火灾烟雾报警器的设计说明

本科生毕业设计题目（中文）：火灾报警器的设计系部：信息工程与科学系专业年级：指导教师：职称：副教授目录第1章绪论 (1)1.1设计概况 (1)1.1.1设计背景 (1)1.1.2 烟雾报警器的国外现状 (1)1.1.3 烟雾报警器的发展趋势 (2)1.2 设计任务分析 (3)第2章总体方案设计 (4)2.1 烟雾检测传感器选型 (4)2.2.1 烟雾传感器的介绍 (5)2.2.2 MQ-2半导体气体烟雾传感器 (8)2.2 单片机选型 (9)2.2.1 STC89C52单片机简介 (10)2.2.2 单片机的引脚功能描述 (10)2.3 温度采集模块 (12)2.3.1 DS18B20简介 (12)第3章系统的硬件电路 (17)3.1 单片机最小系统 (17)3.2 单片机的时钟电路与复位电路设计 (17)3.3 烟雾检测AD采集电路 (18)3.4 显示模块 (19)3.5 声音报警电路 (19)3.6 按键控制电路 (20)3.7 电源模块 (20)3.8 温度传感器(DS18B20)电路 (21)第4章系统软件的设计 (22)4.1 系统主程序设计及流程图 (22)4.3 MQ-2烟雾传感器子程序流程图 (23)4.4 按键子程序流程图 (24)4.5 报警子流程图 (25)第5章调试 (26)5.1 硬件调试 (26)5.2 软件调试 (26)总结 (27)致 (28)参考文献 (29)附录 (30)附件一：总体原理图设计 (30)附件二：程序 (30)火灾烟雾报警器的设计摘要：从古到今，防火工作一直都很重要，尤其是随着家庭用电量的急剧增加，有必要研制一种结构简单、经济实用的家庭烟雾报警器以适应需求。

本设计以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的功能。

在本设计中，单片机选用STC89C52作为核心控制器件，传感器选用MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器和DS18B20温度传感器。

该火灾烟雾报警器设计合理、简单易懂、易于操作，使单片机在烟雾报警系统的控制中得到充分应用，具有很大的使用价值。

在论文中，详细介绍了烟雾报警系统中的各个组成部分及功能，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分析和讲解。

关键字：烟雾报警器 STC89C52 MQ-2 DS18B20The design of fire smoke alarmAbstract：To fire prevention work has always been very important, especially with the rapid increase of family power consumption, it is necessary to develop a simple structure, economical and practical family smoke alarm to adapt to the demand. This design by sensor and single chip microcomputer as core components of smoke alarm design, sound and light alarm function can be realized in combination with other device. In this design, micro controller STC89C52 chosen as the core control device, sensor selection of MQ - 2 type semiconductor gas sensitive element smoke sensors and DS18B20 temperature sensor. The design of fire smoke alarm is rational, simple, easy to operate, make SCM are fully applied in the smoke alarm system control, are of great use value. In the thesis, detailed introduces the various components of the smoke alarm system and function, and the main control circuit and the interface between the peripheral circuit connection mode, as well as the system software design are analyzed and explained.Key words: smoke alarm STC89C52 MQ - 2 DS18B20第1章绪论1.1设计概况1.1.1设计背景现代社会的高速发展，使得人们在日常生活和工业生产中对于火灾的防越来越重要。

火灾，就是失去控制的燃烧所引发的灾害。

它对人类生命财产和社会安全构成了极大的威胁。

为了更早地发现和通报火灾，减少火灾危害，保护人身和财产安全，火灾探测器的研究和设计越来越显得重要。

单片机及烟雾传感器是本设计的两大核心。

单片机好比一个桥梁，联系着传感器和报警电路设备。

近几年来，单片机已逐步深入应用到生产及人们生活的各个方面。

单片机是器件级计算机系统，实际上它是一个微控制器或微处理器。

由于它功能齐全，体积小，成本低，因此它可以应用到所有电子系统中。

同样，它也可以广泛应用于报警技术领域，使各类报警装置的功能更加完善，可靠性大大提高，以满足社会发展的需要。

而传感器作为信息技术系统的“感官”器件，如果没有“感官”感受信息，或者“感官”迟钝，都难以形成高精度、高速度的控制系统。

美国曾把二十世纪八十年代称为传感技术时代，日本更是把传感技术列为十大技术之首。

所以，根据报警器功能的需要，选择合适、精确、经济的烟雾传感器和单片机芯片是至关重要的。

在本论文中的最主要的设计是选STC89C52单片机和MQ-2半导体气体烟雾传感器为核心器件。

目前，现代建筑都会有选择地安装不同功能的烟雾自动报警系统。

因为烟雾自动报警系统是建筑物的神经系统，它能够感受、接收着发生火灾的早期信号并及时报警，发出警报同时告知用户和周边居民。

它就像是一个个称职的更夫，给居住、忙碌或是休息在家庭中的人们以极大的安全感。

在火灾的早期阶段，准确的探测到火情并迅速报警，对于及时组织有序快速疏散、积极有效地控制火灾的蔓延、快速灭火和减少火灾对居住人群的损失都具有重要的意义。

1.1.2 烟雾报警器的国外现状国外从20世纪30年代开始研究及开发烟雾传感器，且发展迅速，一方面是因为人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求提高；另一方面是因为传感器市场增长受到政府安全法规的推动。

