第三章 烟雾检测报警器的硬件设计
烟雾报警器设计毕业论文
目录摘要 (1)1 前言 (1)1.1烟雾报警器的发展及现状 (1)1.2论文研究的目的及意义 (2)1.3论文内容 (2)2 基于C51单片机的烟雾报警的设计方案 (4)2.1任务分析 (4)2.2设计方案 (5)3系统硬件实现 (6)3.1主控电路设计 (6)3.2外围接口电路设计 (7)3.3总电路设计 (8)4 软件实现 (9)4.1编程KEIL环境介绍 (9)4.2程序流程 (10)5 调试 (11)5.1调试的步骤 (12)5.2调试过程中遇到的问题及解决方法 (13)参考文献 (14)致谢 (15)烟雾报警器摘要：火灾是指在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。
在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。
人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。
所以说人类使用火的历史与同火灾作斗争的历史是相伴相生的，人们在用火的同时，不断总结火灾发生的规律，尽可能地减少火灾及其对人类造成的危害。
火灾，几乎是和火的利用同时发生的，随着现代社会的不断发展，现代家庭用火、用电量正在逐年增加，火灾发生的频率越来越高，火灾不仅毁坏物质财产，造成社会秩序的混乱，还直接或间接危害生命，给人们的心灵造成极大的危害。
每年都有许多人被火灾夺去生命。
关键词：报警器、80C51、烟雾传感器1.前言火灾作术为一种在时空上失去控制的燃烧所引发的灾害，对人类生命财产和社会安全构成了极大的威胁。
由此引发的重大安全事故比皆是，所以人类一直也未停止过对它的研究。
火灾的发生和发展是一个非常复杂的非平稳过程，它除了自身的物理化学变化以外还会受到许多外界的千扰，火灾一旦产生便以接触式(物质流)和非接触式〔能量流)的形式向外释放能量。
接触式形式包括可燃气体、燃烧气体和烟雾、气溶胶等。
非接触式如声音、辐射等。
火灾探测技术就是利用敏感元件将火灾中出现的物理化学特征转换为另外一种易于处理的物理量。
各种探测器对应的火灾物理参量及探测器如图1-1所示。
烟雾检测报警器课程设计
摘 要随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。
传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。
因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。
为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对烟雾传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。
本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一烟雾监控系统。
本论文以电阻式烟雾传感器和单片机技术为核心并与其他电子技术相结合， 设计出一种技术水平较好的烟雾报警器。
其中选用MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器实现烟雾的检测，具有灵敏度高、响应快、抗干扰能力强等优点，而䠠 ??价格低廉，使用寿命长。
选用的STC12C5410AD单片机，其整合了A/D转换、硬件乘法器、硬件脉宽调制器等资源，具 有高速、低功耗、超强抗干扰等优点，是目前同类技术中性价比较高的产 品。
以STC12C5410AD单片机和MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器为核心设计的烟雾报警器可实现声光报警、故障自诊断、浓度显示、报警限设置、延时报警及与上位机串口通信等功能。
是一种结构简单、性能 稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾报警器。
具有一定的实用价值。
