基于单片机的仓库防火报警系统设计本科毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的仓库防火报警系统设计本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/PRDG30P31/TXD11P30/RXD10U1AT89C51 图 2 AT89C51单片机 引脚图 AT89C51单片机主要的工作特性 [5]： （ 1）内含 4KB的 Flash存储器，擦写次数 1000次； （ 2）内含 128字节的 RAM； （ 3）具有 32根可编程 I/O线； （ 4）具有 2个 16位可编程定时器； （ 5）具有 5个中断源、 2级优先权的中断结构； （ 6）具有 1个全双工的可编程串行通信接口； 9 （ 7）具有 1个数据指针 DPTR； （ 8）两种低功耗工作模式，即空闲模式和掉电模 式； （ 9）具有可编程的 3级程序锁定位； （ 10） AT89C51的工作电源电压为 5（ 1+） V典型值为 5V； （ 11） AT89C51最高工作频率为 24MHZ。 传感器 介绍 为了能及时有效地发现火灾，必须做好关键的第一步，即火灾传感器的选择。 经过对火灾发展的过程分析，发现火灾一般有 3个阶段，即早期火灾的阴燃、中期温度上升阶段和后期发光爆炸阶段。 若火灾在阴燃阶段，会产生大量的烟、少量的热和很少量的光辐射；中期上升阶段宜采用温度传感器；如果火势进一步发展，就会产生很强的光辐射，此时宜采用感光传感器进行 监测 [6]。 其中烟雾传感器不仅可探测一般火情，对阴燃火的探测效果较好，主要用于火情早期各种燃烧的烟雾颗粒进行探测，这一点就弥补了温度传感器对阴燃火不敏感，响应速度慢以及不能区分是火灾的热还是环境或人为因素的热等缺点。 可以探知早期火灾烟雾中的可燃气体浓度，这样就大大降低了各种环境因素的干扰，提高了报警的可信度。 在仓库的火灾报警系统设计中只 探讨 早期 和中期 火灾的 报警系 统， 采用感烟、感温传感器相结合的方式。 MQ2烟雾传感器 基于单片机的仓库防火报警系统采用的是二氧化锡半导体气敏材料的传感器， 型号为 MQ2，这种传感器是 N型半导体表面离子式。 MQ2烟雾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锡 (SnO2)。 给传感器一个预热电源（五伏直流电源），但温度加热到 200~300℃ 温度时候，空气中的氧气被二氧化锡所吸附，氧气变成负离子吸附在表面，这样半导体中的电子就会减少，从而导电能力减弱，使电阻值增加。 是利用这一点把烟雾的浓度的信息转化成电信号， 当传感器所处环境中存在可燃气体时， 烟雾的浓度越大，电阻率就会变小电阻就减小 ， 导电率上升。 MQ－ 2烟雾传感器可检测出多种可燃性气体，尤其对液化气、 丙烷和氢气的灵敏度高，对天然气和其他可燃蒸汽的检测也很理想，是一款适合多种应用的低成本传感器 ,其显著的优点是在较宽的浓度范围内对可燃气体有良好的灵敏度 [6]。 MQ2烟雾传感器实物图及引脚图如图 3所示。 10 113366442255MQ2 图 3 MQ2 烟雾传感器实物图及引脚图 传感器的特性及主要技术指标： （ 1） MQ2型传感器的一般特点： ① MQ2型传感器对天然气、液化石油气等烟雾有很高的灵敏度，尤其对烷类烟雾更为敏感。 ② MQ2型传感器具有良好的重复性和长期的稳定性。 初始稳定 ,响应时间短，长时间工作性能好。 ③ MQ2型传感器具有良好的抗 干扰性，可准确排除有刺激性非可燃性烟雾的干扰信息，例如酒精和烟雾等。 ④ 电路设计电压范围宽， 24V 以下均可；加热电压 5177。 （ 2） MQ2型传感器的特性参数： ① 回路电压： (Vc) 5~24V。 ② 取样电阻： (RL) ~20K。 ③ 加热电压： (VH)5177。 ④ 加热功率： (P)约 750mW。 ⑤ 灵敏 度：以甲烷为例 R0(air)/RS (%CH4)＞ 5。 ⑥ 响应时间： Tres＜ 10秒。 ⑦ 恢复时间： Trec＜ 30秒。 （ 3）引脚说明： ① A1或 A2为输出的一端。 ② H为加热接线段。 ③ B1或 B2为输出另一端。 11 DS18B20 温度传感器 温度传感器使用数字温度传感器 DS18B20，它只有三个引脚，其精度可精确到，可进行环境温度的测量。 