毕业设计(文)
( 20XX届 )
文题目：
基STC89C52火灾动报警系统设计开发
DESIGN AND DEVELOPMENT OF AUTOMATIC FIRE ALARM SYSTEM BASED ON STC89C52
学 生 姓 名： 学 号：
二级学院名称： 电子信息学院 专 业：电子科学技术
指 导 教 师： 职 称： 研究员
合作企业教师： 职 称：
基STC89C52火灾动报警系统设计开发
摘 着社会济发展防火工作越越重目前国许研发侧重型场火灾报警必研制种结构简单济实家庭烟雾报警器适应市场需求基供家庭烟雾报警器应该具备基求功设计种较适合烟雾报警器
设计传感器单片机作烟雾报警器设计核心器件配合器件实现声光报警动排烟换气消防灭火等功设计中单片机选STC89C52作控制器件传感器选MQ2型半导体燃气体敏感元件烟雾传感器实现烟雾检测烟雾报警器烟雾信号采集前置放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安全保护电路构成设计合理简单易懂价格低廉单片机烟雾报警系统控制中充分应具定实价值文针烟雾报警系统中组成部分功进行详细介绍说明控电路外围设备电路间接口连接方式系统软件设计进行重点分析讲解
关键词：烟雾报警器单片机传感器
DESIGN AND DEVELOPMENT OF AUTOMATIC FIRE ALARM SYSTEM BASED ON STC89C52
Abstract With the development of society and economy the fire work is more and more important but many of the current domestic research are focused on the large space fire alarm Therefore it is necessary to design a simple structure economical and practical family smoke alarm to adapt to the needs of the market The basic requirements of the smoke alarm for household use based on should have and function this paper designs a smoke alarm is suitable for the
The design of the sensor and singlechip microcomputer as the core device smoke alarm design with other devices can achieve sound and light alarm automatic exhaust ventilation and fire extinguishing function Design of single chip STC89C52 is selected as the control device the selection of sensor for detection of MQ2 type semiconductor gas sensitive element smoke sensor smoke The smoke alarm is mainly composed of smoke signal acquisition and the preamplifier circuit analogdigital conversion circuit singlechip microcomputer control circuit display circuit alarm circuit and protection circuit reasonable design simple low price make full use of MCU alarm system in the control of the smoke and has a certain practical value The main thesis of the smoke alarm system for the various components and functions are introduced and explained and the connection mode of the main control circuit and peripheral equipment circuit interface and the software design of the system is analyzed and the explanation of the key
Keywords The smoke alarm MCU sensor
目 录
1 绪 1
11 选题背景研究现状 1
2 设计思路方案选择 1
21 整体设计思路 1
22 设计方案选择 2
221 烟雾检测传感器选型 2
223 温度采集模块 4
3 系统概述硬件方案设计 5
31 系统总体框架 5
32 电源模块 6
33 单片机系统 6
34 单片机时钟电路复位电路设计 8
35 OLED显示模块 8
36 声音报警模块 9
37 键控制模块 10
38 DS18B20接口电路 10
4 系统软件方案设计 11
41系统程序设计流程图 11
5 系统调试测试分析 12
51 硬件调试 12
52 软件调试 13
6 结束语 13
致谢 15
参考文献 16
附录1 系统部分程序： 17
附录2 系统原理图： 36
附录3 系统PCB图： 37
附录4 系统实物图： 38
1 绪
11 选题背景研究现状
着科技发展越越火灾隐患潜伏工业生产日常生活中火灾旦发生便场巨灾难造成巨济损失甚危生命安全早期时候防止发现火灾保护身财产安全减少济损失必须做重事情
