基于单片机的火灾报警器(毕业设计论文)(编辑修改稿)

基于单片机的火灾报警器(毕业设计论文)(编辑修改稿)内容摘要：

录 2 程 序 ............................................................................................................... 20 西北民族大学本科毕业设计 第 1 页 共 28 页 第一章 前言 课题设计研究的背景 近年来随着社会的发展，电器设备逐步进入家庭，火灾安全隐患也随之而来。 有时因为人们平时生活中的不细心或者购买了劣质家电，而埋下的火灾安全隐患随时威胁着人们的生命财产安全。 为了有效减少火灾事故的发生，我们就必须要对环境进行实时的监测，及时了解环境动态。 采用先进的火灾检测系统，密切监测环境中的烟雾浓度和温度，提早发现火灾安全隐患。 采取有效防护措施，尽量避免事故的发生，才可以有效确保人们的人身安全和财产安全。 课题设计研究的目的和意义 生活中因 为一些人缺乏火灾安全防范意识而引发火灾，火灾发生后不能在第一时间知道情况，最后酿成事故让原本幸福美满的家庭瞬间毁于一旦。 因为一旦发生家庭火灾，处置不当没有及时报警，这些都会造成人员伤亡 [1]。 由此可见 ,让人们学习火灾安全常识，了解家庭火灾的主要起因已经是一个迫切的工作了。 提前做好预防火灾的工作，做到未雨绸缪。 但百密一疏，再好的防范工作都不可能完全杜绝火灾发生，只有利用火灾报警器才可以最大程度的减少因火灾带来的损失或火灾事故发生的概率。 在整个神州大地上 ，几乎每一天都有家庭火灾发生，因此每一个家庭都应该在平 时做好防火工作。 如果每个人都能根据自家的实际情况，提前采取切实可行的防火措施，一些因火灾引发的悲剧是完全可以避免的。 火灾报警器可以在火灾发生的第一时间通过声光报警和远程报警通报给家庭主人和消防单位，让人们有更多的时间来处理火灾，这对于减少因火灾给人们的损失和生命安全威胁具有极其重要的意义。 课题设计研究的主要内容 本设计是用 STC89C52 作为控制核心，它控制一个信号采集模块和报警模块构成了一个火灾报警器。 系统主要工作流程为：首先通过传感器获取环境中的温度信息和烟雾信息，收集信息完毕后送入 AD 芯片进行 AD 转换。 转换后得到的数字信号并通过单片机进行判断，并且同时在 LCD1602 液晶屏上显示出来 [2]。 如果判断到环境中信息超过报警临界值则触发报警模块报警，否则继续检测。 在遇到突发情况使环境烟雾浓西北民族大学本科毕业设计 第 2 页 共 28 页 度或温度瞬间升高触发报警，在不需要人为处理的情况下，带环境温度和烟雾浓度都处于正常状态下时自动取消报警。 课题设计研究进度计划 ： 查找资料、搜集相关素材 ：完成需求分析 ： 完成概要设计 ：完成详细设计 ： 完成编码 ：完成报警器组装 ： 完成软件测试 ：整理资料、撰写设计报告 ： 完善 设计报告 本章小结 火灾带来的危害已经让人们意识到提前预防和早期报警的重要性了。 提前预防是要人们在平时的生活中学习 好火灾安全常识，做好火灾安全防范工作。 但是百密一疏再好的防范工作都不可能完全避免火灾发生，防范工作只能降低火灾发生的概率。 要想在火灾中减少危害降低损失，就需要火灾报警器在火灾发生的早期发出报警。 在火灾发生时就把它扑灭，从而保障人们的生命财产安全。 西北民族大学本科毕业设计 第 3 页 共 28 页 第二章 设计功能指标要求 主要功能要求：（ 1）报警器能适应多种环境工作，它可以根据不同的环境自由设定报警临界值。 （ 2）报警器能对所处环境的温度和烟雾浓度进行实时检测并将其显示在液晶屏 上。 （ 3）报警器能够在发生火灾时实现手动报警和系统误报时手动取消报警。 （ 4）报警器在发出报警时可以同时实现声音报警，灯光报警，远程报警。 （ 5）在远程报警GSM 模块中可设定两个报警电话号码并能随意更改号码。 （ 6）报警器能在一些特殊情况下触发报警后，待环境恢复正常时自动取消报警。 西北民族大学本科毕业设计 第 4 页 共 28 页 第三章 设计方案 基本设计思路 报警器由单片机、报警模块、显示模块、信号采集模块四部分构成硬件系统 [4]。 单片机作 为控制核心，各模块的控制信息也都存储于单片机中。 