DS18B20 是美国 Dallas 公司生产的单总线数字温度传感器，可将温度信号直接转换成串行数字信号供微处理器处理，而且可在一条总线上挂接多个 DS18B20 芯片，构成多点温度检测系统无需任何外加硬件 [7]。 是将温度传感器和信号调理电路集成在一块芯片中，节省了外围硬件，应用非常方便。 DS18B20 温度传感器可提供 9～ 12 位温度读数，读取或写入 DS18B20 的信息仅需一根总线，总线本身可向所有挂接的 DS18B20 芯片提供电源，无需额外电源 [8]。 DS18B20 能实用很宽泛的电压，使用电压范围是 ~，可以测量的温度范围是 55℃ ～ +125℃ ，当温度在10℃ ～ +85℃ 的范围内它的精度为 177。 ℃。 DS18B20 的测温原理是利用温敏振荡器的频率随温度变化的关系，把温度信号直接转换为串行数字信号，通过内部计数器对受温度影响的振荡器周期的计数可实现温度测量。 DS18B20温度传感器引脚图如图 4所示 GND I/O VDD 图 4 DS18B20 温度传感器 DS18B20引脚说明 （ 1） DQ是数字信号的输出 /输入端； （ 2） GND是电源接地； （ 3） VDD 是芯片电源供电的输入端。 ADC0832 模数转换器 A/D 转换器的种类很多，就位数来分有 8 位、 10 位、 12 位、 16 位等。 位数越高，其分辨率也越高，但价格也越贵。 而就其结构而言，有单一的 A/D 转换器，有内含多路开关的 A/D 转换器。 基于单片机的仓库火灾报警系统设计选用的是 ADC0832 模数转换器。 ADC0832 为 8 位分辨率 A/D 转换芯片，其最高分辨可达 256 级，可以适应一般的模拟量转换要求。 其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在 0~5VDS18B20 1 2 3 12 之间。 芯片转换时间仅为 32μS，工作频率是 250KHZ。 有两个输入模拟量的通道，有两个数据的输出能够对数据进行校验，这样能把转换的数据误差率降低。 芯片的转换速度也比较快而且稳定。 独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。 通过 DI 数据输入端， 能够很方便的选择通道。 ADC0832 的引脚图如图 5 所示。 CSGNDCH1CH0Vcc/VEFCLKDODI 图 5 ADC0832 模数转换芯片引脚图 芯片接口说明 ： （ 1） CS：片选使能，低电平芯片使能 （ 2） CHO：模拟输入通道 0，或作为 IN+/使用 （ 3） CH1：模拟输入通道 1，或作为 IN+/使用 （ 4） GND：芯片参考零电位（地） （ 5） DI：数据信号输入，选择通道控制 （ 6） D0：数据信号输出，转换数据输出 （ 7） CLK：芯片时钟输入 （ 8） Vcc/REF：电源输入及参考电压输入（复用） 4 系统硬件设计 单片机最小系统 （ 1）晶振电路 晶振电路是给单片机工作提供时钟信号的，芯片内部有一个高增益的反相放大器用于形成内部的振荡器。 引脚 XTAL1 是这个放大器的输入端子， XTAL2 是这个放大器的输出 端子。 在片外的陶瓷谐振器或者是石英晶体作为反馈元件和放大器形成了一个自激振荡器。 AT89C51 晶振电路使用的是石英晶体，电容选择的是三十皮法。 （ 2）复位电路 复位电路的基本功能是：当系统得电的时候提供一个复位信号，当系统稳定的时候 13 在撤销复位信号。 单片的有两种复位方式，一种是手动按钮复位，另一种是上电复位，本设计的复位采用的是手动复位。 手动复位是在需要复位的时候按下按钮使复位端子加上高电平，复位电路中 S1 为手动复位开关，电容 C3 可避免高频谐波对电路的干扰。 AT89C51 单片机最小系统如图 6 所示。 R1220ΩS112MHzY2C310ufC233pC133pp00p02p04p06p11p14p15p20p21p22p23p24p25p26p27p33p34p36p37EA/VPP31X119X218RESET9RD/P3717WR/P3616P32/INT012P33/INT113P34/T014P35/T115P101P112P123P134P145P156P167P1。