据有关统计，美国1996年到2002年烟雾传感器年均增长率为27%到30%。

随着传感器生产工艺水平逐步提高，传感器日益小型化、集成度不断增大，使得烟雾检测仪器的体积也逐渐变小，提高了烟雾检测仪器的便携性，更加利于生产、运输及市场推广。

1963年5月，日本开发完成第一台接触燃烧式家用燃气泄漏报警器，次年12月其改良产品问世，改良的报警器可以检测燃气、一氧化碳等气体，可以安装在浴室或者采用集中监视。

在70年代初期，我国开始研制烟雾报警器。

虽然取得了很大的进步，但主要是在引进国外先进的传感器技术和生产工艺基础上，进一步的研究和发展。

近年来，在烟雾选择性和产品稳定性上也有很大进步。

燃气报警器可分为民用火灾烟雾报警器、工业用烟雾报警器、有毒有害烟雾报警器三大系列产品。

(1)民用火灾烟雾报警器民用火灾烟雾报警器为居民家庭用的火灾报警器,一般安装在厨房，遇到火灾产生的烟雾时时，报警器可发出声光报警，或同时伴有数字显示，同时联动外部设备。

有的报警器可自动开启排风扇，把烟雾排出室外(2) 工业用烟雾报警器及有毒有害烟雾报警器工业用烟雾报警器及有毒有害烟雾报警器只是检测探头有差异，而在原理和应用中都很相近。

工业用燃气报警器及有毒烟雾报警器根据检测环境的不同，也可分为检漏仪、控制器和探测器。

检漏仪可随身携带，主要应用于燃气管理的查漏与巡检。

若有泄漏，则会声光报警，同时数字显示烟雾浓度，能够在短时间采取安全措施。

控制器与探测器结合使用，可长期监测烟雾的浓度。

探测器可在防爆现场安装，控制器壁挂在值班室等有人值守的地方。

当燃气被探测器探测后，通过屏蔽电缆线可以将信号传到控制器，则控制器会发出声光报警，排风装置启动或电磁阀切断气源被关闭，以确保安全。

1.1.3 烟雾报警器的发展趋势面对人类社会经济与技术急速发展的时代，伴随这电子、计算机、通讯和现代控制技术的迅速发展，现代火灾自动报警应用技术发展趋势正在向着全总线制、软件编程、网络化、智能化、多样化、小型化、社区化、蓝牙技术无线化、高灵敏化、综合化等方面发展。

当前烟雾自动报警系统存在许多的不足，比如通讯协议不一致，系统出现误报，智能化程度较低，网络化程度较低，等一些特殊恶劣环境较为突出的现象下，提出了采用统一、标准、开放的通讯协议。

通过对系统方案、设备选型的优化，对新技术、新工艺、新材料的应用研究，改进烟雾自动报警系统的工作性能、减少维护费用和要求，向着更高可靠性、灵敏性、和低误报率，以及系统网络化、技术智能化方向发展，为更好的预防和遏制火灾提供了强有力的保障，从而使国家和人民的生命、财产安全得到更好的保护。

1.2 设计任务分析本篇论文是烟雾报警器的研制：(1)对系统进行整体规划和结构设计。

(2)以STC89C52单片机为中央处理器，对硬件电路进行设计和改进，使其功能更加完善。

系统硬件电路主要分为数据收集、声音报警电路、状态指示灯电路、数码管显示电路部分。

(3)系统的软件编制。

按照软件实现的功能，主要分为主程序、初始化子程序、浓度显示子程序、报警子程序、报警限值设置子程序。

在程序的编写过程中，加入了详细的文字注释，便于后期的改进与维护。

(4)硬件电路和软件的综合调试。

第2章总体方案设计烟雾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。

该报警系统的最基本组成部分应包括：信号采集模数转换电路、单片机控制电路、字符显示电路、声光报警电路等部分组成。

为适应家庭和工业等场所对可燃性易爆烟雾安全性要求，设计的烟雾报警器具有显示报警状态。

报警器采用延时的工作方式，烟雾检测报警器以STC89C52单片机为控制核心，选用MQ-2半导体气体烟雾传感器采集烟雾浓度信息，配合外围电路构成烟雾报警系统。