烟雾报警器设计
国家示范性高等职业院校
毕业设计
课题名称：基于C51单片机的烟雾报警系统
系部：电子信息工程系
班级：2011级应用电子技术班
姓名：李静
学号： 20110201037
指导教师：杨贤军
【摘要】
目前，随着电子产品在人类生活中的使用越来越广泛，由此引起的火灾也越来越多，在我们生活得四周到处潜伏着火灾隐患。为了避免火灾以及减少火灾造成的损失，我们必须按照“隐患险于明火，防患胜于救灾，责任重于泰山”的概念设计和完善火灾自动报警系统，将火灾消灭在萌芽状态，最大限度地减少社会财富的损失。
本设计是利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一烟雾报警系统。论文中主要针对烟雾报警系统中的各个组成部件进行了介绍，对它的主控电路和外围设备电路之间的接口技术，还有软件方面进行了重点介绍。
关键词：报警器、89C51、烟雾传感器
目录
1 绪论 (3)
1.1烟雾报警器的发展及现状 (3)
1.1.1 火灾探测技术 (4)
1.1.2 火灾探测器的发展趋势 (4)
1.2论文研究的目的及意义 (5)
1.3论文内容 (5)
2基于C51单片机的烟雾报警的设计方案 (6)
2.1任务分析 (6)
2.2设计方案 (6)
2.2.1方案设计思想 (6)
2.2.2 总体框图 (7)
3.1主控电路设计 (8)
3.1.1 12C5A60S2系列 (8)
3.1.2 12C5A60S2的基本结构 (9)
3.1.3 12C5A60S2单片机的的封装和引脚 (9)
3.1.4 12C5A60S2单片机的时钟 (10)
3.2外围接口电路设计 (11)
3.2.1 MQ-2烟雾传感器简介 (11)
3.2.2声光报警电路 (12)
3.3总电路设计 (13)
4 软件实现 (14)
4.1编程KEIL环境介绍 (14)
4.2程序流程 (15)
4.3程序 (15)
结束语 (23)
谢辞 (24)
参考文献 (25)
1 绪论
1.1烟雾报警器的发展及现状
1.1.1 火灾探测技术
火灾作术为一种在时空上失去控制的燃烧所引发的灾害，对人类生命财产和社会安全构成了极大的威胁。由此引发的重大安全事故比皆是，所以人类一直也未停止过对它的研究。
火灾的发生和发展是一个非常复杂的非平稳过程，它除了自身的物理化学变化以外还会受到许多外界的千扰，火灾一旦产生便以接触式(物质流)和非接触式〔能量流)的形式向外释放能量。接触式形式包括可燃气体、燃烧气体和烟雾、气溶胶等。非接触式如声音、辐射等。火灾探测技术就是利用敏感元件将火灾中出现的物理化学特征转换为另外一种易于处理的物理量。各种探测器对应的火灾物理参量及探测器如图1-1所示。
图1-1 各种探测器对应的火灾物理参量及探测器
1.1.2 火灾探测器的发展趋势
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。
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。
1.2 论文研究的目的及意义
目的：随着现代家庭用火、用电量的增加，家庭火灾发生的频率越来越高。家庭火灾一旦发生，很容易出现扑救不及时、灭火器材缺乏及在场人惊慌失措、逃生迟缓等不利因素，最终导致重大生命财产损失。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。家庭起火的原因林林种种，可能在我们注意得到的地方，也可能就隐藏在我们根本就注意不到的地方。
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，使好端端的幸福家庭眼间毁于一旦,有的导致家破人亡,而且一旦发生居民家庭火灾,处置不当、报警迟缓,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。这就是我们研究烟雾报警器的目的。
意义：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。烟雾报警器对防家庭火灾，减少火灾损失具有现实意义。
一系列火灾造成的惨痛损失也使全国各界意识到了烟雾报警器的必要性。据调查，在最近发生火灾的大多数房屋都没有安装报警器。所以，烟雾报警器在预防火灾发生上有着非常重大的意义。
1.3论文内容
第一章绪论本章本主要介绍了烟雾报警器的发展史及发展趋势。对烟雾探测器进行了系统性的阐述。还有论文研究的目的和意义进行了简单的解释。
第二章基于C51单片机的烟雾报警的设计方案本章是根据论文的要求分析了论文的主要任务。继而概括出整个设计的主要思想和确定出设计方案。
第三章系统硬件实现本章针对的是系统硬件是设计。在对整个系统硬件设计时，我们主要从它的主控芯片12C5A60S2和外围电路（声光报警电路）的设计来具体介绍。还有对在设计中用到的烟雾传感器进行了重点介绍。
第四章软件实现本章是论文的软件部分。其中，我们熟悉了整个程序设计的运行环境keil。还有程序的编写过程，对程序做了相应的注释。
最后附上结束语（我的感想）、谢辞和参考文献。
2基于C51单片机的烟雾报警的设计方案
2.1 任务分析
单片机应用系统可以分为只能仪器表和工业测控系统两大类，无论哪仪类，都必须以市场需求为前提。所以，在系统设计前，首先要进行广泛的市场调查，了解该系统的时常应用概况，以分析系统当前存在的问题，研究系统的时市场前景，确定市场开发设计的目的和目标。简单地说，就是通过调研克服旧缺点，开发新功能。
根据论文的设计要求：
（1)、熟悉Keil编程环境；
（2）、熟悉有关探测器的理论知识；
（3）、给出设计方案；
此次的设计先从硬件设计上着手。先要整理出烟雾报警系统的整体思路。确定出方案设计中需要的硬件设备。我们在确定了大的方向基础上，就应该对系统实现进行规划。包括应该采集的信号种种类、数量、范围，输出信号的匹配和转换，传感器的选择，技术指标的确定等。
2.2设计方案
2.2.1方案设计思想
此次设计是针对于单片机原理及其应用展开的。其中包含了我们大学三年中所学到的相关知识，运用我们所学的电工技术，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。12C5A60S2单片机好比一个桥梁，联系着传感器和报警电路设备。当周围的环境（温度、湿度、烟雾浓度）达到我们设定的数值时，烟雾传感器把被测的物理量（温度、湿度、烟雾浓度）作为输入参数，转换为电量（电流、电压、电阻等等）输出。物理量和测量范围的不同，传感器的工作机理和结构就不同。通常传感器输出的电信号是模拟信号（已有许多新型传感器采用数字量输出）。当信号的数值符合A/D转换器的输入等级时，可以不用放大器放大；当信号的数值不符合A/D转换器的输入等级时，就需要放大器放大。而我们选择前者，不需要用放大器，选择数值符合A/D转换器的输入等级，这样就可以简化整个系统的设置。传感器将物理信号经过A/D转换器转化为可以利用识别的电信号给单片机，这里我们选择单片机的P1.0为输入方式，接收到信号的单片机经过程序的设定（当温度、湿度、烟雾浓度达到设定数值时）会由P2.0作为
单片机的输出直接启动报警电路。此时，扬声器将发出高、低交替的2种叫声，同时二极管发光，这就达到了声光报警的效果。
2.2.2 总体框图
根据方案的设计思想，我们从中就可以得到了烟雾报警系统的总体框图如图2-1所示下：
图2-1烟雾报警系统的总体框图
使用12C5A60S2单片机，选用烟雾传感器作为敏感元件，利用扬声器和LED 等为声光报警电路，开发了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3大部分构成：烟雾传感器、12C5A60S2单片机、声光报警电路。其中，传烟雾感器是将现场温度、烟雾等非电信号转化为电信号；声光报警模块由单片机和报警电路组成，由单片机控制实现不同的声光报警功能。
综合考虑各因素，本文选择MQ-2烟雾传感器用作采集系统的敏感元件。MQ-2烟雾传感器能探测液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，它灵敏度高，稳定性好，适合于火灾中气体的探测。
