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基于单片机的烟雾报警器的设计

河南机电高等专科学校

毕业设计（论文）

编号

基于单片机的烟雾报警器的设计

系部：

自动操纵系

专业:

电气自动化

班级:

自104

姓名:

张三

学号:

指导教师:

二零一四年四月

摘要

本设计采纳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，还可利用于石油、化工等行业具有防爆要求的场所，能够安装在家里，也能够安装在露天、室外利用，避免和减少火灾危害，爱惜人身和财产平安。

以89S52单片机和MQ-2烟雾传感器为核心设计的烟雾报警器能够实现烟雾报警、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、性能稳固、利用方便、价钱廉价等优势。

就有必然的利用价值。

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

第1章绪论

论文研究来源、目的和意义

论文研究来源

随着社会的进步，人们的生活愈来愈好但也伴随着愈来愈多的隐患，由于在现代城市家庭里，许多人因不懂家庭平安常识引发火灾事故，使幸福家庭眼间毁于一旦,有的乃至致使家破人亡,而且一旦发生居民家庭火灾,处置不妥,是造成人员伤亡的重要因素。

因此说,人们应该踊跃了解家庭火灾的要紧起因，还有预防火灾的发生。

每一年发生50000起以上的严峻家庭火灾，其中大部份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，火灾损失加倍惨重。

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，以前总感觉火灾是人家的情形，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。

论文研究目的和意义

随着现代家庭采纳方便的家用电器的增加，家庭火灾发生的频率愈来愈高。

一旦家庭有火灾发生，就很容易显现扑救不及时、灭火器材缺乏以及在场人惶恐失措、逃生迟缓等不利因素，最终致使重大生命财产损失。

为了爱惜生命平安与财产平安，人们需要实时注意幸免火灾的发生，利用高科技产品有利于人们及早发觉火灾的隐含，及时的幸免没必要要的灾难发生。

为了初期发觉火灾的隐患，避免和减少火灾危害，爱惜人身和财产平安，避免火灾引发燃烧、爆炸等事故，造成严峻的经济损失与危生命平安。

随着烟感报警器的利用者不断增加，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说明，安装了推荐数量的烟感报警器的住宅一旦发生火灾，住宅内人员的逃生机遇将比未安装的住宅多出50％[2]。

因此家庭装有烟雾报警器灾难能够降低，幸免没必要要的灾难。

烟雾报警器的国内外现状

探测器朝新探测技术的进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腕。

相关技术的进展，如傅立叶近红外光谱技术弱信号处置技术、低功耗MCU技术进一步增进了传统探测技术的改良，使得传统探测器在技术和性能上有了显著的提高。

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

第2章烟雾检测报警器的方案选择

烟雾检测报警器设计思路

这次设计是针关于单片机原理及其应用展开的。

其中包括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。

烟雾报警器的最大体组成部份包括：

烟雾传感电路、模数转换电路、单片机操纵电路。

单片机牢牢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纳前置放大器而是选择数值符合A/D转换器的输入品级。

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。

那个地址选择单片机的为输入方式，接收到信号的单片机经进程序的设定会由作为单片机的输出电路，单片机对该数字信号进行滤波处置，并对处置后的数据进行分析，是不是大于或等于某个预设值，若是大于那么启动报警电路发出报警声音，反之那么为正常状态。

烟雾传感器及单片机是可燃烟雾检测报警器的两大核心，依照报警器功能的需要，选择适合、精准、经济的烟雾传感器及单片机芯片是相当重要的。

烟雾传感器的介绍

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必然对应关系的输出信号的装置，烟雾传感器是一种技术先进，工作稳固靠得住的传感器，被普遍运用到各类中。

一、离子式烟雾传感器

该烟雾报警器内部采纳离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳固靠得住的传感器，被普遍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]。

在正常的情形下，内外电离室的电流、电压都是稳固的。

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稳，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