减少类事发生必须烟雾进行现场实时检测采先进安全检测仪表严密监测环境中烟雾浓度采取效措施早发现事隐患避免事发生确保工业安全家庭生活安全研究烟雾检测方法研制烟雾报警器成传感器技术发展领域重课题
国外20世纪30年代开始研究开发烟雾传感器发展迅速方面安全意识增强环境安全性生活舒适性求提高方面传感器市场增长受政府安全法规推动关统计美国1996年~2002年烟雾传感器年均增长率27~30[1]着传感器生产工艺水逐步提高传感器日益型化集成度断增烟雾检测仪器体积逐渐变提高烟雾检测仪器便携性更加利生产运输市场推广
1963年5月日开发完成第台接触燃烧式家燃气泄漏报警器次年12月改良产品问世改良报警器检测燃气氧化碳等气体安装浴室者采集中监视[2]
国70年代初期已开始烟雾报警器研究方面社会需外方面减少国家济损失生产程中生产型号样化品种较齐全应范围开始单炼油系统面扩展危险作业环境种类型报警器囊括种类极产品数量断增加发展角度引进国外先进传感器技术国外先进生产工艺基础进行研究力开发属特色火灾报警器着国家力发展年国烟雾选择性产品稳定性进步[3]
2 设计思路方案选择
21 整体设计思路
次设计基STC89C52烟雾报警器够检测环境中烟雾浓度具报警功该报警系统基组成部分应包括：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安全保护电路等部分[2]设计烟雾报警器具显示报警状态适应家庭工业等场燃性易爆烟雾安全性等求报警器STC89C52单片机控制核心延时工作方式选MQ2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达设计目
设计系统进行整体规划结构设计STC89C52单片机中央处理器硬件电路进行设计改进功更加完善系统模块分软件硬件两部分系统硬件电路分数码显示电路状态指示灯电路声音报警电路数收集等四部分 系统软件编制分类软件实现功分程序报警子程序初始化子程序报警限值设置子程序浓度显示子程序等程序容程序编写程中时加入详细文字注释便期修改维护
22 设计方案选择
221 烟雾检测传感器选型
图1烟雾传感器部结构图
烟雾传感器测量装置控制系统首环节烟雾报警器信号采集烟雾传感器负责烟雾传感器够气体种类浓度关信息转换电信号根电信号强弱获测气体环境中存情况关信息达检测监控报警功[4]说没精确传感器没精确动检测控制报警系统烟雾传感器作报警器中缺少核心器件决定采集烟雾浓度信号准确性性烟雾传感器部结构图1示[5]
方案：接触燃烧式传感器易燃烟雾接触种催化物覆盖传感器表面时会发生氧化反应燃烧接触燃烧式气体传感器检测元件般铂金属丝（表面涂铂钯等稀金属催化层）时铂丝通电流保持300℃～400℃高温时燃性气体接触燃性气体会稀金属催化层燃烧铂丝温度会升铂丝电阻值升通测量铂丝电阻值变化知道燃性气体浓度接触燃烧式传感器缺点探头容易发生阻缓中毒现象般连续两月应该传感器进行维护形中加工作员工作量时增加报警器维护成[6]
方案二：半导体烟雾传感器（半导体气敏传感器）半导体烟雾传感器包括氧化物半导体陶瓷材料作敏感体制作烟雾传感器单晶半导体器件制作烟雾传感器半导体烟雾传感器利气体半导体表面氧化原反应导致敏感元件阻值变化制成敏感机理分类半导体烟雾传感器分电阻式非电阻式半导体接触气体时半导体电阻值发生变化利传感器输出端阻值变化测定控制气体关参数种类型传感器称电阻式半导体气敏传感器ＭＯＳ场效应接触气体时场效应电压周围气体状态发生变化利种原理制成传感器称非电阻式半导体气敏传感器[7]
1962年半导体金属氧化物烟雾传感器问世具灵敏度高响应快输出信号强耐久性强结构简单体积维修方便价格便宜等诸优点广泛应缺点选择性较差该传感器成世界产量广烟雾传感器
方案三：离子感烟传感器
离子感烟传感器火灾初起阴燃阶段烟雾气溶胶检测非常效测烟雾粒径范围003um10um外电离室里面放射源镅241两极板间空气分子电离正负离子电极间原导电空气具导电性正常情况外电离室电流电压稳定火灾发生时烟雾粒子进入电离室电力部分（区域）正离子负离子吸附烟雾粒子正负离子相互中概率增加烟雾粒子浓度电流变化量表示出实现火灾参数检测
第四种方案：光电式感烟传感器
光电式感烟传感器包含三部分：光源光敏元件电子开关正常情况常光源发出光会通透镜射光敏元件时候果没什特殊情
况电路会保持正常旦烟雾中阻隔光射会导致达光敏元件光减少时候光敏元件光强变化转化成电变化火灾产生初期利光散射原理烟雾进行探测时发出报警信号报警时光源分4种中包括般光电式激光光电式紫外光光电式红外光光电式
光电式感烟探测器发展速度非常快种类断增型建筑物部应外特适电气火灾危险性较场仪器仪表室隧道计算机房电缆沟等处角度说功言火灾发生早期实现报警功
时候根报警器检测烟雾种类求条件种考虑半导体烟雾传感器种场合较适合众烟雾传感器应特性发现半导体烟雾传感器优点更加突出灵敏度高响应快体积结构简单等优良特性兼具方便价格便宜等优点报警程中具传感器具备缺陷探头阻缓中毒现象维护成方面较低廉广泛应设计中烟雾传感器采方案2选MQ2半导体气体烟雾传感器[8]
222 单片机选型
单片机烟雾动报警系统关键部分具种功接收火灾信号接收信号会启动报警装置显示然执行相应报警单片机实现控制功中单片机运算速度具较高求检测员户报警器系统正常工作时够时观测实时烟雾浓度等级进行相应处理时满足报警器系统设计计算速度求接口功求相类型单片机中考虑选择价格低廉体积轻巧机型建立报警器精确性性抗干扰性基础够考虑成够足够低廉[9]
单片机技术领域里面应越越广泛世界许集成电路生产厂家相继推出种类型单片机众类型单片机中MCS系列单片机成熟技术优越性高性高性价格迅速占领工业测控动化工程应等数流市场成国单片机应领域中翘楚中51系列单片机显著优点价钱便宜IO口程序空间测控操作系统中51系列单片机理想选择次毕业设计采STC89C52作设计单片机[10]
