基于单片机的烟雾报警器论文.doc

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毕业设计（论文）

基于单片机烟雾报警器系统的设计与实现

姓名

系别、专业计算机科学系通信工程

导师姓名、职称

完成时间2015.5.7

目录

摘要 I

ABSTRACT II

1导论 1

1.1论文研究来源、目的和意义 1

1.2烟雾报警器的国内外现状 2

1.3论文主要任务 2

2烟雾检测报警器的方案设计 3

2.1烟雾检测报警器设计思路 3

2.2烟雾传感器的介绍 3

2.3烟雾检测报警器整体设计方案 5

3烟雾检测报警器的硬件设计 7

3.1主电路的设计与实现 7

3.2烟雾检测报警器硬件电路设计 12

4烟雾检测报警器的软件实现 16

4.1软件的开发工具介绍 16

4.2程序流程 16

4.3软件调试过程与问题解决 18

结论 20

参考文献 21

致谢 22

附录1 25

附录2 25

附录3 25

32

摘要

本设计采用89S52单片机结合MQ-2传感器技术而开发设计了这一烟雾报警系统。

论文中的烟雾报警器小巧轻便，适用于安装在含有爆炸性气体环境场所，还可使用于石油、化工等行业具有防爆要求的场所，可以安装在家里，也可以安装在露天、室外使用，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全。

以89S52单片机和MQ-2烟雾传感器为核心设计的烟雾报警器可以实现烟雾报警、溶度显示、看门狗自检单片机状态功能、手动紧急报警等功能。

本次设计的烟雾报警器结构简单、性能稳定、使用方便、价格便宜等优点。

就有一定的使用价值。

关键词：

烟雾；报警器；89S52；MQ-2传感器

ABSTRACT

ThisdesignUSESthe89S52microcontrollercombinedwithMQ-2sensortechnologyandthedevelopmentofdesignthesmokealarmsystem.Inthepaperthesmokealarmsmallandportable,designedforinstallationincontainexplosivegasesplace,stillcanuseinpetroleum,chemicalandotherindustrieswiththerequirementsoftheexplosion-proofplace,canbeinstalledinthehome,canalsobeinstalledintheopenair,outdooruse,andpreventandreducethedangeroffireprotectionofpersonalandpropertysecurity.

In89S52single-chipmicrocomputerandMQ-2smokesensorasthecoredesignofsmokealarmcanrealizesmokealarm,solubilitydisplay,manualemergencyalarmfunctions.Thedesignofthesmokealarmsimplestructure,stableperformance,easytouse,cheapprice,etc.Havesomeusevalue.

Keywords:

Smoke;alarmapparatus;89S52;sensor

1导论

1.1论文研究来源、目的和意义

1.1.1论文研究来源

随着社会的进步，人们的生活越来越好但也伴随着越来越多的隐患，由于在现代城市家庭里，许多人因不懂家庭安全常识引起火灾事故，使幸福家庭眼间毁于一旦,有的甚至导致家破人亡,而且一旦发生居民家庭火灾,处置不当,是造成人员伤亡的重要因素。

所以说,人们应该积极了解家庭火灾的主要起因，还有预防火灾的发生。

英国每年发生50000起以上的严重家庭火灾，其中大部分火灾造成人员伤亡和重大的家庭财产损失，有的还连累左邻右舍，火灾损失更加惨重。

在调查火灾起因的时候，绝大多数发生火灾家庭的当事人说，以前总觉得火灾是人家的事情，与自己离得很远，没有想到这一次竟然会发生在自己的头上。

在我国的一些大中城市，几乎每天都发生家庭火灾，所以防火是每个家庭必须时刻注意的问题。

假如能根据您家的实际情况预先采取简单的防火措施，一些悲剧是完全可以避免的。

家庭火灾的主要原因是麻痹大意，没有及时采取预防措施，消防部门的统计显示，在所有的火灾比例中，家庭火灾已经占到了全国火灾的30%左右[1]。

家庭起火的种种原因，可能在我们注意得到的地方，也可能就隐藏在人们根本就注意不到的地方。

为了减少火灾事故的发生，就必须现场对烟雾进行实时检测，这就必须人类采用先进可靠的安全检测仪器，严密实时监测环境中烟雾的浓度，采取有效措施，避免不必要的事故发生，才能确保社会安全和家庭生活安全。

因此，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。

1.1.2论文研究目的和意义

随着现代家庭采用方便的家用电器的增加，家庭火灾发生的频率越来越高。

一旦家庭有火灾发生，就很容易出现扑救不及时、灭火器材缺乏以及在场人惊慌失措、逃生迟缓等不利因素，最终导致重大生命财产损失。

为了保护生命安全与财产安全，人们需要实时注意避免火灾的发生，利用高科技产品有利于人们及早发现火灾的隐含，及时的避免不必要的灾难发生。

为了早期发现火灾的隐患，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全，防止火灾引起燃烧、爆炸等事故，造成严重的经济损失与危生命安全。