关键词：烟雾；报警器；STC12C5410；传感器目 录1绪论 (1)1.1 概述 (2)1.2 火灾报警器的发展趋势 (4)1.3 火灾报警器的现状及特点 (11)2 烟雾检测报警器的方案设计 (11)2. 1 烟雾检测报警器设计思路 (11)2. 2 烟雾传感器的选型 (12)2. 2.1 烟雾传感器介绍 (13)2. 2.2 烟雾传感器的选定 (14)2. 3 烟雾检测报警器整体设计方案 (15)2. 3.1 烟雾检测报警器工作原理 (15)2. 3.2 烟雾检测报警器的结构 (16)3 烟雾检测报警器的硬件设计 (17)3. 1单片机的选型 (17)3.1.1 单片机的选择 (17)3. 2 烟雾检测报警器硬件电路设计 (18)3. 2. 1 信号采集及前置放大电路 (19)3. 2. 2 声音报警电路 (20)………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………7 结论 (30)参考文献 (37)1 绪论1．1 概述火灾自动报警系统，一般由火灾探测器、区域报警噠 ?和集中报警器组成；也可以根据工程的要求同各种灭火设施和通讯装置联动，以形成中心控制系统。
基于单片机的远程烟雾报警系统的硬件电路设计
基于单片机的远程烟雾报警系统的硬件电路设计本文主要介绍一种基于单片机的远程烟雾报警系统的硬件电路设计。
此系统主要用于检测环境中是否存在有害烟雾气体，若检测到有害烟雾气体，则会通过网络发送报警信息给管理员，以便管理员及时采取措施。
1. 系统架构设计本系统采用基于单片机的设计架构，系统框图如下所示：烟雾传感器---> 微处理器--->以太网模块--->网络--->中央服务器--->管理员2. 烟雾传感器本系统采用烟雾传感器MQ-2来检测环境中的有害烟雾气体。
烟雾传感器MQ-2具有高灵敏度、低功耗等特点，可用于检测烟雾、甲烷、丙烷、液化石油气、氢气等气体。
烟雾传感器MQ-2的工作原理是：烟雾气体进入传感器后，与传感器内的薄膜发生反应，导致电阻值发生变化，通过压控电压源对电阻进行放大和滤波，获得传感器的输出信号。
3. 微处理器本系统采用STC89C52RC单片机作为主控芯片，STC89C52RC具有8位的数据总线、64KB 的闪存、2KB的RAM、21个I/O口等，可满足系统的需求。
单片机的主要功能是采集烟雾传感器的数据、处理数据并发送报警信息。
具体实现过程如下：（1）单片机采集烟雾传感器的数据，通过AD转换器将模拟信号转换为数字信号，以便进行处理。
（2）单片机对采集的数据进行处理，判定是否达到预设报警值，若达到预设报警值，则向以太网模块发送报警信息。
（3）单片机通过串口通信将采集的数据和报警信息发送给服务器，以便管理员及时得到报警信息。
4. 以太网模块本系统采用W5500以太网模块实现网络通信功能。
W5500是一种基于TCP/IP协议的高性能以太网通信芯片，具有高速传输、低功耗、易使用等优点。
以太网模块主要负责将单片机采集的数据和报警信息发送给中央服务器，并接收服务器返回的指令。
具体实现过程如下：（1）以太网模块向服务器发送UDP数据包，将采集的数据和报警信息封装在数据包中。
基于单片机的远程烟雾报警系统的硬件电路设计
基于单片机的远程烟雾报警系统的硬件电路设计概述：
远程烟雾报警系统是一种基于单片机的智能化安防系统，主要用于监测室内烟雾浓度，一旦浓度超过一定值，系统会自动报警并发送报警信息至指定的手机或电脑，以保护人们
的生命与财产安全。
本文介绍该系统的硬件电路设计。
电路原理：
该系统主要由烟雾传感器、单片机、LCD显示屏、蜂鸣器、无线模块等几个部分构成。
通过烟雾传感器采集室内烟雾浓度信息，单片机对采集的数据进行处理，并根据一定的算
法判断是否需要报警，如果需要则将报警信息通过无线模块发送至指定的手机或电脑。
LCD显示屏用于显示当前烟雾浓度值，同时也可以显示系统的状态信息。
蜂鸣器主要用于
发出报警声音，提醒人们及时逃离现场。
电路设计：
1.烟雾传感器模块：烟雾传感模块是本系统的核心部件之一，主要功能是监测室内烟
雾浓度，该模块直接通过单片机的模拟输入口接收传感器采集到的烟雾浓度值，并将其转
化为数字信号，通过单片机进行处理并显示在LCD屏幕上。
2.单片机模块：单片机模块是整个系统的控制中心，负责数据的采集、处理与存储，