烟雾检测报警器整体设计方案

烟雾检测报警器工作原理

本论文中的烟雾报警器采纳89S52单片机来操纵核心，采纳MQ-2型电阻式半导体传感器搜集烟雾信息。

其工作原理，第一烟雾传感器搜集烟雾信息然后把烟雾信号转换为电量送入模数转换器中；接着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89S52单片机；最后，将实际可燃性气体浓度送入液晶，并判定浓度值是不是超出报警门限，当浓度低于设置门限值的时候绿灯长亮，当烟雾浓度超出设定的限定值时，红灯亮并发作声音报警。

烟雾报警器系统类型

为适应家庭和工业等场所对可燃性易爆烟雾平安性要求，设计的可燃性烟雾报警仪应不仅能在较宽的温度范围工作，而且应具有显示可燃烟雾浓度利用89S52单片机，MQ-2烟雾传感器作为灵敏元件，利用ADC0832转换器和烟雾报警电路，开发出可用于家庭或小型单位火灾报警的烟雾报警器。

整个设计由4大部份组成：

烟雾传感器、模数转换电路、89S52单片机、烟雾报警电路。

其中，烟雾传感器是将现场烟雾浓度等非电信号转化为电信号；转换电路是将将烟雾传感器输出的模拟信号转换成数字信号。

烟雾报警模块由单片机和报警电路组成，由单片机操纵实现不同的声光报警功能。

本系统采纳高性能的单片机，工作稳固、测量精度高、通用性强、功耗低，保证报警器的精准性及靠得住性，而且最好体积小，本钱低，有利于减少报警器的体积，降低报警器的本钱。

烟雾浓度

烟雾传感器

ADC0832

89S52

烟雾报警

图2-1烟雾报警的系统结构图

第3章烟雾检测报警器的硬件设计

主电路的设计与实现

89S52单片机是报警仪的设计中最核心的部件，一方面它操纵A/D转换器实现模拟信号到数字信号的转换，另一方面，将搜集到的数字电压值经运算机处置取得相应的二进制代码，与设定的值作比较。

整个系统的软件编程确实是通过C语言对单片机89S52实现其操纵功能。

3.1.1AT89S52单片机介绍

AT89S52为ATMEL所生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微操纵器，具有8K在系统可编程Flsah存储器[10]。

AT89S52实物图与结构图由图3-1、3-2所示。

该单片机可反复擦写1000次的FLASH只读程序存储器，器件采纳ATMEL公司之高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，片上Flash许诺程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

由图3-2可见，89S52单片机要紧由以下部份组成：

CPU系统：

8位CPU；含布尔处置器；时钟电路；总线操纵逻辑。

存储器系统：

8KB的程序存储器（ROM/EPROM/Flash，可扩至64KB）；128KB数据存储器（RAM，可再扩64KB）；特殊功能寄放器SFR。

图3-189S52单片机实物图

第4章烟雾检测报警器的软件实现

单片机软件开发工具介绍

Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相较，C语言在功能上、结构性、可读性、可保护性上有明显的优势，因此易学易用[17]。

用过汇编语言后再利用C来开发，体会加倍深刻。

Keil C51软件提供丰硕的库函数和功能壮大的集成开发调试工具，全Windows界面。

另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能够体会到Keil C51生成的目标代码效率超级之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易明白得。

在开发大型软件时更能表现高级语言的优势。

KEILC51标准C编译器为80C51微操纵器的软件开发提供了C语言环境,同时保留了汇编代码高效,快速的特点。

C51编译器的功能不断增强，加倍切近CPU本身，及其它的衍生产品。

C51已被完全集成到uVision2的集成开发环境中，那个集成开发环境包括：

编译器，汇编器，实时操作系统，项目治理器，调试器。

uVision2 IDE可为它们提供单一而灵活的开发环境。

程序流程

在整个程序流程中，常常要操纵一部份指令重复执行假设干次，以便简短的程序完成大量的处置任务。

这种按某种操纵规律重复执行的程序称为循环程序。

循环程序有先执行后判定何先判定后执行两种大体结构。

而咱们要选用的是先判定后执行。

MQ-2刚开始的时候不能马上检测烟雾，需要等通电一会后才能正常工作，程序初始化终止后系统进入工作状态。

89S52单片机对传感器检测到的烟雾信号进行模数转换，然后与设定的门限值进行比较，若是超过预算门限值蜂鸣器报警，同时把烟雾浓度值送入显示管显示，没有超过门限值继续进入监控工作状态。