STC89C52种高性低功耗CMOS8位微控制器高密度非易失性存储器技术制造兼容性方面工业80C51产品指令引脚完全兼容具8K编程Flash存储器片Flash适常规编程器允许程序存储器线编程单芯片拥系统编程Flash灵巧8 位CPU具备条件STC89C52众嵌入式控制应系统提供超效高灵活解决方案[10]STC89C52具备标准功：256字节RAM32 位IO 口线8k字节Flash定时器2数指针6量2级中断结构全双工串行口三16位定时器计数器片晶振时钟电路外STC89C52降低0Hz 静态逻辑操作支持2种软件选择节电模式空闲模式条件CPU开始停止工作允许RAM定时器计数器串口中断继续工作掉电保护方式振荡器冻结RAM容保存单片机停止切工作直硬件中断复位止单片机中心模块程序代码烧进然外围接振荡电路复位电路LED显示电路LED显示电路报警电路等子模块[11]
223 温度采集模块
方案1：测温电路中采PT100作温度传感器PT100传感器利铂电阻特性进行测温铂电阻具样特性阻值温度变化变化呈定函数关系特性PT100传感器具抗振动稳定性准确度高耐高压等优点具缺点起较复杂
方案2：采DS18B20作次设计温度传感器DS18B20数字温度输出通 线 总线（ 1Wire种特殊数字信号总线协议独特信号线电源线复合起仅条口线芯片编码唯支持联网寻址零功耗等方面总线中需硬件连线少种）种独特方式 DS18B20方便组建成传感器网络整测量系统建立组合提供更性传输距离转换时间测温精度分辨率等方面相较温度传感器更进步相户讲更方便效果更加令满意[12]
通较出DS18B20直接输出数字温度值需校正较理想选择决定选择方案2
3 系统概述硬件方案设计
31 系统总体框架
烟雾报警器够检测环境中烟雾浓度具报警功仪器该报警系统基组成部分应包括：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安全保护电路等部分组成
适应家庭工业等场燃性易爆烟雾安全性求设计烟雾报警器具显示报警状态报警器采延时工作方式烟雾检测报警器STC89C52单片机控制核心选MQ2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设计包括硬件软件设计两部分
设计求分析该设计须包含结构：烟雾检测部分STC89C52单片机控部分报警部分AD采集四部分电路总体设计框图图2示：
图2总体设计框图
处理器采51系列单片机STC89C52整系统系统软件控制工作设置监测点烟雾检测探头检测烟雾变换成电信号送出模拟信号AD采集电路采集单片机软件查询识判决等环节实时发出烟雾报警状态控制信号驱动蜂鸣器报警指示灯报警[13]
32 电源模块
图3电源模块原理图
系统采电池供电考虑种方案系统供电
方案1：采5V蓄电池系统供电蓄电池具较强电流驱动力稳定电压输出性蓄电池体积庞报警器极方便放弃方案
方案2：采4节15 V干电池45V做电源实验验证系统工作时单片机传感器工作电压稳定够满足系统求电池更换方便
综述采方案2电源模块原理图图3示中P1电池接口SW1电源开关[14]
33 单片机系统
单片机果需工作起构成单片机系统基构成图4示
图4单片机系统基构成
单片机系统致三部分构成第部分包含单片机第二部分包含复位电路部分时钟电路构成三部分部分独立功够单独工作互相协作
STC89C52 单片机中工作电压范围4V55V间需单片机外接5V直流电源连接单片机中40脚单片机VCC需接正极5V外20脚VSS接电源端达需效果
复位电路确定单片机工作起始状态单片机启动程需复位电路实现单片机接通电源时候会产生复位信号完成单片机启动确定单片机起始工作状态果单片机系统运行程中受外界环境干扰出现程序跑飞现象时复位钮部程序便会动头开始执行种复位般两种方式电动复位外部键手动复位单片机时钟电路工作完成复位操作需RESET端持续出2机器周期完成复位操作重条件设计两者间采外部手动键复位电路选择需接拉电阻提高输出高电值
时钟电路单片机重部分单片机工作节奏进行掌控时钟电路方面讲说振荡电路需单片机提供正弦波信号作基准决定单片机执行速度XTAL1XTAL2分反放器输入输出该反放器配置片振荡器果采外部时钟源驱动器件需
外接XTAL2机器周期含6状态周期状态周期含2振荡周期机器周期12振荡周期果外接石英晶体振荡器话振荡频率12MHz振荡周期时间112us[15]
34 单片机时钟电路复位电路设计
系统采STC系统列单片机相系列单片机说话具更优点般STC单片资源方面单片机优点执行速度快STC系列单片机串口单片机进行烧写载程序较方便STC89C52单片机部集成复杂电路抗干扰方面具错力
系统采部方式时钟电路加电复位复位电路分图5图6示：
图5时钟电路 图6 复位电路
单片机高阻态PO口部含拉电阻正常输出高低电该组IO口时必须外接拉电阻
35 OLED显示模块
图7 数码显示
显示采数码显示显示电路图7示
36 声音报警模块
电路通三极基极串连电阻单片机P36端口连接达控制蜂鸣器否报警声音报警电路图8示
图8 声音报警电路图
37 键控制模块
图9 消音键连接电路图
电路设计四键设置键加键减键紧急报警键遇紧急情况时紧急报警键蜂鸣器进行报警消音键连接图9示[16]
38 DS18B20接口电路
采DS18B20温度传感器接口电路图图10示
图10 温度传感器接口电路图
（1） DS18B20控制方法
DS18B20六条控制命令：
温度变化：44H开动DS18B20进行温度转换
读暂存器：BEH仅仅占暂存器9字节容
写暂存器：数4EH放入暂存器THTL字节
复制暂存器：暂存器THTL字节48H 送E2RAM中
次调E2RAM B8H E2RAM中THTL字节放暂存器THTL字节
读电源供电方式 B4H 开启DS18B20电源供电方式信号发送CPU
（2） DS18B20供电方式
DS18B20采两种方式供电：1采电源供电方式时DS18B201脚连端2脚变作信号线3脚连接电源种寄生电源供电方式图31示样单片机端口连单线总线工作周期够DS18B20时钟提供足够电流方便工作采三极完成拉总线设计采电源供电方式P23口连单线总线保证效DS18B20时钟周期提供足够电流拉电阻STC89C52P23完成总线拉DS18B20处写存储器操作温度AD变换操作时总线必须强拉拉开启时间达极限时间10μs实行寄生电源供电方式VDDGND端均需连接端单线制根线发送接收口求必须三状态DS18B20机控制完成温度转换必须3步骤：1初始化2ROM操作指令3存储器操作指令
4 系统软件方案设计
41系统程序设计流程图