并根据一定的算法判断是否需要报警，如果需要，则通过蜂鸣器进行报警，并将报警信息
通过无线模块发送至指定的手机或电脑。
3.LCD显示屏：LCD显示屏是用于显示当前烟雾浓度值与系统状态信息的设备，可实
时显示烟雾浓度值，并显示系统运行状态。
4.蜂鸣器模块：蜂鸣器模块主要负责向人们发出报警声音，提醒人们及时逃离现场。
5.无线模块：无线模块可以通过无线信号将报警信息发送至指定的手机或电脑，让人
们及时获得警报信息，以便采取有效的措施进行保护。
总结：。
烟雾报警系统的研究与设计毕业论文
烟雾报警系统的研究与设计毕业论文目录目录 (i)第一章前言 (1)1.1烟雾报警系统在国内的发展情况 (1)1.2烟雾报警系统的分类 (2)第二章方案设计和测量原理 (2)2.1引言 (2)2.2火灾探测器的选择 (2)2.2.1离子感烟探测器的工作原理 (5)第三章火灾烟雾报警控制器的设计 (5)3.1电源模块的设计 (5)3.1.1供电方式 (5)3.1.2稳压电源 (7)3.1.3不间断供电电路 (6)3.2主控模块设计 (7)3.2.1MCU的选择 (7)3.2.2LCD模块的接口电路 (8)第四章火灾烟雾报警系统的软件设计 (9)4.1火灾报警系统控制器软件设计 (9)4.2火灾烟雾报警系统通讯模块软件设计 (9)结论 (11)参考文献 (12)谢辞 (13)第一章绪论1.1烟雾报警系统在国内的发展情况我国火灾报警系统起步较发达国家晚几十年，从上世纪70年代我国才开始研制生产火灾报警系统产品。
进入80年代后，国内主要厂家也多是模仿国外产品，或是引进国外技术进行生产，没有真正意义上的核心技术，并且市场也刚刚开始发育。
火灾报警产品真正发展是在90年代以后，随着政府逐渐开放国门，国外企业开始大量进入中国消防市场，带来先进技术的同时也促进了市场的成熟。
这时期，我国生产火灾报警产品的企业也得到了快速发展，部分企业进行了合资生产、技术合作，取得了不菲的成绩，也造就了现今市场上许多有实力的商家，部分技术已接近或赶上了国际水平。
区域可以视为一栋楼或几层楼的范围，在区域报警系统中宜设置一台区域控制器，最多设置不应超过三台区域控制器。
集中报警控系统是由火灾探测器、手动火灾报警按钮、区域报警控制器、集中报警控制器等组成。
在集中报警系统中应设置一台集中报警控制器和两台以上的区域报警控制器。
集中报警控制器应设置专用值班室或消防值班室内，由专人看守。
控制中心报警系统是由火灾探测器、手动火灾报警按钮、区域报警控制器、集中报警控制器、消防控制设备等组成。
烟雾报警器设计论文（1）
摘要本设计是基于传感器和单片机作为烟雾报警器设计的核心器件，配合其它器件即可实现声光报警功能的一套烟雾探测提醒产品。
它可以实现对空气中烟雾粒子浓度进行实时检测，一旦检测到有人吸烟，则会在第一时间给吸烟者发出最为有效的语音警示。
设计中单片机选用STC89C52作为控制器件，传感器选用MQ-7型气体传感器实现对烟雾的检测。
烟雾报警器主要由烟雾信号采集及前置放大电路、模数转换电路、单片机控制电路、显示电路、声光报警电路和安全保护电路构成，设计合理、简单易懂、价格低廉，使单片机在烟雾报警系统的控制中得到充分应用，具有一定的实用价值。
论文主要针对烟雾报警系统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：气体传感器MQ-2；火灾报警；单片机；智能控制AbstractAlong with the modern home with fire, electricity consumption increases, the frequency of home fires is getting higher and higher. Smoke detectors have also been widelyused in various occasions.Wireless multifunctional fire alarm in the paper uses STC89C51 as the core controller,the realization of the basic functions of the gas sensor MQ-2, ADC0809 converter