基于单片机的烟雾报警系统的毕业论文(2)

广东技术师范学院天河学院本科毕业论文（设计）

有的电气装置，可以通过无线遥控改变，并大范围的应用到各种建筑和场所。美国松柏公司（ITI）是美国最大的无线报警系统的制造商，他的产品占90％的无线报警器在北美的年销售额已接近一亿美元。该公司生产的无线火灾报警系统还通过了中国的“国家消防电子产品质量监督检验测试中心”的监测，该系统可作为火灾报警系统，但也可作为一个安全的系统，两者的结合，是一个高科技的无线安全系统。连报警系统都网络化了，还有消防联动控制也智能化。

火灾报警系统在中国相对较晚，与发达国家相比，二十世纪七十年代末的十年间，我们国家也开始生产火灾报警器。二十世纪八十年代后，国内各大厂商也大多是模仿国外的产品，或引进国外的生产技术，并没有在真正的研究技术。真正的意义上的火灾报警技术的发展也促进了市场的成熟性，政府逐步开放的大门，在同一时间，外国公司开始进入中国的防火市场，带来先进的技术在20世纪90年代。在这期间，我国生产的火灾报警的产品的企业也得到了不断的发展，更有一些企业，利用技术上的合作，和跟人合资生产，也取得了非常不错的成绩，但今天在市场上创造了许多强大的企业，有些技术已接近或赶上国际标准。

1.4课题的研究内容

火灾报警器，主要检测温度和烟雾，再通过单片机控制相应的报警和驱动

负载。通过液晶显示当前的烟雾值和温度值，通过按键设定相应的阀值。 该项目主要是为了完成任务，包括：

（1）硬件部分：包括传感器的选择，显示模块的选择，烟雾信号转换电路的设计，报警驱动电路的设计。

（2）软件部分：包括微处理器控制程序的编制和原理图的绘制。

（3）系统的综合调试与分析：在软硬件完成以后，要对系统进行综合的测试与实验，思考烟雾系统的可稳定性和实用性，调整系统不足的地方。

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基于单片机的烟雾报警系统的设计

第2章 烟雾报警器的设计方案

2.1烟雾报警器设计思路

设计的烟雾报警使之能在可燃气体或烟雾超过一定浓度下和温度下通过蜂鸣器报警，提醒该场所有异常情况发生。

烟雾信号采集电路是烟雾传感器和模拟放大电路组成的，将烟雾信号转化为模拟的电信号。模数转换电路从烟雾检测电路里送出模拟信号，再转换成单片机可识别的数字信号后将信号传到单片机。单片机会对该数字信号进行一系列的滤波处理，对处理后的数据分析，是大于或等于报警限定值，大于就会启动报警电路发声，小于就是正常状态。方便检测与监控，让仪器测试 人员和用户能了解到所在场所中的可 燃烟雾的浓度值，可将浓度值显示在屏幕中。系统采用蜂鸣器声音报警和LED闪烁状态作为警报信号。这种报警的方法是建立在声音报警的基础上，加入了灯光报警。这样可以使闪烁的光信号引起用户和家庭邻居眼球的注意，解决了在喧闹环境中报警声音小的局限，使得报警更加能够让人看清。以上是根据报警应该具备的功能而提出的烟雾报警整体的设计思路。

2.2烟雾报警系统的工作结构和原理

烟雾报警器是能够检查和测验到所在环境中的烟雾浓度，并且具有报警功能的仪器。这个报警系统的最基本组成部分应该包括：信号采集和前置放大电路，模数转换和单片机控制电路，还有字符显示以及声光报警电路，安全保护电路等。

从内在原理来说，烟雾报警系统就是通过监测所在场所中的烟雾的浓度来进行火灾的防范的。该系统的工作由烟雾信号采集及放大电路将收到的所在环境的烟雾浓度的信息转化为放大的模拟电信号。然后模数转换电路再将这个模拟信号转换成单片机能够识别的数字信号，最后传入单片机。