随着烟感报警器的使用者不断增加，住宅失火造成的死亡人数也不断下降。

据美国国家消防协会报告表明，安装了推荐数目的烟感报警器的住宅一旦发生火灾，住宅内人员的逃生机会将比未安装的住宅多出50％[2]。

所以家庭装有烟雾报警器灾难能够降低，避免不必要的灾难。

1.2烟雾报警器的国内外现状

探测器朝新探测技术的发展进一步拓展了火灾探测的应用领域，为一些传统探测器无法胜任的环境提供了有效的手段。

相关技术的发展，如傅立叶近红外光谱技术弱信号处理技术、低功耗MCU技术进一步促进了传统探测技术的改进，使得传统探测器在技术和性能上有了显著的提高。

火灾着极早期探测、多传感器复合探测和探测器小型化、智能化的方向发展迈出了更快的步伐。

国外从20世纪30年代开始研究及开发烟雾传感器，且发展迅速，一方面是因为人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求提高；另一方面是因为传感器市场增长受到政府安全法规的推动。

据有关统计，美国1996年~2002年烟雾传感器年均增长率为27%~30%[3]。

随着传感器生产工艺水平逐步提高，传感器日益小型化、集成度不断增大，使得烟雾检测仪器的体积也逐渐变小，提高了烟雾检测仪器的便携性，更加利于生产、运输及市场推广。

我国在70年代初期开始研制烟雾报警器，生产型号多样、品种较齐全，应用范围也由单一的炼油系统扩展到几乎所有危险作业环境的各种类型报警器，产品数量也在不断增加。

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也有很大进步。

近几年来，单片机已逐步深入应用到工农业生产各部门及人们生活的各个方面。

各种类型的单片机也根据社会的需求而开发出来。

单片机是器件级计算机系统，实际上它是一个微控制器或微处理器。

由于它功能齐全，体积小，成本低，因此它可以应用到任何电子系统中去，同样，它也可以广泛应用于报警技术领域，使各类报警装置的功能更加完善，可靠性大大提高，以满足社会发展的需要。

1.3论文主要任务

本论文讨论的是烟雾报警器的研制，其主要由四部分组成：

首先介绍基于单片机的烟雾报警的整体设计方案。

接着详细介绍系统硬件是设计。

在对整个系统硬件设计时，主要从它的主控电路89S52（单片机的复位电路、时钟电路）的设计和外围电路（烟雾报警电路、A/D转换电路、状态指示灯电路、液晶显示电路）的设计来具体阐述。

然后介绍系统的软件实现。

其中，重点描述了整个程序设计的运行环境keil，还有程序的编写过程，并对程序做了相应的注释。

最后是硬件电路和软件的综合调试。

着重软件的调试，对在运行环境中调试的步骤以及在运行中出现的问题给予解决的方法。

2烟雾检测报警器的方案设计

2.1烟雾检测报警器设计思路

此次设计是针对于单片机原理及其应用展开的。

其中包含了大学四年中所学到的相关知识，运用所学的传感器技术，单片机技术去设计基于单片机的烟雾报警系统。

烟雾报警器的最基本组成部分包括：

烟雾传感电路、模数转换电路、单片机控制电路。

单片机紧紧联系着传感器和报警电路设备，给烟雾报警器设定一个值，当外界环境达到预先设定的数值时，烟雾传感器把被测的物理量作为输入参数，转换为电量输出。

为了简化整个系统的设计在本设计中不采用前置放大器而是选择数值符合A/D转换器的输入等级。

模数转换电路将从烟雾传感电路送出的模拟信号转换成单片机可识别的数字信号后送入单片机。

这里选择单片机的P1.0为输入方式，接收到信号的单片机经过程序的设定会由P2.0作为单片机的输出电路，单片机对该数字信号进行滤波处理，并对处理后的数据进行分析，是否大于或等于某个预设值，如果大于则启动报警电路发出报警声音，反之则为正常状态。

烟雾传感器及单片机是可燃烟雾检测报警器的两大核心，根据报警器功能的需要，选择合适、精确、经济的烟雾传感器及单片机芯片是至关重要的。

2.2烟雾传感器的介绍

2.2.1烟雾传感器的分类

烟雾传感器是将空气中的烟雾浓度变量转换成有一定对应关系的输出信号的装置，烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中。

1、离子式烟雾传感器

该烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。

它在内外电离室里面有放射源镅241，电离产生的正、负离子，在电场的作用下各自向正负电极移动[4]。

在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。

一旦有烟雾窜逃外电离室。

干扰了带电粒子的正常运动，电流，电压就会有所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，于是无线发射器发出无线报警信号，通知远方的接收主机，将报警信息传递出去。

2、光电式烟雾传感器

光电烟雾报警器内有一个光学迷宫，安装有红外对管，无烟时红外接收管收不到红外发射管发出的红外光，当烟尘进入光学迷宫时，通过折射、反射，接收管接收到红外光，智能报警电路判断是否超过阈值[5]，如果超过发出警报。

3、气敏式烟雾传感器

气敏传感器是一种检测特定气体的传感器[6]。

它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。

它的应用主要有：

一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂（R11、R12）的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等。

它将气体种类及其与浓度有关的信息转