etc..Through these sensors and chips, when environmental smoke concentration or combustible gas concentration changes the system sends out corresponding light alarm signal and the sound alarm signal, in order to achieve smoke alarm, when the smoke reaches a certain range, the system can also drive the relay, the relay can drive a load, such as a ventilation fan, alarm signal lamp, fire hydrant water tap switchetc.. Implementation of intelligent alarm control.Key words: MQ-2 gas sensor; fire alarm; MCU; intelligent control目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 课题的研究背景 (1)1.2 课题的研究目的与意义 (2)1.3 烟雾报警器的发展与现状 (3)1.4课题的研究内容 (4)第二章烟雾报警器的总体方案设计 (5)2.3 系统的组成及方案设计 (6)3.1 主控电路 (7)3.2 烟雾探测电路的设计 (11)3.2.1MQ-2介绍 (11)3.2.2ADC0809介绍 (13)3.3 数码管显示电路设计 (15)3.4 声光报警提示电路 (16)3.4.1灯光提示电路 (16)3.4.2声音报警电路 (17)3.5 按键电路 (18)第四章系统的软件设计 (20)4．1系统程序流程图 (20)第五章烟雾报警器的测试结果及结论 (21)5.1 调试 (21)5.2 结论 (21)作品总结 (23)参考文献 (24)第 I 条附录一系统电路图 (25)附录二 Proteus仿真图 (26)附录三实物图 (27)附录四实物仿真图 (28)附录五系统程序 (29)第一章绪论1.1 课题的研究背景根据联合国卫生组织（WHO）数据显示，烟草流行是这个世界迄今所面临的最大公共卫生威胁之一，每年使近600万人失去生命，其中有500多万人缘于直接使用烟草，有60多万人属于接触二手烟雾的非吸烟者。
烟雾报警器毕业设计
图2-2 MQ-5半导体气体烟雾传感器结构二氧化锡(SnO2)半导体气敏元件特点:(1) SnO2材料的物理、化学稳定性较好，与其他类型气敏元件相比，SnO2气敏元件寿命长、稳定性好、耐腐蚀性强。
(2) SnO2气敏元件对气体检测是可逆的，而且吸附、脱离时间短，可连续长时间使用。
(3) SnO2气敏元件结构简单，成本低，可靠行较高，机械性能良好。
MQ-5气敏元件的结构和外形如图2-3所示，由微型AL2O3瓷管、SnO2敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。
封装好的气敏元件有6只针状管脚，其中４个用于信号取出，2个用于提供加热电流。
MQ-5半导体气体烟雾传感器适用于天然气、煤气、氢气、烷类气体、汽油、煤油、乙炔、氨气、烟雾等的检测，对可燃性气体的（CH4、C4H10、H2等）的检测很理想。
这种传感器在较宽的浓度围对可燃气体有良好的灵敏度，能够检测多种可燃性气体，十分适合应用在家庭的气体泄漏报警器中。
是一款便携式气体检测器，非常适合多种应用的低成本传感器。
其技术指标表2-2。
(2) 片振荡器：振荡频率0~24MHz。
(3) 4KB片Flash ROM,片数据存储器寻址围64KB。
(4) 128B片RAM，片数据存储器寻址围64KB。
(5) 21个专用存储器。
(6) 4个8位并行I/O接口：P0、P1、P2、P3。
(7) 1个全双工串行接口。
(8) 2个16位定时／计数器。
(9) 5个中断源，可编为两个优先级。
(10)111条指令，含乘、除法各1条。
(11)单总线结构。