3 系统硬件实现
3.1主控电路设计
硬件设计中最核心的器件是单片机12C5A60S2，它自带AD转换，转换器实现模拟信号到数字信号的转换，另一方面，将采集到的数字电压值经计算机处理得到相应的二进制代码，与设定的值作比较。整个系统的软件编程就是通过C 语言对单片机12C5A60S2实现其控制功能。
3.1.1 12C5A60S2系列
STC12C5A60S2是STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代单片机，指令代码完全兼容传统，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。
STC12C5A60AD/S2系列带A/D转换的单片机的A/D转换口在P1口，有8路10位高速A/D转换器，速度可达到250KHz（25万次/秒）。8路电压输入型A/D，可做温度检测、电池电压检测、按键扫描、频谱检测等。上电复位后P1口为弱上拉型IO口，用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为A/D转换，不须作为A/D使用的口可继续作为IO口使用。
单片机ADC由多路开关、比较器、逐次比较寄存器、10位DAC、转换结果寄存器以及ADC_CONTER构成。
该单片机的ADC是逐次比较型ADC。主次比较型ADC由一个比较器和D/A转换器构成，通过逐次比较逻辑，从最高位（MSB）开始，顺序地对每一输入电压与内置D/A转换器输出进行比较，经过多次比较，使转换所得的数字量逐次逼近输入模拟量对应值。逐次比较型A/D转换器具有速度高，功耗低等优点。
需作为AD使用的口先将P1ASF特殊功能寄存器中的相应位置为‘1’，将相应的口设置为模拟功能。
3.1.2 12C5A602S的基本结构
12C5A602S的基本结构如图所示
图3-1 12C5A60S2的基本结构
3.1.3 12C5A60S2单片机的的封装和引脚
12C5A60S2系列单片机采用双列直插式（DIP）.QFP44（Quad Flat Pack）和LCC（Leaded Chip Caiier）形式封装。这里仅介绍常用的总线型DIP40封装。如图3-2所示。
图3-2 12C5A60S2单片机的的封装和引脚
3.1.4 12C5A60S2单片机的时钟
(1)振荡器和时钟电路
12C5A60S2内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器，但要形成时钟脉冲，外部还需附加电路。12C5A60S2的时钟产生方法有以下两种。
a内部时钟方式
利用芯片内部的振荡器，然后在引脚XTALl和XTAL2两端跨接晶体振荡器（简称晶振），就构成了稳定的自激振荡器，发出的脉冲直接送入内部时钟电路。外
接晶振时，C
l 和C
2
的值通常选择为30pF左右；C
l
、C
2
对频率有微调作用，晶振
或陶瓷谐振器的频率范围可在1.2MHz～12MHz之间选择。为了减小寄生电容，更好地保证振荡器稳定、可靠地工作，振荡器和电容应尽可能安装得与单片机引脚
XTALl和XTAL2靠近。
图3-3 12C5A60S2时钟电路接线方法
3.2外围接口电路设计
3.2.1 MQ-2烟雾传感器简介
MQ-2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化
)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气(SnO
2
体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。
MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。
图1 MQ-2 气敏元件的结构和外形如图1 所示由微型AL2O3 陶瓷管、SnO2 敏感层,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半导体烟雾传感器在不通电状态存放一段时间后，再通电时，器件并不能立即投入正常工作。这是因为烟雾传感器中的二氧化锡在不通电的状态下会吸附空气中的水蒸气，当再次通电时需要预热几分钟使水蒸气蒸发后，气敏电阻才能正常工作。再通电工作时气敏电阻值达到稳定时所需要的时间，定义为初期稳定时间。一般情况下，不通电时间越长，初期稳定时间也越长，当不通电存放时间达到15天左右时，初期稳定时间一般需要5分钟左右。
此图是传感器典型的灵敏度特性曲线。
H2:氢气 LPG: 液化气 CH4:甲烷 CO:一氧化碳 alcohol:乙醇 propane:丙烷 air:空气
3.2.2声光报警电路
声光报警电路由单片机P3.7口控制，输出报警信号，驱动声光报警电路，
直至按开关键。
声光报警电路由扬声器和普通发光二极管组成，电路图如图3-10所示。
图3-10 声光报警电路
图1
3.3总电路设计
本论文中的烟雾检测报警器以12C5A60S2单片机为控制核心，MQ-2型阻式半导体传感器采集烟雾信息。
首先，传感器送来的烟雾浓度对应的微小的电压信号经过放大，转化成较大的电压信号送入12C5A60S2单片机；然后，在12C5A60S2单片机内A/D转换、浓度比较，对数据进行线性化处理，将数字化电压信号转化成为对应的十进制浓度值；最后，将实际可燃性气体浓度送入数码管，并判断浓度值是否超出报警限，当浓度处于正常状态报警灯不亮，当烟雾浓度超出设定的限定值时，发出声音报警并且红灯亮。另外由于烟雾传感器需要在加热状态下工作，温度越高，反应越快，响应时间和恢复时间就越快。为提高响应时间，保证传感器准确地、稳定地工作，报警器需要向烟雾传感器持续输出一个5V的电压。为了保证其可靠性，在输出5V的电压的同时，进行故障监测。
综上所述，得出总电路图如图3-11所示：
图3-11 烟雾报警系统总电路图
4 软件实现
4.1 编程KEIL环境介绍
Keil公司是一家业界领先的微控制器（MCU）软件开发工具的独立供应商。Keil公司由两家私人公司联合运营，分别是德国慕尼黑的Keil Elektronik GmbH 和美国德克萨斯的Keil Software Inc。Keil公司制造和销售种类广泛的开发工具，包括ANSI C编译器、宏汇编程序、调试器、连接器、库管理器、固件和实时操作系统核心（real-time kernel）。有超过10万名微控制器开发人员在使用这种得到业界认可的解决方案。其Keil C51编译器自1988年引入市场以来成为事实上的行业标准，并支持超过500种变种。
Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。C51编译器的功能不断增强，更加贴近CPU本身，及其它的衍生产品。
C51工具包的整体结构， uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for
Dos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开
发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由
C51及A51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文
件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由
OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代
码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮
器如EPROM中。
4.2 程序流程
图4-1 流程图
4.3 程序
#include
#include
/*AD寄存器定义*/
sfr ADC_CONTR=0xBC;
sfr ADC_DATA=0xBD;
