基于单片机的烟雾检测系统
摘 要
为了早期发现和通报有害烟雾，防止和减少危害，保护人身和财产安全。烟雾报警器能给人们提前警示。随着“信息时代”的到来，传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其需求越来越迫切,要求越来越高。本文采用MQ-7型半导体电阻式烟雾传感器和AT89C2051单片机为核心技术设计的烟雾报警器，实现了烟雾报警、报警限设置、延时报警及与上位机串口通信等功能，对烟雾检测报警的实现技术进行了的有意义的探索与研究，在有害气体监测实现方面有一定的参考价值。
关键词 烟雾 报警器 AT89C2051 传感器
I
SMOKE DETECTION SYSTEM BASED
ON SINGLE CHIP
Abstract
For early detection and notification of harmful fumes, to prevent and reduce hazards and protect life and property safety. Smoke alarm can give people advance warning. With the \age\the arrival of sensor technology has been significant progress, more and more widely its applications, its demand for more and more urgent, requiring higher and higher. In this paper, MQ-7-type semiconductor resistance type smoke sensor and AT89C2051 microcontrollers as the core technology smoke alarm designed to achieve a smoke alarm, alarm limit settings, delay alarm and serial communication with the host computer and other functions, the implementation of the smoke detection alarm Technology for a meaningful exploration and research, monitoring the achievement of the harmful gas have some reference value.
KEY WORDS smoke alarm AT89C2051 sensor
II
目录
中文摘要 ...................................................................................................................... I 英文摘要 .................................................................................................................... II 1 绪论.......................................................................................................................... 1
1.1 问题由来.................................................................................................... 1 1.2 课题现状.................................................................................................... 2 1.3 论文的主要任务...................................................................................... 2 2 系统原理概述 ....................................................................................................... 4
2.1 烟雾检测报警器的设计思路 .............................................................. 4 2.2 系统硬件组成原理 ................................................................................. 4 2.3 烟雾传感器的选择 ................................................................................. 5 2.4 运放与A/D的选择 ................................................................................. 6 2.5 单片机系统部分...................................................................................... 9
2.5.1 单片机AT89C51介绍........................................................................ 9 2.5.2 定时/计数器的结构及控制............................................................ 10 2.5.3 中断控制.......................................................................................... 11 2.5.4 单片机外围电路介绍...................................................................... 12
2.6 报警部分.................................................................................................. 13 2.7 软件系统工作流程 ............................................................................... 15
2.7.1 工作过程及程序设计...................................................................... 16
3 系统设计 .............................................................................................................. 17
3.1 系统的硬件设计.................................................................................... 17 3.2 软件设计.................................................................................................. 19
3.2.1 A/D采样双通道流程....................................................................... 19 3.2.2 报警流程设计.................................................................................. 20
4 系统的仿真.......................................................................................................... 23
4.1 A/D转换的仿真 ..................................................................................... 24 4.2 滤波及报警算法调试 .......................................................................... 25 5 设计总结 .............................................................................................................. 27
5.1 实现目标与特点.................................................................................... 27 5.2 结论及不足 ............................................................................................. 28 致 谢........................................................................................................................ 29 参考文献 ................................................................................................................... 30 附 录1 .................................................................................................................... 31 附 录2 .................................................................................................................... 32
1
1 绪论
1.1 问题由来
随着社会的发展，人们对生活质量的要求越来越高，环境污染问题对人们的危害也越来越明显。烟雾有一定的社会性，可能诱发多种疾病，多个体健康危害极大，可以引起致癌，提高心﹑脑血管疾病的发病率，引起呼吸道疾病等多种危害。为了早期的发现和通报有害的气体，防止对环境的污染和人体得危害，保卫现代化建设，防止因有害烟雾而引起的中毒、污染等事故，造成严重的经济损失，甚至危害人的生命安全。
烟雾检测报警装置是能够检测环境中的烟雾浓度并具有报警功能的仪器。该报警装置是石油化学工业、有气体泄漏可能的生产工厂及家庭防火防爆必备的仪器。烟雾报警器属于《中华人民共和国强制检定的工作计量器具目录》中第46项，它归类于物理化学计量器具。《建筑设计防火规范》(GBJ16-87)第10.3.2条明确规定:“散发可燃烟雾、可燃蒸汽的甲类厂房和场所，应设置烟雾浓度检测报警装置”。2003年12月，国家执行新的烟雾探测器标准(GB 15322-2003)《可燃烟雾探测器》，2004年10月国家颁布《可燃烟雾检测报警器规程JJG693-2004》，研究新型、性能稳定、准确监测可燃性气体，并合乎国家相关规定的报警器具有极其重要得意义。公共场所的烟雾直接影响到人们的健康[1]。2011年5月1日卫生部公布修订后的《公共场所卫生管理条例实施细则》，其中新增加了“室内公共场所禁止吸烟”等规定。这是中国为兑现世界卫生组织控烟框架公约采取的最新举动。
目前我国烟雾报警器使用十分广阔，不仅可以及时检测工厂的气体，还可以让我们及早做好防患措施。现在有许多城市铺设了煤气管道，使用人口约达二亿人，煤气发生基地及中转站也达几千家。如果这些家用燃气和煤气基地及中转站的报警率按10% 计算，烟雾检测报警器的需求量就达2000万台以上。随着全社会对防火防爆及人身安全的重视程度的提高，这个数字会继续增长。因此，研究烟雾的检测方法与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