程序初始化子程序，这部份实现的功能包括各类I/O口输入输出状态的设定、寄放器初始化、中断使能等。

第一设定按时初值50ms，利用IAP写入EEPROM，作为取值距离。

然后设置按时器0，选择方式1。

方式1状态下按时器的工作寄放器TH1、TL1是全16位参与操作。

接下来按时器0中断许诺位置1，打开按时器0，关闭蜂鸣器，开启绿灯，设置报警限初值。

Y

开始

初始化

传感器预热、故障检测

键盘处理

报警限设置

报警子程序

平均值法滤波

线性化处理

设置指示灯状态

Y

N

是否按模式切换

A/D转换

N

是否超报警限

浓度显示

图4-1主程序流程图

第5章结论

随着技术愈来愈成熟烟雾报警器成为保障生产与生活的平安一个重要的工具，幸免火灾和爆炸事故的发生，是人们生活中一项重要的发明，具有广漠的市场空间与进展前景。

本烟雾报警器由烟雾信号搜集电路与单片机操纵电路两大部份组成。

依照设计要求、利用环境、等因素，选用MQ-2型半导体烟雾传感器。

该传感器经常使用于家庭和工厂的气体泄漏装置，适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等的探测，它的灵敏度适中，长期工作稳固性、重现性、不易受环境阻碍及抗温湿度阻碍等优势。

在系统单片机操纵电路的设计上，采纳了89S52单片机作为核心芯片，使仪器具有结构简单、性能稳固、体积小、本钱低等优势。

为提高响应时伺，保证传感器准确地、稳固地工作，需要向烟雾传感器持续供给5V的加热电压。

当烟雾传感器检测到必然的浓度的烟雾，传感器把烟雾信号送入到模数转换器中进行转换，把模拟信号转换成数字信号送入单片机，单片机对送入的信号进行处置，大于预定值的浓度，报警电路报警。

本设计的报警器小巧轻便，方便安装。

在现代社会中由于家庭火灾和有害气体中毒而致使死亡的人愈来愈多，每一年给社会带来了专门大的财产损失和社会负担。

由于家庭火灾具有突发性，若是发觉不及时很容易给家庭造成重大损失。

但是文章设计的烟雾报警器能够专门好的解决那个问题。

文章以单片机为操纵主体，烟雾传感器作为烟雾浓度探测器。

由于报警器具有很高的灵敏度，即便在很低的浓度下也能够进行探测，而且还具有实时性，能够在最快的时刻内对火灾发生前的物理和化学现象进行探测并发出报警，以提示用户和其他人，因此它能够专门好地减少家庭发生火灾的频率，能够保障人们生活的和财产的平安，是提供平安的生活环境所必备的仪器，具有十分广漠的市场空间和进展前景。

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（2）:

19~20

致谢

在本次论文的写作进程中碰到了无数的困难和障碍，都在同窗和教师的帮忙下度过了。

感激我的同窗和朋友，在我写论文的进程中给予我很多的素材，还在炉温撰写和排版进程中提供热情帮忙，由于我的水平有限，所写论文不免有不足的地方，恳请列位教师们给予批评和指正，三年的大学生活在那个季节即将划伤一个句话，而于我的人一辈子却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始，三年来的求学生涯，在教师、同窗们的帮忙下，走得辛苦却也收成颇丰。

可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给每一名教过我的教师，在相处的日子中，教师们严谨的治学，渊博的学识，深邃的思想，雄阔的视野，为我营造了一种良好的精神气氛，授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅同意了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了大体的试探方式从论文题目的选定到论文写作的指导，经由您悉心的点拨，再经试探后的领会，常常让我有山重水复疑无路，柳暗花明又一村。

再次感激自控系的所有教师，祝愿你们在尔后工作生活中一帆风顺，心想事成。

附录A

本论文烟雾报警器设计实物图

附录B

硬件电路图