sfr ADC_LOW2=0xBE;
sfr P1_ADC_EN=0x9D;
sfr P4=0xC0;
/*****************宏定义******************/ #define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
#define ADC_POWER 0x80
#define ADC_FLAG 0x10
#define ADC_START 0x08
#define ADC_SPEEDHH 0x00
#define ADC_SPEEDH 0x20
#define ADC_SPEEDL 0x40
#define ADC_SPEEDLL 0x60
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
uint ad_value,NH4_value;
float AN_value;
/***********位操作端口定义**************/ sbit set_key=P1^4; //“设置”键 K1
sbit add_key=P1^5; //“加”键 K2
sbit cut_key=P1^7; // “减”键 K3
sbit speak=P3^7; // 蜂鸣器
sbit LED1=P3^6; // 红
sbit LED2=P3^5; // 绿
sbit qian_wei=P1^0;
sbit bai_wei=P1^1;
sbit shi_wei=P1^2;
sbit ge_wei=P1^3;
uchar y_data[4]; //储存烟雾的数据
int set_data=200; //报警初始值的设定
uchar temp[4]={0,0,0,0};
uchar bianma[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; uchar flog4;
void delay_1ms(uchar i)
{
uint x,y;
for(x=i;x>0;x--)
for(y=124;y>0;y--);
}
void display()
{
qian_wei=0;
bai_wei=1;
shi_wei=1;
ge_wei=1;
P2=bianma[y_data[0]];
delay_1ms(5);
qian_wei=1;
bai_wei=0;
shi_wei=1;
ge_wei=1;
P2=bianma[y_data[1]];
delay_1ms(5);
P2=0xff;
qian_wei=1;
bai_wei=1;
shi_wei=0;
ge_wei=1;
P2=bianma[y_data[2]];
delay_1ms(5);
P2=0xff;
qian_wei=1;
bai_wei=1;
ge_wei=0;
P2=bianma[y_data[3]];
delay_1ms(5);
P2=0xff;
}
void display2()
{
temp[0]=set_data/1000;
temp[1]=(set_data%1000)/100;
temp[2]=(set_data%100)/10;
temp[3]=set_data%10;
qian_wei=0;
bai_wei=1;
shi_wei=1;
ge_wei=1;
P2=bianma[temp[0]];
delay_1ms(5);
P2=0xff;
qian_wei=1;
bai_wei=0;
shi_wei=1;
ge_wei=1;
P2=bianma[temp[1]];
delay_1ms(5);
P2=0xff;
qian_wei=1;
bai_wei=1 ;
shi_wei=0;
ge_wei=1;
P2=bianma[temp[2]];
delay_1ms(5);
P2=0xff;
qian_wei=1;
shi_wei=1;
ge_wei=0;
P2=bianma[temp[3]];
delay_1ms(5);
P2=0xff;
}
/********** 模数转换初始换函数******************/
void init_ADC()
{
P1_ADC_EN=0x40;
ADC_DATA=0;
ADC_LOW2=0;
ADC_CONTR=ADC_SPEEDLL|ADC_POWER;
delay_1ms(20);
}
/********** 模数转换函数******************/
uint ADC(uchar num) //参数num用于指定是哪个模拟量转换
{
ADC_CONTR=ADC_POWER|ADC_SPEEDLL|num|ADC_START;
_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
while(!(ADC_CONTR&ADC_FLAG));
ADC_CONTR&=~ADC_FLAG;
ad_value=ADC_DATA*4+ADC_LOW2; //转换的结果是十位的高八位放在ADC_DATA中低两位放在ADC_LOW2
return ad_value; // 将转换后的数字量返回
}
/********** 模数转换后数据处理函数******************/
void pos_AD()
{
AN_value=ADC(6); // 装换氨气的浓度把转换后的数字量结果赋给AN_value
delay_1ms(5);
// /***对转换后的数字量进行矫正***/
if(AN_value>810)
{
AN_value=810;
}
NH4_value=(810-AN_value)*0.9765625;
y_data[0]=NH4_value/1000; //将气体浓度值的个位十位百位千位分开用于显示
y_data[1]=(NH4_value%1000)/100;
y_data[2]=(NH4_value%100)/10;
y_data[3]=NH4_value%10;
}
/********** 报警处理函数******************/
void baojing()
{
if(set_data { speak=0; LED1=0; LED2=1; } else //没有报警情况的出现 { speak=1; LED1=1; LED2=0; } } /**********主函数******************/ void main() { init_ADC(); //模数转换初始化 speak=1; 烟雾报警器 民熔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，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。 民熔烟雾报警器广泛用于饭店、旅馆、教学楼、办公楼的厅堂、卧室、办公室电子计算机房、通讯机房、电影或电视放映室等 民熔烟雾报警器采用进口传感器同时可检测PM2.5，不同于市面的火灾烟雾报警器，抗误报，抗水蒸汽，准确识别香烟颗粒。优选ABS材料，有良好的防火阻燃性可拆卸底座设计，方便固定和取下真材实料用的放心简单又方便，迅速作出反馈 民熔MQ-2烟雾报警器 原理：民熔MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。处于200~300摄氏度时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒收到烟雾的调至而变化，就会引起表面导电率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息，烟雾的浓度越大，导电率越大，输出电阻越低，则输出的模拟信号就越大。 传感器通电后，需要预热20s左右，测量的数据才稳定，传感器发热属于正常现象， 主要芯片： LM393、ZYMQ-2气体传感器 工作电压：直流5伏 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 工作条件： 基于单片机的烟雾报警器的设计毕业设计 目录 摘要错误！