基于单片机的烟雾报警系统设计

基于单片机的烟雾报警系统设计内容摘要：

P2（ P21P28）：双向 I/O 线（ 8），名称：接。 P3（ P10P17）：双向 I/O 线（ 8），名称：接。 作频率为 35Mhz， 6T/12T 可以选。 图 21 STC89C52 芯片引脚图 STC89C52 的应用 STC89C52 芯片 以及所需的必要的模块 就会组成 最小的系统 ,电源、时钟和复华东交通大学理工学院毕业 设计 5 位可以 为 STC89C52 芯片就是典型的最小系统，并 是在正常操作条件 下。 电源和时钟电路进行必要的条件下能够运行 STC89C52 单片机的核心部分，系统应用设计的最小系统，通过扩展存储器、 A/D 转换等，使 STC89C52 单片机来完成更复杂的功能 任务。 ROM/ EPROM 是 STC89C52 单片机芯片 的一种内存 ,芯片 在构成 最小系统 时，优点是单一 、 靠得住。 只要是组成了 最小系统 ,那么模 块中就包含 时钟电路和复位电路 ,结构如图 22 所示。 图 22 最小 的 系统原理框图 时钟电路 STC89C52 单片机 有 内部时钟 和 外部时钟。 前者 如图 23 所示。 内部振荡电路 ,在 STC89C52 单片机只有 XTAL1(P18)、 XTAL2(P19)和 外部石英晶体 (晶体 )组成的自激振荡器和一个单一的内部产生的时钟信号。 图在这两个电容的作用是稳定频率和启动得更快 ,电容值范围内 ,5 至 30 pf 典型值为 30 pf。 晶粒大小的半胱氨酸振荡频率的振动之间的选择 至 12 MHZ,典型值是 12 MHZ。 Y111 .059 2M H zC230pFC330pF1819 图 23 STC89C52 内部 的 时钟电路 复位电路 当高 电导入 STC89C52 单片机 的 RST 端 口 后 ,这时 单片机 在内部 会 不断进 行复位 的工作 (单片机循环复位状态 ，说明 RST 端 口继续 通 高电平 ) 外部复位电路的电容器充电和放电 其 Vcc 上升时间不超 出 1 毫秒 ，那么为 最S T C 8 9 C 5 2单 片 机时 钟 电 路I / O复 位 电 路徐福 _基于 单片机 的烟雾 报警系统设计 简单自动上电复位。 重新开始有两种，一是上电，二是手动复位按钮。 这个设计是使用 第二种。 后者 将是一个两层的方法和脉冲方式。 RST(P9)重置的端 口 和 Vcc 插入。 R110kC110uFS4V C C9 图 24 STC89C52 单片机 复位电路 STC89C52 中断的技术 实时监控和控制 中都运用了 中断技术 ,相符 的服务请求 是要靠 单片机 才 可以提出请求 随 时 反 应中断源 ,并 要求 快速 的做出 反应 ,实 时 服务。 这 里的片内中断完成 是通过中断系统 的相关 芯片 来实现的，最终传送到 中断请求源 ,如果中断请求允许 ,单片机将 立即停止 当前 所有正在 执行 的任务 ,切换到中断服务程序服务请求处理中断。 在 中断服务处理程序 的任务 处理完成后 ,再次 跳 回到断点 的 主程序 相续 运 作 中断 前所暂停的工作。 图 25 为系统中断过程。 图 25 系统中断过程 如果没有中断系统控制 ,STC89C52 单片机可以浪费在查询是否 有新的服务请求查询操作的时机。 STC89C52 单片机 没有 中断技术在查询现象 时 ,它的 实时性能和 工作效率 都会提高。 华东交通大学理工学院毕业 设计 7 MQ2 传感器 的特性与结构 MQ2 型气体传感器用于气 体 作为城市天然气的主要成分 ,其他 气 体 和液化石油气的测量 ,它具有较强的抗干扰能力。 MQ2型气体传感器具有以下特点： （ 1）广泛的探测范围。 （ 2）简单的驱动电路。 （ 3）敏感烧结体是在烧结半导体条件下构成的， 具有稳定的 R（阻抗在空气中）电阻，以确保长期工作的稳定性。 （ 4) 功耗控制在 左右的单项电源供电。 （ 5) 对极高 的灵敏度与信噪比要求才能测试气体。 MQ2 型气体传感器元件具有两种类型。 MQ2A 型适用于天然气，煤气，液化石油气，丙烷和丁烷和氢气； MQ2 型则适用于烟雾现场的有害气体。 该装置的灵敏度： S = RO / RX 是 10 到 30。 QM 系列的值约在 8 左右。 RX是在 %的丁烷浓度值 QM 系列阻抗。 电路如图 26 所示： 器件主要的参数如下 : （ 1）响应时间是： Tr≤ 10s （ 2）恢复时间是： Tn≤ 60s （ 3）加热电压是： V﹢ =5+ （ 4）加热功率是：约 （ 5）抗干扰能力：在浓度 R85%RH 时 ,丁烷浓度 R=%，正常的范围是在 10℃到 +40℃温度下，别的就会出现误报的情况。 （ 6）工作环境：正常温度范围是 10℃到 +50℃，则湿度不小于 85%的相对湿度 图 26 MQ2 的结构图 图 27 图，底座是用耐高温酚醛塑料， 脚是 镀镍铜线，盖为双层 密 纹不锈钢网，强度和较高的抗爆炸能力。 徐福 _基于 单片机 的烟雾 报警系统设计 图 27 MQ2 型元件外形的结构图 MQ2 气体传感器元素的结构和外观如图 26 所示如图 27 所示 ,氧化铝陶瓷管的 微型 ,SnO2 的敏感层 ,测量电极 和 敏感元件 组成在一起后在一定条件下形成了 加热器 ，外形是 将其 锁 定 在塑料或不锈钢腔体内 ,供给 必要的工作条件 下 加热的 气体传感器。 只有 6 引脚 封装气体敏感元件管脚 ,其中四个信号 ,l 两个 加热电流。 ADC0809 引脚作用与工作原理 ADC0809 共有 28 个管脚端口，如图 28 所示。 下面对芯片各管脚的功能进行介绍。 IN0IN7： 8 路模拟量的输入端。 D0D7： 8 位数字量的输出端。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3 位地址的输入线， 一路通过 8 个模拟在选定的输入。 ALE：输入，地址锁存允许信号，接高电平。 START： A/D 转换启动脉冲，入口，导正脉冲时（ =100ns 宽）操作（脉冲上升沿是 ADC0809 复位，下降沿则 A/D 转换）。 EOC： A/D 转换结束信号，出口，不能工作时有高电平（低电平有用）。 OE： 数据输出 的允许信号，入口，接高电量有效。 如果 A / D 在输入端的转换，高 电 平的 端 口，三态门在输出端将被打开，然后有数字输出。 CLK： 输入时钟脉冲。 时钟频率不超过 640kHz。 REF（ +）、 REF（ ）：基准电压。 Vcc：电源，单 一 +5V。 GND：地。 华东交通大学理工学院毕业 设计 9 图 ADC0809 芯片的引脚图 工作原理：首先是进入一个 3 位地址 ,使 ALE= 1,地址在地址锁存器。 解码地址选通 8 模拟比较器的输入。 开始逐次逼近寄存器将被重置。 后下降沿将 A/D转换 ,完成 A/D 转换，转换到一个很高的水平，表明， A / D 转换的结果数据存储在锁存器，信号可以被打断。 如果 OE 输入高电平，输出三态门开启，将数字输出到数据总线。 ADC0809 的应用 STC89C52 单片机 接收 A/D 转换传 输 的数据 进行 处理。 数据传输的关键问题是如何确认完成 A/D 转换 ,因为只有确认完成 ,才 可以传 输。 则可采用下面三种方式： （ 1）定时传送方式 A/D 转换时间可以作为一个技术指标和固定。 如 A/D 转换时间 （ T=6 MHZ 的MCS 51 单片机 64 个 机器的周期 ）， T=128us。 可以设计延迟子程序、 A/D 转换 ， 可以调用该子程序 出发 ,延迟时间 ,已经 完成转换 ,最后将 是数据传输。 （ 2）查询方式 A/D 转换 会体现出来 转换完成状态信号 ,如 ADC0809 芯片端。 因此可用于查询、测试 EOC 的意义 ,是否可以确认传输完成 ,然后传输数据。 （ 3） 中断方式 中断请求信号 ,传输数据的干扰 ，两者都是靠 显示转换的状态信号 (EOC)运用实现的。 是否使用上面的哪 中方式 ,只要确保转换后 ,通过指令数据传输。 STC89C52单片机 首先 发送出地址和有效信号。 此后有 OE 有效信号 和 数据的转换数据总徐福 _基于 单片机 的烟雾 报警系统设计 线。 本章小结 主要讲解了 STC89C52 单片机、 MQ2 气体敏感元件和 ADC0809 芯片的相关知识，分别阐述了芯片的参数、引脚 作用、结构和功能运用等，以及了解各芯片的一些应用和各芯片的管脚所对应的功能分析。 华东交通大学理工学院毕业 设计 11 3 系统需求分析 系统背景 烟雾报警系统可以发现人们并不容易找到早期火灾的特点 ,可以减少生命和财产损失降到最低。 燃烧 是有 物质分解 为许多气体的 ,而在燃烧的过程中会 释放大量的有毒气体 ,会导致人们在无意就 中毒 ,无法 安全离开现场 ,在这样的特殊情况下人类设计出 烟雾报警系统 ，它 可以监测气体浓度的 突 变 ,来提醒 人们 现场 气体浓度 的数值 ,通知人及时疏散 ，不会带来生命安全和经济损失。 在许多城市消防系统单元和报警有烟雾报警系统，消防 控制中心通过城市消防联网，及时将报警信息发送到一个中央消防报警，城市火灾报警中心会自动找到 烟雾 ，并设置消防道路地图，使消防队员迅速 到 烟气 现场。 烟雾报警系统可以实时监控和准确的了解现场 火灾报警 情况 ,防止和减少火灾 给生活带来灾 害 ,保护我们 周围环境 安全和 物质 安全 以及经济损失 的重要性 ,这样对 经济和社会效益 都有提高。 在国内，消防 才 必须 配备烟雾报警 系统 和在个别的公共场合才配备这样的系统。 在国外， 就大不一样了， 别墅 、 小场合酒店 、 宾馆 、 民居 等都配备有。 则在国外的运用广泛。 系统用户需求 烟雾报警系统用户需求可以 从下面几个角度分析： （ 1）准确探测，就是准确探测到现场浓度的变化情况，来探测火灾情况。 （ 2）实时监控，指让用户在任意的时间段里能够监控烟雾的情况，能够长时间的正常工作。 （ 3）准确判断，就是能够对现场的火灾能否准确的进行判断。 （ 4）实时报警，是指在发现火情时能够进行报警，并及时的提醒用户对现场火灾情况以及及时进行处理。 （ 5）经济实惠，该设计的体积小，结构简单，在生活中也便于安装，器件的成本也便宜。 徐福 _基于 单片机 的烟雾 报警系统设计 系统功能需求 烟雾浓度报警功能，能对现场的烟雾浓度的变化报警；光报警功能，在浓度探测功能不能 测量时，利用的报警功能；按键报警功能，如果相关工作人员预测有灾害问题，可以直接用按键报警。 浓度报警功能：当 STC89C52 单片机接收到超过设定的气体浓度信号时 ,输出脚的蜂鸣器输出高电量 ,三极管 Q1 接通，蜂鸣器开始工作，蜂鸣器发出报警。 这里三极管 Q1 是作开关使用，从而 NPN 三极管基极的低电量会使三极管饱和通电，使蜂鸣器 BELL 发声报警； 当基础高使晶体管停止导通，蜂鸣器不响。 当烟雾的浓度超过报警阈值警报 ,会 提醒用户在现场 有突变浓度 ,后 按下这按钮就可停止报警 声。 如果一段时间后仍然浓度超过报警阈值 ,报警 提示音 再次 提醒用户。 光报报警功能：当系统在控制输出的状态指示灯里。 指示灯闪烁，可燃烟雾浓度超过周围环境中浓度设定的报警值时，专业人员尽快制定相应的措施，防止可燃浓度的变异程度，导致不可逆的情况。 按键报警功能：当在发现某处烟雾气体情况时，可以按下警报按键报警，提醒人们注意安全，不要靠近现场。 STC89C52 单片机通过探测的报警按键所连接。