(12)单一+5V电源。
3.引脚及功能AT89C51单片机有40个引脚，如图2-4所示。
根据功能不同，40个引脚可分为四类。
图2-4 AT89C51芯片引脚图（1）电源引脚图2-5 单片机AT89C51中断系统部结构图单片机的五个中断源可分为三类：外部中断（2个）、定时中断（2个）和串行中断（1个）。
烟雾检测报警器的方案设计
烟雾检测报警器的方案设计烟雾检测报警器设计思路烟雾检测报警器是能够检测环境中的烟雾浓度，并具有报警功能的仪器，仪器的最基本组成部分应包括：烟雾信号采集电路、模数转换电路、单片机控制电路[2]。
烟雾信号采集电路一般由烟雾传感器和模拟放大电路组成，将烟雾信号转化为模拟的电信号。
模数转换电路将从烟雾检测电路送出的模拟信号转换成单片机可识别的数字信号后送入单片机。
单片机对该数字信号进行滤波处理，并对处理后的数据进行分析，是否大于或等于某个预设值(也就是报警限)，如果大于则启动报警电路发出报警声音，反之则为正常状态。
为方便检测与监控，使仪器测试人员及用户能够直观地观察到环境中的可燃烟雾浓度值，可将浓度值送到显示屏中。
方便调节报警限，可以加入按键。
为使报警装置更加完善，可以在声音报警基础上，加入光闪报警，变化的光信号可以引起用户注意，弥补嘈杂环境中声音报警的局限。
以上是根据报警器应具备的功能，提出的整体设计思路。
烟雾传感器及单片机是可燃烟雾检测报警器的两大核心，根据报警器功能的需要，选择合适、精确、经济的烟雾传感器及单片机芯片是至关重要的。
烟雾传感器的选型烟雾传感器属于气敏传感器，是气—电变换器，它将可燃性气体在空气中的含量（即浓度）转化成电压或者电流信号。
通过A/D转换电路将模拟量转换成数字量后送到单片机完成数据处理，浓度处理及报警控制等工作。
传感器作为烟雾检测报警器信号采集部分，是仪表核心组成部分之一。
由此可见，传感器的选型是非常重要的。
烟雾传感器介绍烟雾传感器的分类烟雾传感器种类非常繁多。
从检测原理上可以分为三大类：利用物理化学性质的烟雾传感器：如半导体烟雾传感器，接触燃烧传感器等。
利用物理性质的烟雾传感器：如热导烟雾传感器，光干涉烟雾传感器，红外传感器等。
利用化学性质的烟雾传感器：电流型烟雾传感器，电势气体烟雾传感器等。
烟雾传感器应满足的基本条件：一个传感器可以是单功能的，也可以是多功能的；可以是单一的实体，也可以是由多个不同功能的传感器组成的阵列。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
烟雾检测报警器的硬件设计
3.1声音报警电路
声音报警电路图如图所示。
报警装置采用无源压电式KM3712x型蜂鸣器，较一般的蜂鸣器体积大，声音响亮，适用于报警器的报警声音源。
当单片机AT89S52的P1.0脚置1时，三极管Q1导通，蜂鸣器报警。
本报警器采用单片机P3.0功能，如果烟雾浓度达到报警限，单片机控制P1.0(PWM)口输出占空比一定的脉冲，报警时蜂鸣器会发报警的声音。
声音报警电路图
3.2.数码管显示电路
报警器浓度显示采用共阳数码管。
显示浓度级别和2位温度.数码管实际上由7发光管组成8字形构成的.如图其接口电路是把所有显示器的8个笔画段a-h同名端连在一起，而每个显示器的公共极是各自独立的受I/O线控制。
控制端接在P2.7，字段则分别接在P0.0-P0.7口。
其主要技术参数如下：
模块工作电压：2.7~5.5V
工作电流：80ma,每段10ma
字高：11.4mm环境相对湿度：<85％视角：6:00
工作温度：-10~+50°C
显示方式：反射式正显示存储温度：-20～+60°C
接口方式：8线并行接口
数码管结构图
3.3状态指示灯及控制键电路
状态指示灯及控制键电路图如图所示。
单片机AT89S52的
P2.3、P2.4，控制输出的状态指示灯。
绿灯常亮表示正常状态，环境中可燃烟雾浓度极低。
红灯闪亮表示环境中烟雾浓度和温度超过报警限值，提醒用户尽快作相应安全措施。
当烟雾浓度超过报警限，报警器发出鸣叫，用户到达现场，可按下按键停止报警器鸣叫。
若过一点时间浓度仍超出报警限，报警器会再次鸣叫提醒用户。
状态指示灯电路图
控制按键连接示意
传感器
当传感器与烟雾接触时，
MQ-2 AD0832
单片机的最小系统。