未定义书签。 Abstract 错误！未定义书签。 第一章绪论 3 1.1论文研究来源、目的和意义 3 1.1.1论文研究来源 3 1.1.2论文研究目的和意义 4 1.2烟雾报警器的国内外现状 4 1.3本论文主要任务 6 第二章烟雾检测报警器的方案设计 6 2.1烟雾检测报警器设计思路 6 2.2烟雾传感器的选型7 2.2.1烟雾传感器介绍7 2.2.2烟雾传感器的选定13 2.2.3 MQ-2型烟雾传感器的工作原理14 2.2.4 MQ-2型传感器的特性及主要技术指标16 2.3烟雾检测报警器整体设计方案18 2.3.1烟雾检测报警器工作原理18 2.3.2烟雾检测报警器的结构19 2.3.3烟雾检测报警器的功能20 2.3.4烟雾检测报警器的主要技术指标21 2.4本章小结22 第三章烟雾检测报警器的硬件设计22 3.1单片机的选型23 3.1.1单片机的选择 23 3.1.2 STC12C5410AD单片机的特点24 3.2烟雾检测报警器硬件电路设计27 3.2.1信号采集及前置放大电路27 3.2.2声音报警电路 29 3.2.3数码管显示电路30 3.2.4状态指示灯及控制键电路31 3.2.5报警器故障自诊断电路33 3.3本章小结34 第四章烟雾检测报警器的软件设计34 4.1 STC12系列单片机调试及开发工具34 4.2烟雾检测报警器软件流程及设计36 4.2.1主程序设计及流程图36 4.2.2主程序初始化流程图37 4.2.3中位值平均滤波法数字滤波子程序设计及流程图38 4.2.4插值法线性化处理子程序设计及流程图40 4.2.6报警子程序设计及流程图42 目录 1.设计目的 ............................................................................................ - 1 - 2.课程设计题目描述和要求 ................................................................ - 1 - 3.课程设计报告内容 ............................................................................ - 1 - 3.1数据检测模块 (1) 3.11红外发射管LN62S的工作原理 (2) 3.12光敏二极管2CU2A的工作原理 (3) 3.2数据处理模块 (4) 3.3洒水模块 (5) 3.4声音报警模块 (5) 3.5消防应急灯模块 (6) 3.6辅助电源模块 (6) 3.7电网管理模块 (7) 4.误差分析 ............................................................................................ - 7 - 5.技术展望 ............................................................................................ - 7 - 6.心得体会 ............................................................................................ - 8 - 参考书目 ............................................................................................... - 8 - 器材元件表 ........................................................................................... - 8 - 附录1：................................................................................................. - 9 - 红外烟感火灾报警系统 本系统由红外发射器、红外接收器及报警控制器组成。红外发射器、红外接收器构成烟感传感器，其原理是红外发射器发射2.32Hz含有38KHz载频的红外线，红外接收器收到后解调出2.32Hz的方波送给单片机。如果发生火灾，红外光路被烟遮挡，红外接收器接收不到红外信号，其输出就无2.32Hz的方波。单片机在0.5S内检测不到信号即认为发生火灾，通过RS485总线向火灾报警控制器发送火灾报警信号。火灾报警控制器接收到火灾报警信号后，将报警的地址、时间存入非易失存储器中，并实时显示、打印，启动声光报警，通知值班人员。 红外发射器的发射距离大于5米，最多可组成64路，非常适合大空间火灾报警。 一、红外发射器电路原理 红外发射电路由集成电路CD4060、红外发射管HWLED、三极管9012等组成。 CD4060 由一震荡器和14位二进制串行计数器位组成，震荡器的结构可以是RC 或晶振电路。CR 为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效，所有的计数器位均为主从触发器。在CP1（和CP0）的下降沿计数器以二进制进行计数，在时钟脉冲线上使用施密特触发器对时钟上升和下降时间无限制。 为使系统可靠工作，电路采用38kHz晶振做振荡源，CD4066的COUT端输出38kHz 载频控制三极管T1，Q14端输出2.32Hz方波（38kHz经14分频）控制三极管T2，是红外发射二极管D1发出2.32Hz带有38kHz载频的红外光。 电路原理图见图1，红外光波形见图2。 图1 图2 二、红外接收器电路原理 红外接收器由红外接收电路FPS-6038、单片机A T89C2051、RS485总线电路SN75176等组成。 红外接收电路FPS-6038的谐振频率为38kHz，可以抗可见光干扰。当接收到红外发射器发出的红外信号后，解调出频率为2.32Hz的方波。 单片机AT89C2051的P3.2口线接红外接收电路FPS-6038的输出端，P1.2口线接工作状态指示发光二极管D2，串行口通讯口P3.0、P3.1接RS485总线电路SN75176，正常工作状态工作状态指示发光二极管D2常亮。 火灾报警器工作原理 火灾报警器主要由探测器和二次仪表两部分组成。火灾发生时，必然会伴随着产生烟雾、高温和火光，探测器对这些都很敏感。当有烟雾、高温、火光产生的时候，探测器就改变平时的正常状态，引起电流、电压或机械部分发生变化或位移，再通过二次仪表放大、传输等过程，发出警报声，有的还能同时发出灯光信号，并显示发生火灾的部位、地点。 火灾探测器主要分感烟、感温、光辐射三大类，工作原理如下。 (1)感烟探测器工作原理 根据结构不同，感烟探测器可分为离子感烟探测器和光电感烟探测器。 ①离子感烟探测器工作原理 离子式感烟探测器是由两个内含Am241放射源的串联室、场效应管及开关电路组成的。内电离室即补偿室，是密封的，烟不易进入；外电离室即检测室，是开孔的，烟能够顺利进入。在串联两个电离室的两端直接接入24V直流电源。当火灾发生时，烟雾进入检测电离室，Am241产生的α射线被阻挡，使其电离能力降低，因而电离电流减少，检测电离室空**的等效阻抗增加，而补偿电离室因无烟进入，电离室的阻抗保持不变，因此，引起施加在两个电离室两端分压比的变化，在检测电离室两端的电压增加量达到一定值时，开关电路动作、发出报警信号。 ②光电感烟探测器工作原理 光电式感烟探测器由光源、光电元件和电子开关组成。利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测，并及时发出报警信号。按照光源不同，可分为一般光电式、激光光电式、紫外光光电式和红外光光电式等4种，下面介绍一般光电式和激光光电式感烟探测器的工作原理。 a、一般光电式感烟探测器根据其结构特点可分为遮光型和散射型两种，工作原理如下。 