烟雾报警器设计毕业设计论文

长沙民政职业技术学院

2014届

毕业实践报告系别：电子信息工程学院

专业：应用电子技术

2014年5月4日

烟雾报警器设计

目录

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第1章概述 (4)

1.1 课题的背景和现实意义 (4)

1.2 常用的烟雾传感器 (4)

第2章基于89C52烟雾报警系统的结构研究 (5)

2.1 系统设计的原则 (5)

2.2 单片机的简单介绍 (5)

2.3 MS5100烟雾传感器内部结构和工作原理 (6)

2.4 AD转换电路的内部结构和工作原理 (7)

第3章基于89C52的烟雾报警系统的软件实现分析 (9)

3.3 系统软件总体功能描述 (9)

第4章基于89C52的烟雾报警系统的测试 (10)

4.1 测试工具 (10)

4.2 系统调试概述 (10)

第5章结束语 (11)

参考文献 (12)

附录一设计编程程序 12

附录二单片机控制的烟雾报警器原理图 (12)

【摘要】

以烟雾传感器MS5100为烟雾检测元件，以单片机AT89C52为控制核心，研制一个适用于环境烟雾的简易烟雾测试仪，主要用于检测环境的烟雾浓度值及报警，用于帮助环境烟雾浓度的控制。

关键词：烟雾报警；单片机；AD转换；烟雾传感器

第一章概述

1.1 课题的背景和现实意义

智能控制是控制理论、人工智能(AI)和计算机科学相结合的产物。智能控制系统是在控制论、信息论、人工智能、仿生学、神经生理学及计算机科学发展的基础上逐渐形成的一类高级信息与控制系统。结合具体的工业生产过程,各种智能控制系统正在发挥巨大的经济和社会效益。

智能控制与智能自动化技术是众多学科和工程技术之集成。一方面,包括经典控制理论及现代控制理论在内的传统控制理论与技术无法满足工业及人类生活中日益复杂的控制与自动化要求；而另一方面,在计算机科学技术地推动下，人工智能科学与技术取得巨大进展。在此情况下，智能控制与智能自动化技术产生了，并逐渐发展起来。本设计主要是针对办公场所和一些工业控制应用方面的需求，特别是针对在禁烟场所实现对烟雾浓度的严格控制和检测而进行的科学实验性设计。设计的实现将直接可以在现实中应用。

1.2 常用的烟雾传感器

近年来我国对于烟雾传感器的研究有了很大发展，烟雾传感器的种类也变得多样化，在防范家庭火灾，烟雾报警方面起着非常重要的作用。

烟雾传感器有离子式烟雾传感器、光电式烟雾传感器、管道抽吸式感烟传感器、对射式烟雾传感器、激光感烟传感器等。

第二章基于89C52烟雾报警系统的结构研究

本部分内容介绍了系统的总体框架、模块划分、外部接口，使我们对系统有一个系统、全面、确切的认识。 2.1 系统结构设计的原则和方案

一个系统的设计要取得成功，必须遵循一定的设计原则。智能化环境烟雾监测控制系统结构的设计遵循以下几个原则：

（1）功能性原则 （2）可靠性原则 （3）易用性原则 （4）经济性原则

本设计的主要功能就是将烟雾通过烟雾传感器MS5100检测当前环境的烟雾浓度，输出为模拟信号，模拟信号进入A/D 转换模块ADC0832变成数字信号，数字信号存入单片机的某个存储空间，之后由程序读取数据并计算出实际的电压值及对应的烟雾浓度值，再将烟雾浓度值和阈值进行比较，判断是否报警。在整个过程中可以通过按键来设置系统的报警阈值，超出阈值则LED 等闪烁和蜂鸣器蜂鸣报警。系统设计框图如图2.1.1所示：

2.2 单片机的简单介绍

AT89C52单片机温度测控仪采用爱特梅尔公司的89C51单片机，采用双列直插封装（DIP ），有40个引脚。该单片机采用爱特梅尔公司的高密度非易失性存储技术制造，与美国Intel 公司生产的MCS —51系列单片机的指令和引脚设置兼容。其主要特征如下： ①、8位CPU

②、内置4K 字节可重复编程Flash ，可重复擦写1000次

烟雾传感器

数模转换

单

片

机

键 盘 LED 灯

蜂鸣器

数据显示

③、完全定态操作：0Hz~24Hz，可输出时钟信号

④、128B的片内数据存储器

⑤、32根可编程I/O线

⑥、2个16位定时/计数器

⑦、中断系统有6个中断源，可编为两个优先级

⑧、一个全双工可编程串行通道

⑨、具有两种节能模式：闲置模式和掉电模式

值得注意的是，P0、P1、P2、P3口作为普通I/O口使用时都是准双向口结构，其输入操作和输出操作本质不同，输入操作是读引脚状态，输出是对锁存器的写入操作。当内部总线给口锁存器置0或1时，锁存器中的0、1状态立即反映到引脚上。但在输入操作时，如果锁存器状态为0引脚被钳位0状态，导致无法读出引脚的高电平输入。因此，准双向口作为输入口时，应先使锁存器置1（称之为置输入方式）。然后，再读引脚。