动火灾报警器硬件系统设计结束果缺乏软件辅助帮助硬件正常工作软件硬件够运动起重支撑部分控制着整硬件系统运行外意义说软件整系统极重甚某种意义说硬件更加重
程序流程图图11示首先传感器预热MQ2型半导体电阻式烟雾传感器通电情况存放段时间次通电传感器进入工作状态说正常采集烟雾信息需段时间进行预热处理程序初始化结束系统会进入监控状态整电路环境进行监控作
整报警系统工作中ADC0832烟雾浓度信息转换处理单片机信号进行分析处理判断系统否启动报警程序包括报警浓度设定功LED八段式数码浓度字符显示功手动报警功中断子程序等程序报警器功更加全面完善户带更便利体验[17]
图11 程序流程图
整功MP3系统设计基完成剩务该系统进行调试测试
5 系统调试测试分析
51 硬件调试
第步目测阶段单片机应系统电路全部需手工焊接洞洞板时候焊接需定熟悉度焊点进行仔细检查便测定否虚焊否毛剌等现象
第二步万表测试先万表次检查目测中认存错误连线接点查通断状态否设计状态相应检查种线线间连接否短路现象
第三步加电检查系统加电时首先检查插座器件引脚电源端否达符合求电压值接端电压值否零想接接固定电引脚端否符合设计需电
第四步联机检查
硬件电路调试程中遇少问题第次元件焊准备调试时候发现正负极插针离太容易接电源理说种错该发生出错原太马虎说做事情必需三思行仅停留想象阶段需身体力行方取结果验更加丰富半点马虎否浪费时间精力
首先烧入显示程序显示正正常整体功否完善调试程序时发现指令正确功达想效果电路功正常运行外软件程序中延时长短长短类似现象列举
完成测试两功第测试浓度达设定值否会动报警第二测试温度升报警值否实现动实现报警功
52 软件调试
软件调试时模块分进行测试采取步步营策略样方便模块起检查作第步完成OLED显示然接单片机时钟电路复位电路时钟等驱动程序调试步烟雾检测AD采集电路编写﹑键控制电路设计根系统需然设置想功进行微型修改
然实际操作程中首先显示程序烧入进显示正正常调试程序结束发现指令正确导致电路功完全实现外软件程序中延时长短出现问题程序进行断修改断查资料样解决出现问题出想结果
系统中断程序设计程中遇中断嵌套法退出问题时候需设定中断优先级中显示屏引脚中断优先级高
6 结束语
次设计烟雾检测报警器生产生活等情况保障安全避免发生火灾爆炸事火灾发生现场防止煤气中毒发生防火防爆安全生产等场中必备种仪器想象出烟雾报警器具巨市场空间错发展前景文建立烟雾传感器报警技术进行深入研究基础然国国外相款式产品技术特点进行全面较然系统设计方案进行完确定系统设计方案仪器整体设计进行确定组成部分进行详细分析设计设计需产品
文设计烟雾报警器两部分构成部分分烟雾信号采集电路部分分单片机控制电路根设计求环境成众素确定选MQ2型半导体电阻式烟雾传感器该传感器具广谱型半导体敏感器件烷类烟雾种烟雾错良敏感特性灵敏度适中具响应恢复特性等特点工作程中稳定性重现性易受环境影响抗温湿度影响等优良性
系统单片机控制电路设计仪器具结构简单体积性稳定成低等优良性前期设计中采高性高整合度STC89C52单片机作核心芯片充分利高速数处理力丰富片外设实现仪器型化智化独特设计达预期效果烟雾传感器需加热状态工作温度便决定素传感器工作时候温度越高反应速度着温度升高加快响应时间恢复时间着加快保证传感器准确稳定工作提高响应时间需烟雾传感器持续供5V加热电压烟雾报警器范围较广温度范围工作烟雾浓度显示LED数码显示烟雾浓度达开始设定报警浓度时会发出报警滴答声
现场进行标定测试程中需分析烟雾浓度信号实验数利数计算报警器显示烟雾浓度实际浓度间误差255LEL果规定误差范围±5LEL数满足开始设定检测求达预期设计效果出结
目前止毕业设计告段落次毕业设计中更加解理知识实践力差距果光知道理知识远远够需断实践更巩固学知识方面意识短处缺陷培养独立思考力学前没接触知识进步提高实际设计程中研究问题发现问题解决问题力时发现足处问题存进步学发展未工作学中更快适应提高
致谢
完成设计写作程中十分感谢指导老师—XX老师文开始结束XX老师直悉心帮修改着文设计程中出现种问题错误文设计程严格关帮助开拓设计思路做毕业设计程中杂事较文块没花心思次文提交会出现错误知道修改基老师指导老师仅文方面帮助功课指导真感谢金老师
做文程中清楚意识专业茫然知东西懂回想学四年时光知道机缘巧合专业学校记初想跑城市然想学技傍身刚专业电子科学技术浙江传媒学院发现感兴趣专业学方面没花时间说实话挺惜专业没学什东西做毕业设计时候显异常艰难清楚意识专业知识缺陷
意中母校里感谢母校——浙江传媒学院帮助舞台施展华里发现里学校氛围样气氛相说活跃开始接受面慢慢惯额珍惜学四年生活留回忆生仅次甚毕业文样次便没机会写外感谢班位学起生活三室友正交流合作断成长受益颇感谢家朋友帮助利完成毕业文
通次毕业设计深刻认识学专业知识重性理解理联系实际含义检验学四年学成果四年学知识综合运验总结通次设计锻炼方面力包括制图编程动手沟通力学知识更升华工作岗位发挥奠定坚实基础时间仓促专业水原整篇文肯定存着定错误漏洞恳请阅读篇文老师学予指正胜感激
次关心帮助老师学表示衷心感谢 更感谢母校四年培养教育希母校健康蓬勃发展更加辉煌等外拼搏成功必会回反哺母校母校够培育更社会做出番贡献
参考文献
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[17] 宝宋锐基单片机线智防火报警器设计中国电子商务2012(08)
附录1 系统部分程序：
#include
#include eepom52h
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#include
数码段选定义 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
uchar code smg_du[]{0xc00xf90xa40xb00x990x920x820xf80x800x90
0x880x830xc60xa10x860x8e0xff} 断码
数码位选定义
uchar code smg_we[]{0x7f0xbf0xdf0xef}
uchar code smg_we[]{0xfe0xfd0xfb0xf7}