遮光型光电感烟探测器由一个光源（灯泡或发光二极管）和一个光电元件对应装在小暗室内构成。在无烟情况下，光源发出的光通过透镜聚成光束，照射到光电元件上，并将其转换成电信号，使整个电路维持在正常状态，不发出报警。 毕业设计 基于单片机的烟雾检测报警系统 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期： 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日 基于单片机的烟雾报警器的设计随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对烟雾传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一烟雾监控系统。。 本论文以电阻式烟雾传感器和单片机技术为核心并与其他电子技术相结合，设计出一种技术水平较好的烟雾报警器。其中选用MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器实现烟雾的检测，具有灵敏度高、响应快、抗干扰能力强等优点，而且价格低廉，使用寿命长。选用的STC12C5410AD单片机，其整合了A/D转换、硬件乘法器、硬件脉宽调制器等资源，具有高速、低功耗、超强抗干扰等优点，是目前同类技术中性价比较高的产品。 以STC12C5410AD单片机和MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器为核心设计的烟雾报警器可实现声光报警、故障自诊断、浓度显示、报警限设置、延时报警及与上位机串口通信等功能。是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾报 警器。具有一定的实用价值。 目录 摘要错误!未定义书签。 Abstract 错误!未定义书签。 第一章绪论 4 1.1论文研究来源、目的和意义 4 1.1.1论文研究来源 5 1.1.2论文研究目的和意义 5 1.2烟雾报警器的国内外现状6 1.3本论文主要任务8 第二章烟雾检测报警器的方案设计9 2.1烟雾检测报警器设计思路9 2.2烟雾传感器的选型10 2.2.1烟雾传感器介绍10 2.2.2烟雾传感器的选定17 2.2.3 MQ-2型烟雾传感器的工作原理19 2.2.4 MQ-2型传感器的特性及主要技术指标22 2.3烟雾检测报警器整体设计方案24 2.3.1烟雾检测报警器工作原理24 1课题的研究内容 可燃气体报警器，主要检测可燃气体和烟雾，再通过单片机控制相应的声光报警。通过数码管显示当前的烟雾值，通过按键设定相应的阀值。 该项目主要是为了完成任务，包括： ⑴硬件部分：包括传感器的选择，显示模块的选择，烟雾信号转换电路的设计，报警驱动电路的设计。 （2）软件部分：包括微处理器控制程序的编制和原理图的绘制。 （3）系统的综合调试与分析：在软硬件完成以后，要对系统进行综合的测试与实验，分析系统的可靠性与实用性，调整系统的不足。 2 可燃气体报警器的总体方案设计 本课题主要是实现烟雾报警和火灾发生时的报警及控制，下面分别对系统功能要求、系统技术要求及系统实现方案总体阐述。 2.1系统的功能要求 本系统的研制主要包括以下几项功能： (1)可燃气体探测功能：为了提高报警的准确性和及时性，报警系统需要使用各种方法进行气体探测。在实际使用中，根据不同的防火场所，用户可以选用温度探测法、可燃气体检测法及烟雾探测法等合适的火灾探测方法，来有效的探测火灾； (2)灯光报警功能：当室内烟雾浓度过大、有火情产生、故障等异常情况发生时，报警器要进行灯光报警。当烟雾超过最大设定值时，可以驱动火灾控制负载工作。 2.2 系统的技术要求 在了解这个系统的工作原理以及功能之后，我们就可以基本确定系统的技术要求。系统采用的单片机处理器成本都比较低，可以满足批量生产和各类工程的需求。对于完整的一个系统而言，为提高市场的竞争力，这个系统应符合体积小、功耗低、数传性能可靠和成本低廉等技术要求。具体指标和参数如下: (1)体积小：探测器的体积要尽可能的小，这样占用的空间才能减少，使用和更换才会方便； (2)功耗低：系统可以采用三节5号干电池供电或5v电源供电。 (3)可靠性高:由数码管显示，可以灯光报警，也可以声音报警，二者同时进行。提高报警可靠性。 火灾报警器的原理 探测器为什么能发现火灾现象呢? 火灾发生时，必然会伴随着产生烟雾、高温和火光，探测器对这些都很敏感。当有烟雾、高温、火光 产生的时候，它就改变平时的正常状态，引起电流、电压或机械部分发生变化或位移，再通过放大、传输 等过程，发出警报声，有的还能同时发出灯光信号，并显示发生火灾的部位、地点。 火灾探测器主要分感烟、感温、光辐射三大类： (1)感烟探测器。一种是离子感烟探测器，它在内外电离室里面有放射源镅241，电离产生的正、负离 子，在电场的作用下各向正负电极移动。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。千扰了带电粒子的正常运动，使电流，电压就有所改变，破坏了内外电离室之间的平 衡，于是就发出了信号。还有一种叫光电感应探测器，它有一个发光元件和一个光敏元件，平常光源发出 的光，通过透镜射到光敏元件上，电路维持正常，如果有烟雾从中阻隔，到达光敏元件上的光就显著减弱， 于是光敏元件就把光强的变化变成电的变化，通过放大电路向人们报警。还有一种叫管道抽吸式感烟探测 器，它的工作原理与光电感应探测器中另一种散射型相似，通过烟雾的反射或散射产生光敏电流，主要用 在船舶上。近年来还出现了激光感烟探测器，它也是利用光电感应原理，不同的是光源改用激光束。这种 探测器采用半导体器件，体积小、价格低、耐震动、寿命长，很有发展前途。 (2)感温探测器。一种是运用金属热胀冷缩的特性。正常的情况下，探测器的电路断开；当温度升到一 定值时，由于金属膨胀、延伸，导体接通，于是发出了信号。一种是利用某些金属易熔的特性，在探测器 里固定一块低熔点合金，当温度升到它的熔点(70~90℃)时，金属熔化，借助弹簧的作用力，使触头相碰， 电路接通，发出信号。这二种探测器都属定温型。即当外界温度超过某一限值时就报警;还有一类是差温型， 升温的速度超过特定值时，便会感应报警。如将两者结合起来，便成为差定温组合式。(3)光辐射探测器。一种是红外光辐射探测器。物质在燃烧时，由化学反应产生闪烁的红外光辐射使硫 化铅红外光敏元件感应，转变成电信号，经放大后，就能向人们报警。另一种是紫外光辐射探测器，则利 用有机化合物燃烧时，火光中的紫外光，使紫外光敏管的电极激发出离子，通过继电器等，就能打开开关 电路报警。 火灾报警器是重要的安全设备，一切重要的场所，如大型物资仓库、隧道、大型船舶、高层建筑都应 该安装。它还可以与自动灭火设备一起组成自动报警、自动灭火的“自动消防队”。 摘要 科学技术的飞速发展与进步给人们的生活带来了前所未有的便利，如电力技术的迅猛发展与应用，合成材料的诞生，新能源的不断涌现，自动化程度的不断提高等等，使人们的衣食住行条件得到了极大的改善。然而其负面的作用也随之凸显出来，如液化石油气，各种电子产品，易燃装饰材料等我们身边经常接触到的一些普通生活用品，为火灾的发生埋下了巨大的隐患，人们在享受科技带来的便利之外无时不在受到潜在的火灾的威胁。所谓水火无情，为了避免火灾以及减少火灾造成的损失，让人们的生活更加安宁，残酷的现实以及触目惊心的教训要求我们必须设计和完善火灾自动报警系统，提高火灾的预警与早期处理水平，将火灾消灭在萌芽状态，最大限度地减少社会财富的损失。基于此，本文从生活中的实际情况着手，设计了一种适用于多种公共场所的基于单片机的火灾智能报警系统。该火灾报警系统是以AT89C51单片机作为控制中心，接受、处理火灾探测器输出的烟雾浓度信号、温度信号，并进行声光报警。它通过不断的向现场发射巡检信号来监视现场的温度、烟雾浓度等，并不断反馈给报警控制器，控制器将接到的信号与内存的正常整定值比较、判断确定是否有火灾的发生。