基于单片机的烟雾温度报警器设计
摘 要
随着经济和社会的快速增长，火灾越来越引起人们的注意，可是当前国内的大多研发都侧重于大型场所的火灾报警。因此，我们就有必要研制一种结构简单、经济实用的家庭烟雾报警器和温度报警器以适应市场的需求。供家庭使用的烟雾温度报警器应该完备的基本要求和功效，作品设计了一种比较适合的烟雾温度报警器。
本设计以传感器和单片机作为烟雾温度报警器设计的中心，其它设备可实现声光报警等功能。设计中单片机采用STC89C52作为控制器件，传感器采用MQ-2型气体传感器和数字型温度传感器DS18B20完成对烟雾和温度的检测。烟雾温度报警器主要由烟雾信号采集及模数转换电路、温度采集电路、单片机控制电路、显示电路和声光报警电路几部分构成，设计合理、简单易懂、价格低廉，使单片机在烟雾温度报警系统的控制中得到充分应用，具有一定的实用价值。论文主要针对烟雾温度报警器中的各个组成部分及功能进行了详细的介绍和说明，并对其主控电路和外围设备电路之间的接口连接方式，以及系统软件设计进行了重点的分析和讲解。
关键词：烟雾报警； 温度报警；单片机；传感器
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目 录
1 绪论 ...................................................................................................................................................................1
1.1 概述 ........................................................................................................................................................1 1.2 设计烟雾温度报警器的目的及意义 ....................................................................................................1 1.3火灾报警器的现状及特点 .....................................................................................................................1 1.4火灾报警器的发展趋势 .........................................................................................................................2 2 系统的总体方案设计 .......................................................................................................................................3
2.1烟雾温度报警器的工作结构和原理 .....................................................................................................3 2.2烟雾传感器的选型 .................................................................................................................................3
2.2.1烟雾传感器的介绍 ......................................................................................................................4 2.2.2 MQ-2半导体气体烟雾传感器 ..................................................................................................6
A. 标准工作条件 .................................................................................................................................................7 D. 结构，外形 .....................................................................................................................................................8
2.3单片机的选型 .........................................................................................................................................8 2.4 数字温度传感器DS18B20 ................................................................................................................. 11 2.4烟雾温度报警器的主要功能设计 .......................................................................................................14 3 系统的硬件电路 .............................................................................................................................................15
3.1 STC89C52的时钟电路和复位电路 ....................................................................................................15 3.2 A/D转换电路 .......................................................................................................................................15 3.3声音报警电路 .......................................................................................................................................17 3.4字符显示电路 .......................................................................................................................................18 3.5状态指示灯电路 ...................................................................................................................................19 3.6烟雾报警器硬件总电路 .......................................................................................................................19 4 系统的软件的设计 .........................................................................................................................................21