uchar dis_smg[8] {0xc00xf90xa40xb00x990x920x820xf8}
uchar smg_i 3 显示数码位数
sbit SCLP3^4 SCL定义P1口第3位脚连接ADC0832SCL脚
sbit DOP3^3 DO定义P1口第4位脚连接ADC0832DO脚
sbit CSP3^2 CS定义P1口第4位脚连接ADC0832CS脚
sbit dq P3^5 18b20 IO口定义
sbit beep P3^6 蜂鸣器IO口定义
uint temperatures_temp 温度变量
uchar dengjis_dengji 烟物等级
uchar shoudong 手动报警键
uint huoyan
bit flag_300ms
uchar key_can 键值变量
uchar menu_1 菜单设计变量
bit flag_lj_en 键连加
bit flag_lj_3_en 键连3次连加 加数越
uchar key_timeflag_value 做连加中间变量
bit key_500ms
uchar flag_clock
uchar zd_break_enzd_break_value 动退出设置界面
uchar a_a
***********************延时函数*****************************
void delay_uint(uint q)
{
while(q)
}
******************数保存单片机部eepom中******************
void write_eepom()
{
SectorErase(0x2000)
byte_write(0x2000 s_temp)
byte_write(0x2001 s_dengji)
byte_write(0x2060 a_a)
}
******************数单片机部eepom中读出*****************
void read_eepom()
{
s_temp byte_read(0x2000)
s_dengji byte_read(0x2001)
a_a byte_read(0x2060)
}
**************开机检eepom初始化*****************
void init_eepom()
{
read_eepom() 先读
if(a_a 1) 新单片机初始单片机问EEPOM
{
s_temp 50
s_dengji 5
a_a 1
write_eepom()
}
}
***********************18b20初始化函数*****************************
void init_18b20()
{
bit q
dq 1 总线高
delay_uint(1) 15us
dq 0 复位脉
delay_uint(80) 750us
dq 1 总线高 等
delay_uint(10) 110us
q dq 读取18b20初始化信号
delay_uint(20) 200us
dq 1 总线高 释放总线
}
*************写18b20数***************
void write_18b20(uchar dat)
{
uchar i
for(i0i<8i++)
{ 写数低位开始
dq 0 总线低写时间隙开始
dq dat & 0x01 18b20总线写数
delay_uint(5) 60us
dq 1 释放总线
dat >> 1
}
}
*************读取18b20数***************
uchar read_18b20()
{
uchar ivalue
for(i0i<8i++)
{
dq 0 总线低读时间隙开始
value >> 1 读数低位开始
dq 1 释放总线
if(dq 1) 开始读写数
value | 0x80
delay_uint(5) 60us 读时间隙少保持60us时间
}
return value 返回数
}
*************读取温度值 读出数***************
uint read_temp()
{
uint value
uchar low 读取温度时候果中断太频繁应该中断关否会影响18b20时序
init_18b20() 初始化18b20
write_18b20(0xcc) 跳64位ROM
write_18b20(0x44) 启动次温度转换命令
delay_uint(50) 500us
init_18b20() 初始化18b20
write_18b20(0xcc) 跳64位ROM
write_18b20(0xbe) 发出读取暂存器命令
EA 0
low read_18b20() 读温度低字节
value read_18b20() 读温度高字节
EA 1
value << 8 温度高位左移8位
value | low 读出温度低位放value低八位中
value * 00625 转换温度值
return value 返回读出温度
}
***********读数模转换数********************************************************
1 0 0 通道
1 1 1 通道
unsigned char ad0832read(bit SGLbit ODD)
{
unsigned char i0value0value10
SCL0
DO1
CS0 开始
SCL1 第升
SCL0
DOSGL
SCL1 第二升
SCL0
DOODD
SCL1 第三升
SCL0 第三降
DO1
for(i0i<8i++)
{
SCL1
SCL0 开始第四降接收数
value<<1
if(DO)
value++
}
for(i0i<8i++)
{ 接收校验数
value1>>1
if(DO)
value1+0x80
SCL1
SCL0
}
CS1
SCL1
if(valuevalue1) 校验数较正确返回数否返回0
return value
return 0
}