当现场烟雾或者温度发生异常，或者发生火灾时，可实现声光报警、烟雾浓度、温度报警限设置、故障自诊断、延时报警等，是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾传感器，具有一 定的实用价值。 关键词：AT89C51单片机，智能报警，传感器，控制器 Abstract The rapid development and progress of science and technology of composite materials, the constantly emerging of the new energy, the constant improvement of the degree of automation, etc. make people's food and clothing live line conditions improved greatly. However, its negative effect also stands out, some ordinary articles for daily use such as liquefied petroleum gas (LPG), all kinds of electronic products, flammable decorative materials around us, buried the trouble for the beginning of the fire, people enjoying the convenience from technology constantly under the threat of potential fire. So-called water ruthless, in order to avoid fire and reduce fire losses, make people's life more peaceful, the requires us to design and improve the automatic fire alarm system and improve the level of fire early warning and the bud, to minimize the loss of wealth of society.Based on this, this text set about from the actual situation in life, we design a kind of intelligent fire detection and alarm system suitable for a variety of public places of based on single chip microcomputer. The fire alarm system based on AT89C51 as the control center, accepts and treats the signal of smoke concentration and temperature of the smoke fire detector, alarming with sound and light. Through sending inspection signal to the site inspection, it monitors the temperature and smoke concentration, and constantly feedbacks to alarm controller, the controller will receive the signal compared with the normal setting value of the memory and judgment whether there is a fire the smoke temperature anomalies, or there is a fire, it can realize sound and light alarm, the setting of smoke concentration and temperature alarm limit, fault self-diagnosis, delayed alarm, etc.It's a kind of intelligent smoke sensor,which practical value ,with the simple structure, stable performance, convenient using, low costing, and so on. 成绩评定________ 检测与转换技术 课程设计 题目：烟雾报警器 院系：电子工程学院 专业：电子信息工程技术 姓名：疯狂的大驴子 年级： xxxxxxx 指导教师： xxxxx 2014年12月 目录 1. 设计任务与要求 (3) 2. 设计目的 (3) 3. 设计方案 (4) 4. 设计框图 (5) 5. 工作原理 (5) 6. 设计总结 (7) 参考文献 (9) 1. 设计任务与要求 （1）在此设计中采用了较为冷门的STC系列单片机，熟悉STC系列芯片如何控制外围电路。 （2）了解MQ-2烟雾传感器的工作原理，设计数据采集模块来完成数据的采集。 （3）将采集后的烟雾浓度模拟信号进行A/D转换后送至单片机存储、处理。 （4）设置键盘模块，以便可以在不同要求下更改浓度阀值。 （5）当所测的烟雾浓度超标时，红色LED灯闪烁报警，蜂鸣器报警。 (6 ) 完成电子元器件的焊接和相关调试工作。 (7 ) 功能完全调试成功后，撰写相关实训报告。 （8）在学完了《电子设计与制作》课程的基本理论，基本知识后，能够综合运用所学理论知识、拓宽知识面，系统地进行电子电路的工程实践训练，锻炼动手能力，培养工程师的基本技能，提高分析问题和解决问题的能力。 （9）熟悉集成电路的引脚安排，掌握各芯片的逻辑功能及使用方法 了解面包板结构及其接线方法，了解其的组成及工作原理 （10）培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的数字系统的能力。 （11）培养书写综合设计实验报告的能力 2.设计目的 烟雾报警器就是通过检测烟雾的浓度来实现火灾防范的，烟雾感应器内部采用例子是烟雾传感，是一种技术陷阱，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，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。 本系统采用AT89C51单片机，选用温度传感器MQ-2，利用多传感信息融合技术科用于小型环境的简单烟雾报警。 为了能切实保障人们的生命安全及财产安全不受火灾的影响，我们设计出一种能够在火灾刚刚发生时或者有可燃气体堆积引起的火灾隐患或人员安全时就能报警，并且自动打开喷水阀灭火的装置，就能极大地减少不良后果的发生。做到防患于未然，使人们及早得知火情，将火灾扑灭在萌芽状态。 3. 设计方案 方案一： 以LM324集成电路核心构成的报警电路。整个电路分为电源、检测、定时报警输出三部分。电路结构较为简单。其核心元件是烟雾传感器和LM324集成电路。电源部分是由变压器、电桥、CW7805集成电路、CW7805集成电路几部分构成的。电路检测部分是由烟雾传感器和一个电位器组成，报警电路是由LM324集成块、三极管及扬声器组成。在此方案中烟感元件采用HQ-2气敏管，在电路加点的瞬间，气敏管可能会导通一下，但如果长时间搁置时再使用时，没有遇到烟雾时电阻也可能会变小，所以需要预热10分钟的初始稳定时间后才能正常工作。因此，此电路的稳定性不是很高，灵敏度不是很高，很容易出现错误报警动作。使用的范围有一定的局限性。 优点：电路原理结构简单。 缺点：稳定性太差灵敏度也不高难以确定实验的准确性。 方案二： MQ-2烟雾传感器，在可燃气体或烟雾中MQ-2烟雾传感器的电阻会有相应的变化。