4.1整机系统流程图 ...................................................................................................................................21 4.2 ADC程序流程图 ..................................................................................................................................22 4.3 LCD程序流程图 ..................................................................................................................................23
4.4 温度检测流程图 ................................................................................................................................24 5 结论 .................................................................................................................................................................25
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1 绪论
1.1 概述
单片机、烟雾传感器和温度传感器是烟雾温度报警器系统的重要核心。单片机作为控制中心，联系着传感器和报警电路。近年来，单片机已逐步涉及到生活生产的各个方面，各种类型的单片机也根据社会的需要而开发出来。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，所以它可以应用到所有电子系统中。同时，它也可以广泛应用于报警技术领域，使各种类型报警装置的功能更加齐全，可靠性大大提升，以满足社会的需要。而传感器作为信息技术系统的“感官”器件，对报警系统是至关重要的。因此，根据报警器功能的需要，选择合适、精确、经济的烟雾传感器和单片机芯片是最重要的。在本论文中的最主要的设计是选STC89C52单片机、MQ-2半导体气体烟雾传感器和DS18B20数字型温度传感器为核心器件。
STC89C52单片机兼容标准MCS-51指令系统，是一种低功耗、高性能CMOS8位微处理器，能灵活适用于各领域。MQ-2半导体气体烟雾传感器具有较高的灵敏度，使用寿命长，成本低，用于家用燃气泄漏报警装置很合适；温度传感器DS18B20拥有线性优良、性能稳定、灵敏度高、抗干扰能力强、使用方便等优点。
1.2 设计温度报警器的目的及意义
随着社会和经济的快速发展，家庭火灾问题日益凸显，防火工作也就越来越引起重视。据统计，最近十多年中，安装自动消防设施的建筑中发生火灾，消防设施的有效率高达96.1%，切实起到了保证建筑物和人员消防安全的作用。这是因为火灾自动报警系统能够及时将火灾迹象通知用户及有关管理人员，以便他们准备疏散或组织灭火，延长了建筑物可供疏散的时间并通过联动系统启动其他消防设施。所以，如果能设计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时就能报警的报警器，就能使人们能够及时发现火灾，并及时采取有效措施，扑灭初期火灾，最大限度的减少或消除因火灾造成的生命危害和财产的损失，是人们同火灾做斗争的有力工具。
目前我国火灾自动报警系统只被安装在重要建筑。近几年，国内主要研发侧重于大型场所的大型火灾报警系统，而在居民住宅区等小型防火单位，却缺少廉价实用的烟雾自动报警装置。然而经济的发展在给人们的生活带来便捷的同时，却给城市的安全管理造成了巨大的压力，许多安全事故频频发生。楼层多、人员密集，一旦发生火灾，疏散困难，容易造成经济和人员的重大损失。由于家庭中没有安装火灾自动报警器，一旦有家庭发生火灾，而火势不能得到有效控制，火势迅速蔓延，这不但使用户本身遭受重大的损失，还容易形成“火烧连营”的局面，给周边家庭和场所造成无法估计的损失和严重的影响。因此：家庭防火同样是现今社会需要重视的家庭安全问题，刻不容缓。家庭防火重在防患于未然，这就需要我们有必要设计出一种结构简单、价格低廉的温度自动报警器，以满足市场的需求。
1.3火灾报警器的现状及特点
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火灾自动报警系统作为重要的建筑自动消防设施，其技术进步性表现报警时间提前、报警可靠性提高、特殊场所火灾的探测报警、报警系统网络化、消防联动控制智能化、消防通信网络技术与计算机接警指挥管理等。
在国外，现在的火灾自动报警系统已达到智能型、全总线型和综合型，系统一旦报警，马上在显示器上出现报警探测器的具体地址，一目了然。近年来，我国火灾自动报警工程应用技术有了较快发展，但在实际应用中，由于火灾自动报警系统的通讯协议不一致，火灾自动报警工程技术水平还相对落后，还存在着一些亟待解决的的问题。现今，我国火灾自动报警系统的主要问题有以下几点：1、适用范围过小。我国火灾自动报警系统技术相对美、英等欧美国家还有一定的差距，适用范围过太窄，很多家庭用户没能普及使用火灾自动报警器。2、智能化程度低。我国使用的火灾探测器虽然都进行了智能化设计，但由于传感器件探测的参数较少、支持系统的软件开发技术欠缺、各种算法的准确性缺乏足够验证、火灾现场参数数据库不健全等，火灾自动报警系统难以准确判定粒子(烟气)的浓度、现场温度、光波的强度以及可燃气体的浓度、电磁辐射等指标，造成迟报、误报、漏报情况较多。3、网络化程度低。我国应用的火灾自动报警系统形式基本上以区域火灾自动报警系统、集中火灾自动报警系统和控制中心火灾自动报警系统为主，安装形式主要是集散控制方式，自成体系，自我封闭，尚未形成区域性网络化火灾自动报警系统。4、组件连接方式有待改善。火灾自动报警系统以多线制和总线制连接方式为主，探测器和报警器及控制器之间是采用两条或多条的铜芯绝缘导线或铜芯电缆穿管相接，存在耗材多、成本高、抗干扰能力差的缺点。同时，铜导线耐高温性能差、易磨损，系统施工维修复杂，影响了火灾自动报警系统的可靠性和更广泛的应用。
1.4火灾报警器的发展趋势
面对人类社会经济与技术急速发展的时代，伴随这电子、计算机、通讯和现代控制技术的迅速发展，现代火灾自动报警应用技术发展趋势正在向着全总线制、软件编程、网络化、智能化、多样化、小型化、社区化、蓝牙技术无线化、高灵敏化、综合化等方面发展。
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