***********************数码显示函数*****************************
void display()
{
uchar i
for(i0i {
P2 smg_we[i] 位选
P1 dis_smg[i] 段选
delay_1ms(1)
P1 0xff 消隐
P2 0xff 位选
}
}
****************键处理数码显示函数***************
void key_with()
{
if(key_can 4) 紧急报警键 手动报警
{
if(menu_1 0)
shoudong 1
}
if(key_can 1) 设置键
{
menu_1 ++
if(menu_1 > 3)
{
menu_1 0
}
if(menu_1 0)
{
dis_smg[0] smg_du[temperature 10] 取温度位数显示
dis_smg[1] smg_du[temperature 10 10] 取温度十位显示
smg_i 3
}
if(menu_1 1)
{
dis_smg[0] smg_du[s_temp 10] 取位显示
dis_smg[1] smg_du[s_temp 10 10] 取十位显示
dis_smg[2] 0xbf
dis_smg[3] smg_du[10] 显示A
smg_i 4
}
if(menu_1 2)
{
dis_smg[0] smg_du[s_dengji 10] 取位显示
dis_smg[1] 0xbf
dis_smg[2] 0xbf
dis_smg[3] smg_du[11] 显示B
smg_i 4
}
}
if(menu_1 0)
{
if((key_can 2) || (key_can 3))
shoudong 0 取消手动报警
}
if(menu_1 1) 设置高温报警
{
if(key_can 2)
{
if(flag_lj_3_en 0)
s_temp ++ 键未松开动加三次
else
s_temp + 10 键未松开动加三次次动加10
if(s_temp > 99)
s_temp 99
dis_smg[0] smg_du[s_temp 10] 取位显示
dis_smg[1] smg_du[s_temp 10 10] 取十位显示
dis_smg[2] 0xbf
dis_smg[3] smg_du[10] 显示A
}
if(key_can 3)
{
if(flag_lj_3_en 0)
s_temp 键未松开动加三次
else
s_temp 10 键未松开动减三次次动减10
if(s_temp < 10)
s_temp 10
dis_smg[0] smg_du[s_temp 10] 取位显示
dis_smg[1] smg_du[s_temp 10 10] 取十位显示
dis_smg[2] 0xbf
dis_smg[3] smg_du[10] 显示A
}
}
if(menu_1 2) 设置低温报警
{
if(key_can 2)
{
if(flag_lj_3_en 0)
s_dengji ++
else
s_dengji ++
if(s_dengji > 9)
s_dengji 9
dis_smg[0] smg_du[s_dengji 10] 取位显示
dis_smg[1] 0xbf
dis_smg[2] 0xbf
dis_smg[3] smg_du[11] 显示B
}
if(key_can 3)
{
if(flag_lj_3_en 0)
s_dengji
else
s_dengji
if(s_dengji < 1)
s_dengji 1
dis_smg[0] smg_du[s_dengji 10] 取位显示
dis_smg[1] 0xbf
dis_smg[2] 0xbf
dis_smg[3] smg_du[11] 显示B
}
}
}
****************独立键处理函数************************
void key()
{
static uchar key_new 0key_old 0key_value 0
if(key_new 0)
{ 键松开时候做松手检测
if((P2 & 0x0f) 0x0f)
key_value ++
else
key_value 0
if(key_value > 5)
{
write_eepom()
key_value 0
key_time 0
key_new 1
flag_lj_en 0 关闭连加
flag_lj_3_en 0 关闭3秒
flag_value 0 清零
}
}
else
{
if((P2 & 0x0f) 0x0f)
key_value ++ 键时候
else
key_value 0
if(key_value > 5)
{
key_value 0
key_new 0
flag_lj_en 1 连加
zd_break_en 1 动退出设置界
zd_break_value 0 动退出设置界变量清零
}
}
key_can 20
if(key_500ms 1)
{
key_500ms 0
zd_break_en 1 动退出设置界
zd_break_value 0 动退出设置界变量清零
key_new 0
key_old 1
}
if((key_new 0) && (key_old 1))
{
switch(P2 & 0x0f)
{
case 0x0e key_can 4 break k1键值
case 0x0d key_can 3 break k2键值
case 0x0b key_can 2 break k3键值
case 0x07 key_can 1 break k4键值
}
}
key_old key_new
}
****************报警函数***************
void clock_h_l()
{
static uchar value
if((dengji > s_dengji) || (temperature > s_temp) || (shoudong 1)) 报警
{
value ++
if(value > 3)
{
value 10
beep ~beep 蜂鸣器报警