MQ-2?气敏元件由微型AL2O3?陶瓷管、SnO2?敏感层,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 毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月 关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 本科毕业设计（论文） 毕业设计报告（论文） 系别：通信与信息工程系 专业：通信技术 班级：通信六班 学生姓名： xxx 学生学号： xxx 论文题目: 基于单片机的烟雾报警系统设计 指导教师： xxx 起讫日期： xxx 学生姓名 xxx 系部通信与信息工程系学号 xxxx 课题名称基于单片机的烟雾报警系统设计 指导教师评语： 建议成绩： 指导教师： 评阅教师评语： 答辩简洁，流利，清楚，重点突出，不经提示能准确陈述研究结果。答辩过程中能准确回答主要问题。论文所用材料翔实、恰当，掌握相关的背景和数据。 建议成绩： 指导教师： 答辩小组评语： 建议成绩： 答辩小组负责人： 专业通信技术 学号 姓名 xxx 课题名称：基于单片机的烟雾报警系统设计 主要技术指标： AT89C52单片机、DS18B20温度传感器、MQ-2烟雾传感器、Proteus软件 工作内容和要求： 1. 了解烟雾报警系统研究现状，完成总体方案设计，主要是功能和组成； 2. 了解其MQ-2烟雾传感器、ADC0832模数转换芯片、DS18B20温度传感器的基本结构和存储器配置等； 3. 完成烟雾报警系统的硬件电路设计； 4. 完成烟雾报警系统的软件设计并进行测试； 5. 对整个设计工作进行全面的总结，指出存在的问题和不足。 主要参考文献： [1] 孙加存,王鹏,赵志强,陶志福.电子设计自动化.西安电子科技大学出版社,2008. [2] 张迎新,等著 .单片机原理及应用（第2版）. [3] 张毅坤.单片微型计算机原理及应用.西安电子科技大学出版社 , 1998. [4] 余锡存,曹国华.单片机原理及接口技术[M].陕西:西安电子科技大学出版,2000.7. [5] 雷丽文,等.微机原理与接口技术[M].北京：电子工业出版社，1997.2 . 火灾自动报警系统组成、工作原理和适用范围 火灾自动报警系统一般设置在工业与民用建筑内部和其他可对生命和财产造成危害的火灾危险场所，与自动灭火系统、防排烟系统以及防火分隔设施等其他消防设施一起构成完整的建筑消防系统。 一、火灾自动报警系统的组成 火灾自动报警系统由火灾探测报警系统、消防联动控制系统、可燃气体探测报警系统及电气火灾监控系统组成。火灾自动报警系统的组成如图3-9-1。 图3-9-1火灾自动报警系统组成示意图 （一）火灾探测报警系统 火灾探测报警系统由火灾报警控制器、触发器件和火灾警报装置等组成，它能及时、准确地探测被保护对象的初起火灾，并做出报警响应，从而使建筑物中的人员有足够的时间在火灾尚未发展蔓延到危害生命安全的程度时疏散至安全地带，是保障人员生命安全的最基本的建筑消防系统。 1.触发器件 在火灾自动报警系统中，自动或手动产生火灾报警信号的器件称为触发器件，主要包括火灾探测器和手动火灾报警按钮。火灾探测器是能对火灾参数(如烟、温度、火焰辐射、气体浓度等)响应，并自动产生火灾报警信号的器件。手动火灾报警按钮是手动方式产生火灾报警信号、启动火灾自动报警系统的器件。 2.火灾报警装置 在火灾自动报警系统中，用以接收、显示和传递火灾报警信号，并能发出控制信号和具有其它辅助功能的控制指示设备称为火灾报警装置。火灾报警控制器就是其中最基本的一种。火灾报警控制器担负着为火灾探测器提供稳定的工作电源；监视探测器及系统自身的 工作状态；接收、转换、处理火灾探测器输出的报警信号；进行声光报警；指示报警的具体部位及时间；同时执行相应辅助控制等诸多任务。 3.火灾警报装置 在火灾自动报警系统中，用以发出区别于环境声、光的火灾警报信号的装置称为火灾警报装置。它以声、光和音响等方式向报警区域发出火灾警报信号，以警示人们迅速采取安全疏散，以及进行灭火救灾措施。 4.电源 火灾自动报警系统属于消防用电设备，其主电源应当采用消防电源，备用电源可采用蓄电池。系统电源除为火灾报警控制器供电外，还为与系统相关的消防控制设备等供电。（二）消防联动控制系统 消防联动控制系统由消防联动控制器、消防控制室图形显示装置、消防电气控制装置（防火卷帘控制器、气体灭火控制器等）、消防电动装置、消防联动模块、消火栓按钮、消防应急广播设备、消防电话等设备和组件组成。在火灾发生时，联动控制器按设定的控制逻辑准确发出联动控制信号给消防泵、喷淋泵、防火门、防火阀、防排烟阀和通风等消防设备，完成对灭火系统、疏散指示系统、防排烟系统及防火卷帘等其他消防有关设备的控制功能。当消防设备动作后将动作信号反馈给消防控制室并显示，实现对建筑消防设施的状态监视功能，即接收来自消防联动现场设备以及火灾自动报警系统以外的其它系统的火灾信息或其它信息的触发和输入功能。 1.消防联动控制器 消防联动控制器是消防联动控制系统的核心组件。它通过接收火灾报警控制器发出的火灾报警信息，按预设逻辑对建筑中设置的自动消防系统（设施）进行联动控制。消防联动控制器可直接发出控制信号，通过驱动装置控制现场的受控设备；对于控制逻辑复杂且在消防联动控制器上不便实现直接控制的情况，可通过消防电气控制装置（如防火卷帘控制器、气体灭火控制器等）间接控制受控设备，同时接收自动消防系统（设施）动作的反馈信号。 2.消防控制室图形显示装置 消防控制室图形显示装置用于接收并显示保护区域内的火灾探测报警及联动控制系统、消火栓系统、自动灭火系统、防烟排烟系统、防火门及卷帘系统、电梯、消防电源、消防应急照明和疏散指示系统、消防通信等各类消防系统及系统中的各类消防设备（设施）运行的动态信息和消防管理信息，同时还具有信息传输和记录功能。 3.消防电气控制装置 消防电气控制装置的功能是用于控制各类消防电气设备，它一般通过手动或自动的工作方式来控制各类消防泵、防烟排烟风机、电动防火门、电动防火窗、防火卷帘、电动阀等各类电动消防设施的控制装置及双电源互换装置，并将相应设备的工作状态反馈给消防联动控制器进行显示。 4.消防电动装置 消防电动装置的功能是电动消防设施的电气驱动或释放，它是包括电动防火门窗、电动防火阀、电动防烟排烟阀、气体驱动器等电动消防设施的电气驱动或释放装置。 学生姓名：*** 专业班级：***班 论文名称：火灾自动报警系统设计指导老师: *** 某高层建筑大楼的消防系统设计 设计总说明 随着我国智能建筑业的发展，高层建筑及建筑群体越来越多，从而也促进消防系统以迅猛的速度向前迈进。在智能建筑的建筑物自动化系统中消防系统是非常重要的一个子系统, 担负着保障人员及财产安全的重任。该设计是针对某高层建筑大楼的消防系统进行的，主要涉及到消防系统的感应机构，即探测器、手动报警按钮、报警器、警报器、消火栓按钮等报警系统的设计，和其执行机构，即消火栓灭火系统、火灾事故广播、应急照明、疏散指示标志、防排烟系统、防火卷帘门等灭火系统和各种联动控制系统的设计。该设计方案可为高层建筑大楼的消防系统设计提供参考和借鉴。 