。
使用ADC0832可是使我们了解A/D转换器的原理，有助于我们单片机技术水平的提高。
ADC0832具有如下特点：
1》8位液晶分辨率；
2》双通道模拟转化数字量
3》I/O电平与TTL/CMOS兼容
4》5V电源供电时输入电压在0-5V之间
5》工作频率为250KHZ
6》功耗仅16mW
7》9P、15P多种封装
8》商业用级温度宽为0°
C～+80°
C，工业级芯片温宽为-30°
C～+75°
C
芯片顶视图：
图1
芯片接口说明：
·
CS_使能，低电平有效。
CH0模拟量输入通道0。
CH1模拟量输入通道1。
GND芯片参考0电位（地）。
DO数字量输出。
DI数据量输入。
CLK芯片时钟输入。
Vcc/REF电源输入及参考电压输入（复用）。
ADC0832与单片机的接口电路：
ADC0832具有8位分辨率的模拟量转化数字量的功能，最高分辨可达到256级，通常条件下都可以满足到。
芯片转换时间仅为32μS，具有双数据输出，并可以作为数
升级会员 