}
}else
{
if((dengji < s_dengji) && (temperature < (s_temp 1)) && (shoudong 0)) 取消报警
{
value 0
beep 1
}
}
}
void main()
{
static uchar value
temperature read_temp() 读取温度值
init_eepom() 读eepom数
time_init() 初始化定时器
delay_1ms(650)
while(1)
{
key() 独立键程序
if(key_can < 10)
{
key_with() 键执行程序
}
temperature read_temp() 读取温度值
if(flag_300ms 1)
{
flag_300ms 0
clock_h_l()
dengji ad0832read(10)
dengji dengji * 10 250
huoyan ad0832read(11)
huoyan 10 huoyan * 10 250
if(menu_1 0)
{
if(temperature > 99)
temperature 99
if(value > 20)
value 0
if(huoyan < 2)
{
smg_i 4
dis_smg[3]smg_du[dengji] 显示烟物报警等级
dis_smg[2] 0xbf
dis_smg[1]smg_du[temperature1010] 十位
dis_smg[0]smg_du[temperature10] 位 ADC08328位ADC数值0~255分开放入l_tmpdate数组中显示
}else
{
shoudong 1
smg_i 4
dis_smg[3]0x89 H
dis_smg[2]0x89 H
dis_smg[1]0x89 H
dis_smg[0]0x89 H
}
}
if(zd_break_en 1) 动退出设置界面程序
{
zd_break_value ++ 300ms加次
if(zd_break_value > 100) 30秒动退出设置界面
{
menu_1 0
smg_i 3
zd_break_en 0
zd_break_value 0
}
}
}
display() 数码显示函数
}
}
*************定时器0中断服务程序***************
void time0_int() interrupt 1
{
static uchar value
TH0 0x3c
TL0 0xb0 50ms
value ++
if(value 6 0)
{
flag_300ms 1 300ms
value 0
}
if(flag_lj_en 1) 键
{
key_time ++
if(key_time > 10) 500ms
{
key_time 0
key_500ms 1 500ms
flag_value ++
if(flag_value > 3)
{
flag_value 10
flag_lj_3_en 1 3次15秒连加
}
}
}
}
附录2 系统原理图：
附录3 系统PCB图：
附录4 系统实物图：
科毕业设计（文）文献综述
学 生 姓 名： 学 号：
二级学院名称： 电子信息学院 专 业：电子科学技术
指 导 教 师： 职 称：
合作企业教师： 职 称：
填表日期： 20XX 年 X 月X 日
引言
现代化建筑规模标准高员密集设备众防火求极严格着国济建设发展种高层建筑中型商业建筑厂房断涌现消防报警系统提出更高更严求早期发现通报火灾防止减少火灾危害保护身财产安全保卫社会义现代化建设现代化工业民建筑宾馆图书馆科研商业部门火灾动报警系统已成必少设施电气工程设计安装否正确仅直接影响建筑消防安全直接关系种消防设施否真正发挥作火灾报警系统设计设备选型显尤重
火灾报警系统常会出现总线数突长距离数传输易扩展等问题着年低价格高性单片机广泛应电路系统尤电路控制等方面问题定改善
生产程中日常生活中火灾时发生会带巨灾害苦难正确采取预防火灾手段类火灾做斗争重课题
火灾动报警消防联动系统作智建筑中重子系统重性众周知智建筑中创造安全舒适环境消防安全中重方面火灾动报警消防联动系统作火灾先期预报火灾时扑灭保障身财产安全起代作火灾动报警系统早期发现火灾时采取效措施控制扑灭火灾设置建筑物中场种动消防设施类火灾作斗争力工具
[1]
二国外研究现状
21 火灾烟雾报警器设计开发相关器件
年森林火灾频现火灾造成员伤亡增加森林防火块国专门火灾报警系统设计森林防火应背景设计太阳森林防火报警器[2]该报警器电源太阳电池蓄电池储省更换电源麻烦环保安装方便太阳电池板蓄电池进行充电时该报警器够太阳电池板输出电压输出电流进行踪功率点(MPP)输出样快速度蓄电池充满系统单片机 STC12C4052AD 控芯片设计DCDC 变换电路利烟雾传感器温度传感器进行火灾探测实现高分贝报警功该项目应森林形恶劣者电力线难施工区域 防火报警系统成低廉具实价值市场商业价值
太阳森林防火报警器电路结构图1示该系统STC12C4052AD控制核心通 DCDC变换电路控制10W太阳板12V蓄电池充放电蓄电池电压 LM2576 开关电源电路降压5 V系统进行供电烟雾检测模块检测烟雾者温度检测模块检测环境温度超设定阈值时MCU产生中断进行火灾报警
图1 太阳森林防火报警器电路结构
DCDC 变换电路采基 IR2104 步buck电路[3]电路原理图图2示该电路具备
MPPT踪功首先太阳电池板输出电压电流进行采样计算出功率值MCU智控制调节输入IR2104PWM 波占空控制MOS导通截止例达控制级阻抗目级阻抗达佳阻抗时太阳电池板输出功率功率[4]
图2：基 IR2104 步buck电路
发生火灾时会产生浓厚烟雾周围环境温度会骤然升必须烟雾浓度环境温度进行检测判断否发生火灾
1) 烟雾检测采 MQ2气体传感器处环境中存燃气体时烟雾传感器电导率空气 中燃气体浓度增加增MQ2 气体传感器具较宽浓度范围燃气体良灵敏度寿命长成低特点系统中MQ2气体传感器 检测 CO 气体森林火灾发生时树木 燃烧完全产生CO气体CO 气体浓度增加时MQ2气体传感器阻值降通电压较器检测MQ2气体传感器阻值否降低定阈值判断否发生森林火灾[5]