关键词：消防；火灾报警；联动控制 目录 1绪论 (1) 1.1 消防系统的组成 (1) 1.2消防系统的分类 (1) 1.3消防系统的工作原理 (1) 1.4消防器件的概述 (2) 1.4.1探测器 (2) 1.4.2手动报警按钮 (3) 1.4.3火灾警报装置 (4) 1.4.4火灾应急广播及扬声器的设置 (4) 1.4.5消防专用电话的设置 (4) 1.4.6消火栓按钮 (4) 1.4.6 断路器 2消防系统的总体设计 (6) 2.1工程概况 (6) 2.1.1建筑的层面积 (6) 2.1.2楼层每层的层高 (6) 2.2设计依据及思路 (6) 2.3设计的总体方案 (7) 3子系统的设计 (8) 3.1火灾自动报警系统 (8) 3.1.1报警区域防火分区的划分 (8) 3.1.2火灾探测区域的划分 (8) 3.1.3探测器的布置安装 (8) 3.1.4手动报警按钮布置选型 (15) 3.1.5消火栓按钮布置选型 (16) 3.1.6 火灾事故广播布置选型 (16) 3.1.7消防专用电话系统 (17) 3.1.8消防警铃设置 (17) 工艺文件 第1 册 共1 册 共9 页 文件名称：烟雾报警器 产品名称：烟雾报警器 设计制作人： 批准： 2015年12 月12 日 工艺文件目录 产品名称计划生产件数烟雾报警器 1 序号工艺文件名称页号备注 1 封面 1 2 目录 2 3 系统设计方案及框图 3 4 电路原理图 4 5 程序设计流程图 5 6 工艺流程图 6 7 元器件清单7 8 仪器仪表8 9 调试9 旧底图总号更改 标记 数量 更改 单号 签名日期签名日期第页 拟 制 共页 底图总号 审 核 第册标准 化 共册 系统设计方案及框图 产品名称产品图号烟雾报警器 旧底图总号更改 标记 数量 更改 单号 签名日期签名日期第页 拟 制 共页 底图总号 审 核 第册 标准 化共册设计原理 设计对象 制板焊接 画原理图 确定所需元件 测试校正 电路原理图 烟雾报警器 旧底图总号更改 标记 数量 更改 单号 签名日期签名日期第页 拟 制 共页 底图总号 审 核 第册标准 化共册 程序设计流程图 烟雾报警器 旧底图总号更改 标记 数量 更改 单号 签名日期签名日期第页 拟 制 共页 底图总号 审 核 第册 标准 化共册 市场调研 原理图设计 画原理图 制板 焊接 制PCB版图 调试 封装 元件 打印 腐蚀 转印 工艺流程图 烟雾报警器 工艺流程图 旧底图总号更改 标记 数量 更改 单号 签名日期签名日期第页 拟 制 共页 底图总号 审 核 第册 标准 化共册检测元 器件 插入直 插元件 焊接直 插元件 整机调 试（2） 整机 检验 整机 安装 整机 包装 整机调 试（1） 烟雾实时检测及报警系统设计 设计总说明 随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对烟雾传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一烟雾监控系统。。 本论文以电阻式烟雾传感器和单片机技术为核心并与其他电子技术相结合，设计出一种技术水平较好的烟雾报警器。其中选用MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器实现烟雾的检测，DS18B20实现温度显示，具有灵敏度高、响应快、抗干扰能力强等优点，而且价格低廉，使用寿命长。选用的89c51单片机，其整合了A/D转换、硬件乘法器、硬件脉宽调制器等资源，具有高速、低功耗、超强抗干扰等优点，是目前同类技术中性价比较高的产品。 以89c51单片机和MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器DS18B20为核心设计的烟雾报警器可实现声光报警、故障自诊断、浓度显示、温度显示，报警限设置、延时报警及与上位机串口通信等功能。是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾报警器。具有一定的实用价值。 关键词：烟雾，报警器，89c51，传感器 Smoke detection fire alarm system Design Description While “information age”the arrival, obtained the remarkable progress as the gain information method - - sensor technology, its application domain is more and more widespread, is more and more high to its request, the demand is more and more urgent.The sensor technology has become weighs one of national science and technology level of development important symbols.Therefore, understood and grasps each kind of sensor the basic structure, the principle of work and the characteristic is extremely important. In order to enhance to the sensor understanding and the understanding, in particular to the smog sensor thorough research as well as its usage and the use, based on practical, widespread and the model principle has designed this system.This article used the monolithic integrated circuit union sensor technology to develop has designed this smog supervisory system. The present paper take leaves the minor smog sensor and the monolithic integrated circuit technology unifies as the core and with other electronic technology, designs one kind of technical level good smog alarm apparatus.In which selects the 2M007 semiconductor resistance type smog sensor realization smog the examination, has the sensitivity high, responds, the antijamming ability quickly strong and so on the merits, moreover the price is inexpensive, the service life is long.Selects the at89c52AD monolithic integrated circuit, its conformity A/D transformed, the hardware multiplier, resources and so on hardware PDM keyer, has high speed, low merits and so on power loss, ultra strong antijamming, is the present similar technology neutral price quite high product. May realize the acousto-optics take the at89c51AD monolithic integrated circuit and the 2M007 semiconductor resistance type gas sensor as the core design smog alarm apparatus to report to the police, the breakdown from the diagnosis, the density demonstrated, reports to the police limits the establishment, the time delay reports to烟雾报警器详情介绍 图文 民熔
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