2.3系统的功能要求及组成

本系统的研制主要包括以下几项功能：

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（1）火情探测功能：为了提高火灾报警的准确性和及时性，火灾报警系统需要使用各种方法进行火灾探测。火灾探测是监测所在环境中的情况，一旦有了火灾，探测就会将火灾的特征，比如环境的温度和烟雾，还有可燃气体等转换成电信号，并立即报警通知。但是在实际生活生产中，根据不同的防火场所，用户可以选用温度探测法、可燃气体检测法及烟雾探测法等合适的火灾探测方法，来有效的探测火灾；

（2）灯光报警功能：当室内烟雾浓度过大、有火情产生、故障等异常情况发生时，报警器要进行灯光报警。当烟雾超过最大设定值时，可以蜂鸣器报警。 本设计主要由烟雾探测传感器电路、单片机、灯光报警电路、负载驱动电路、控制程序和编解码程序等组成。 系统的组成结构如下：

晶振电路 复位电路 按键模块 AD烟雾采集模块 单 片 机 图2.1

液晶显示模块 声光报警提示模块 温度采集模块

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第3章 系统的硬件设计

3.1主控电路

STC89C51是一种功能损耗较低、性能较高的CMOS8位微控制器，它有8K 在系统用于编程Flash 的存储器。在它的单芯片上，有着灵活的8 位CPU ，用于系统编程Flash，能够让STC89C51为大部分嵌入式的控制应用的系统提供灵活度比较高，是非常有效果的方案。 包括了以下几种标准的功能： 8k字节的Flash，512字节的RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB的EEPROM，还有MAX810的复位电路，三个16位的定时器/计数器，一个6向量2级的中断结构，全双工串行口。另外还有就是STC89X51可降低到0Hz 静态的逻辑操作，能够使用2种软件的选择节电模式。STC89C51的主要功能如下表1所示，其DIP封装如图1所示：

表1：STC89C51主要功能

主要功能特性 兼容MCS51的指令系统 4K能够反复擦写的Flash ROM 32个双向的I/O口 256x8bit内部的RAM 3个16位可编程定时/计数器的中断 时钟频率范围在0-24MHz 2个串行中断 可编程UART的串行通道 2个外部的中断源 共6个中断源 2个读写的中断口线 3级的加密位 功能损耗低的空闲和掉电模式 可以用软件设置睡眠和唤醒功能

STC89C51引脚介绍

① 主电源引脚（2根）

VCC(Pin40)：电源输入，＋5V电源 GND(Pin20)：接地线 ②外接晶振引脚（2根）

XTAL1(Pin19)：片内振荡电路输入端 XTAL2(Pin20)：片内振荡电路输出端 ③控制引脚（4根）

RST/VPP(Pin9)：复位引脚，出现2个机器周期的高电平，单片机复位。

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ALE/PROG(Pin30)：是地址的锁存允许信号 PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号

EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，从外部程序的存储器读指令就接低电平，要从内部程序的存储器读指令接高电平。

④能够编程的输入/输出引脚（32根）

STC89C51单片机一共有4组8位的可编程I/O口，分别是P0、P1、P2、P3口，并且每个口有8位，就是8根引脚，所以共32根。

U11234567891011121314151617181920P10P11P12P13P14P15P16P17RESETP30/RXDP31/TXDP32/INT0P33/INT1P34/T0P35/T1P36WRP37/RDX2X1GNDSTC89C52VCCP00P01P02P03P04P05P06P07EA/VPALE/PPSENP27P26P25P24P23P22P21P204039383736353433323130292827262524232221 图3.1 STC89C51 DIP封装图

单片机和所需要并且必要的电源和时钟，还有复位等部件是最小的系统所包含的，它能够让单片机的运行状态持续正常运行。单片机能够正常运行的必备条件包括电源、时钟等电路，可以将最小系统作为应用系统的核心部分，通过对其进行存储器扩展、A/D扩展等，使单片机完成较复杂的功能。

STC89C51是包含有ROM/EPROM的单片机，其芯片组成的最小系统简单可靠。STC89C52单片机组成最小应用系统时，在单片机上接上时钟电路和复位电路就可，结构如图3.2所示，受单片机集成度的限制，这个最小的应用系统就只能作为一些比较小型的控制单元。

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时钟电路 STC89C51单片机 I/O复位电路

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