2.3 MS5100烟雾传感器内部结构和工作原理

简要说明：

尺寸：32mmX22mmX27mm长X宽X高二、主要芯片：LM393、ZYMQ-2气体传感器

工作电压：直流5伏四、特点：

1、具有信号输出指示。

2、双路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出）

3、TTL输出有效信号为低电平。（当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机）

4、模拟量输出0~5V电压，浓度越高电压越高。

5、对液化气，天然气，城市煤气有较好的灵敏度。

6、具有长期的使用寿命和可靠的稳定性

7、快速的响应恢复特性五、应用：

适用于家庭或工厂的气体泄漏监测装置，适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精氢气、烟雾等监测装置

2.4 ADC0832与与单片机的接口电路

用单片机89C52接ADC0832的CS、CLK、DO、DI数据端，CH0接输入端，如图2.1所示：

图2.1

蜂鸣器蜂鸣报警。图2.2和图2.3分别是系统的蜂鸣器报警电路图和LED灯报警电路图。图2.4是系统报警阈值的按键设置电路图，一共有四位按键，可以分别设置阈值的千位，百位，十位和个位，可操控性强，从而免去调试阶段只能修改程序代码的麻烦。

图2.2

图2.3

第三章基于89C52的烟雾报警系统的软件实现分析

3.1 系统软件总体功能描述

软件的主要功能是完成烟雾浓度的测量、控制以及显示，具体功能如下：（1）烟雾的采集和检测，即实时采集周围环境的烟雾浓度并进行报警判断。

（2）数据显示，即在晶体数码管上显示烟雾的浓度值和报警的阈值。

（3）ADC0832芯片的驱动程序，用C语言实现来控制ADC0832芯片。

（4）可通过LED灯、蜂鸣器、按键实现烟雾浓度和阈值的控制。

第四章基于89C52的烟雾报警系统的测试

4.1 测试工具

数字万用表、双通道20MHZ模拟示波器、PC机、微机电源、89C52开发系统。

4.2 系统调试概述

在单片机开发过程中，从硬件设计到软件设计几乎是开发者针对本系统特点亲自完成的。这样虽然可以降低系统成本，提高系统的适应性，但是每个系统的调试占去了总开发时间的2／3，可见调试的工作量比较大。单片机系统的硬件调试和软件调试是不能分开的，许多硬件错误是在软件调试中被发现和纠正的。但通常是先排除明显的硬件故障以后，再和软件结合起来调试以进一步排除故障。可见硬件的调试是基础，如果硬件调试不通过，软件设计则是无从做起。

第五章、总结

本设计研究了一种基于单片机技术的无线智能防盗报警器。该防盗报警器通过以AT89C51单片机为工作处理器核心，外接热释电红传感器，它是一种新颖的被动式红外探测器件，能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射，并将其转化为相应的电信号输出，同时能有效的抑制人体辐射波长以外的红外光线与可见光的干扰。平时传感器输出低电平，当有人在探测区范围内移动时输出低电平变为高电平，此高电平输入单片机，作为单片机的外部触发信号处理，经单片机内部软件编程处理后，单片机输出控制信号，驱动声光报警电路开始报警。该报警器的最大特点就是使用户能够操作简单、易懂、灵活；且安装方便、智能性高、误报率低。随着现代人们安全意识的增强以及科学技术的快速发展，相信报警器必将在更广阔的领域得到更深层次的应用。

参考文献

[1] 郭庭吉．8051单片机实践与应用[M]．北京：清华大学出版社，2002．

[2] 李林功，吴飞青，王兵，丁晓.单片机原理与应用[M]．北京：机械工业出版社，2007：1-205．

[3] 丁元杰．单片机原理及应用[M]．北京：机械工业出版社，2000．

[4] 陈倬．单片机在火灾报警控制系统中的应用[J]．科技资讯，2009(8)：91．

[5] 王泉，戴剑波，陈加林．基于功率放大无线烟雾传感器节点的设计[J]．电子测试，2009(5)：62-64．

附录一单片机控制的红外防盗报警器原理图

致谢

经过近二年的努力学习，通过自己所学的单片机技术对基于单片机防盗报警系统的设计基本已达到了预期的设计目标。从开始接受课题，着手编程到上机调试，指导老师都给予了热诚的指导，提出了许多宝贵的建议，解决了不少问题。这里我向指导老师致予衷心的感谢，另外，还要感谢那些曾给过我启发与帮助的同学。正是指导老师及那些同学的帮助，我的毕业设计才得以顺利完成。