系统通过温度传感器和烟雾传感器采集环境中的温度和烟雾浓度，然后把采集到的模拟信号送入 AD 芯片中进行模数转换，将转换得到的数据送入单片机中进行判决，如果低于设定的报警临界值则不产生报警继续检测，如果超过报警临界值则驱动声光报警模块产生声光报警[3]。 报警的同时将报警情况通过 GSM 模块发送到手机终端上。 整体方案概述 火灾报警器是可以同时对环境中的烟雾浓度和温度进行检测，把检测到的信息处理后实时显示，并能实现声光报警功能的系统。 该报警系统的组成 部分包括：信号采集模块、 AD 转换模块、单片机、报警模块 [4]（声光报警和远程报警）等。 报警器是用延时的工作方式。 选用 MQ2 烟雾传感器和 18B20 温度传感器构成信号采集模块、蜂鸣器，报警指示灯和 GSM 模块构成了报警模块、再用单片机配合辅助电路就构成了火灾报警系统 [5]，报警器检测得到相关数据通过 1602 液晶屏显示出来。 按照设计的要求来看该设计又包含如下结构，电路框图如下所示： 图 31 总体设计框图 处理器用了 51 系列的单片机 STC89C52。 整 个系统的控制工作是在单片机调用相关软件来完成的。 传感器把检测到模拟信号，送入 AD 芯片进行 AD 转换。 在单片机内调用相应程序对送入的信号做出判决如果超标则驱动报警模块报警 [6]，否则继续检西北民族大学本科毕业设计 第 5 页 共 28 页 测。 关键硬件及电路设计方案介绍 STC89C52 单片机 STC89C52 是一种能处理 8 位，带有 8K 的可编程 Flash 存储器的高性能低功的耗控制器 [7]。 它和工业中的 80C51 产品指令和引脚都是完全兼容的。 在单片机芯片中，有灵巧的 8 位 CPU 与可以在系统编程 Flash[8]。 STC89C52 具有以下功能标准： RAM大小为 256 字节， 32 位 I/O 口线。 STC89C52 可下降到 0Hz 静态逻辑操作。 MQ2 烟雾传感器 MQ2 传感器的工作原理则是通过电路把电导率做出相应的变换而得到烟雾浓度相对应的信号输出 [9]。 该传感器具有以下优点：灵敏度高、抗干扰能力强、电导率变化大、响应和恢复用时较短、输出信号大、寿命长和工作状态稳定 [10]等。 这种传感器凭借其优越的性能在市面上得到了广泛的应用。 18B20 温度传感器 DS18B20 作为 温度传感器。 DS18B20 的数字温度输出通过一条总线输出，降低了传感器的安装复杂程度，能让多个 DS18B20 很容易的组成传感器网络，为整个检测系统的建立和组合提高了可行性 [11]。 它在检测精度、转换时间、传输距离、分辨率等都要比其它温度传感器有的优势大 [12]。 因为它的制造工艺简单，使其生产成本低。 ADC0832 芯片 ADC0832 芯片是 8 位分辨率，采用双通道 A/D 转换；输入输出电平与 TTL/CMOS相兼容； 工作频率为 250KHZ，转换时间为 32μ S；一般功耗仅为 15mW； 8P、 14P—DIP（双列直插）、 PICC 多种封装 [13]。 它的最高分辨可以达到 256 级能够用于一些简单的模数转换。 芯片电压一般在 0V5V 之间。 芯片转换时间是 32μ S。 具备双数据输出能够作为 数据校验 ，从而降低数据误差。 转换速度快且稳定性好，独立使能输入[14]。 西北民族大学本科毕业设计 第 6 页 共 28 页 GSM模块 TC35 是一款双频 900/1800MHZ 高度集成的 GSM 模块。 单电源 ～ 发射功率为 2W （ GSM900MHz Class 4） 1W （ DCS1800MHz Class 1）。 工作温度一般在 20176。 C to +55176。 C 储存温度一般在 30176。 C to +85176。 C[15]。 通话 模式下的工作电流损耗 是300mA 、空闲模式下的工作电流损耗是 .5mA (最大值 )，省电模式下的工作电流损耗 : 100μ A (最大值 )）。 本章小结 报警器是用信号采集模块采集数据送入单片机进行判决是否该驱动报警模块发出报警，如果判决产生报警单片机同时调用相关程序驱动 GSM 模块产生远程报警。 由于报警器是由几个模块构成，设计时要注意不同模块间的兼容问提，充分了解各模块的参数及其他特性。