2) 温度检测采DS18B20 数字温度传感器具线总线特点体积抗干扰力强精度达±05℃深林火灾发生时系统周围环境温度升快时 DS18B20检测温度值断增温度值超设定阈值时通单片机控制报警[6]
22 火灾烟雾报警器国外研究概况
国外20世纪30年代开始研究开发烟雾传感器发展迅速方面安全意识增强环境安全性生活舒适性求提高方面传感器市场增长受政府安全法规推动关统计美国
1996年~2002年烟雾传感器年均增长率27~30着传感器生产工艺水逐步提高传感器日益型化集成度断增烟雾检测仪器体积逐渐变提高烟雾检测仪器便携性更加利生产运输市场推广[7]
欧洲1988年PVC(聚氯乙烯)电缆列入淘汰象MICC(机绝缘铜包层电缆)正减少趋淘汰目前代电缆具成低耐火性毒性优点英国正火灾探测系统种电缆耐火性进行全面检查专门制订新电缆规范开发适宜耐火电缆趋势光缆应会越越广泛优点存EMC(电磁兼容性)RFI(射频干扰)问题尤适长距离传输信号损失危
险性目前尚需改进电缆连接技术减少接点信号损失降低成番功夫
两年普遍采硬连线时线火灾动报警传输技术已开始量涌现欧洲发展快频点选146167182 MHz应医院古建筑机场综合建筑体育场展览中心旅馆等规模较干扰较建筑必设置时建筑处：便安装建筑损坏济便原系统集成容易扩展系统设计简单完全寻址便网络化设计市场前景非常[8]
报警控制技术国外市场智型火灾报警控制器流智型报警系统结构型式三种类型：分散智型集中智型分布智型分散智型探测器智型探测器．控制器仅接收探测器传信息参火灾判断系统中控制器动探测器动集中智型探测器实际传感器仅火灾现场探测烟雾温度等火火灾参数进行综合智处理判断否发生火灾系统关键控制器称机智型目前国智系统绝数属集中智系统建筑规模庞时探测器消防设备数目众系统机会出现应软件复杂庞探测器巡检周期长火灾监控系统性降低维护便等缺点分布智型实质机智探测器智两者结合．称全智系统探测器控制器均智型分承担职具体讲：火灾信息基处理环境补偿探头报脏障判断等功返探测器控制器容实现级理功系统巡检火灾参数算法运算消防设备监控联网通信等提高系统巡检速度稳定性性
全智系统欧美发展快．成发展方国正开发基属分布智型火灾报警系统
国70年代初期开始研制烟雾报警器生产型号样品种较齐全应范围单炼油系统扩展危险作业环境种类型报警器产品数量断增加引进国外先进传感器技术先进生产工艺基础进行研究开发形成特色年烟雾选择性产品稳定性进步
燃气报警器分民火灾烟雾报警器工业烟雾报警器毒害烟雾报警器三系列产品[9]
(1) 民火灾烟雾报警器
民火灾烟雾报警器居民家庭火灾报警器般安装厨房遇火灾产生烟雾时时报警器发出声光报警时伴数字显示时联动外部设备报警器动开启排风扇烟雾排出室外
(2) 工业烟雾报警器毒害烟雾报警器
工业烟雾报警器毒害烟雾报警器检测探头差异原理应中相工业燃气报警器毒烟雾报警器根 检测环境分检漏仪控制器探测器
检漏仪体积较身携带手持应燃气理查漏 巡检燃气泄漏检漏仪便会发出声光报警时数字显示烟雾浓 度便时采取安全措施防止爆炸等恶性事发生 控制器探测器结合防爆现场长期监测烟雾浓度
探测器安装防爆现场控制器壁挂值班室等值守方二者采屏 蔽电缆线连接现场探测器探测燃气泄漏通屏蔽电缆线信号传控制器控制器发出声光报警时启动排风装置关闭电磁阀切断气源确保安全种仪器广泛应液化气站汽车加油站锅炉房等工业场[10]
23 烟雾火灾报警器研究现状
年全国年火灾伤亡数低2000直接财产损失高达15亿元原火灾报警时准确火灾报警器研制已成社会热门话题监控火灾特征值较少传统基单烟雾温度传感火灾报警器容易造成误判失判监控更火灾特征值烟雾传感器温度传感器光强传感器利CAN总线概率综合模型开发报警器该报警器开发应提高火灾报警准确性时性灵活性[11]
231报警器硬件设计
报警器硬件构架图3示[12]该报警器控制核心采C8051F040通片12
位分辨率AⅨ：光强信号烟雾信号进行采样通IO端口DSl8820进行程控实现温度信号采样根采信息判断火灾等级出警报信号火灾等级较高时通控制继电器关断电源信息通CAN总线传送PC机台[13]
图3 报警器硬件结构
该报警器针光强信号烟雾信号温度信号分设计相应采样电路信号调理电路设计中采光敏电阻39K电阻5V电源分压实现光信号电压信号转换利仪表运放RC低通滤波器信号进行调理工作时光敏电阻呈现出负光强度特性似线性变化关系烟雾信号采烟雾传感器MQ2转换电信号样利仪表运放RC低通滤波器进行调理MQ2灵敏度特性负线性温度信号通单片机程控温度传感器DSl8820进行采集DSl8820特性：实现55℃～+125℃范围温度测量测量温度误差士05℃实际报警器分辨率单独设定保存EEPROM中断电够保存现场温度测量值通串行通信方式传输单线总线数字方式传输[14]
信号调理电路[15]图4示仪表放电路采运算放器0P07该运算放器具极低输入失调电压极低失调电压温漂非常低输入噪声电压幅度长期稳定等特点广泛应稳定积分精密绝值电路较器微弱信号精确放RC低通滤波器3dB带宽决定采信号均低频信号设计中R10KC01uF
图4 信号调理电路
232报警器软件设计
程序设计两全局状态参数结构体定义报警器满足述模型求增强报警器灵活性适应性程序设计采取开放式设计思想程序仅仅嵌入述概率模型基函数表达式函数中全部代数参量开放户通设计者定义总线命令进行现场软件设计包括数采集装载控制算法处理CAN通信状态显示外围动作单元响应等简展示函数定时器中断服务函数图5图6示：
图5 main () 流程图 图6 定时器中断服务函数流程图
满足述模型求增强报警器灵活性适应性程序设计采取开放式设计思想程序仅仅嵌入述概率模型基函数表达式函数中全部代数参量开放户通设计者定义总线命令进行现场序设计两全局状态参数结构体定义报警器动作命令通命令包括设置操控／监控状态(操控优先级高监控程序进入操控状态报警器环境做监测监测结果响应响应操控命令回监控状态必须先退出操控状态)报警灯开／关状态报警灯闪烁频率报警笛开／关状态报警笛呜频率消防器设备起／停状态室电源通／断状态路传感器采样频率定义概率模型算法参数包括设置光强度统计分析时间长度丁L均值影响概率限P二均值响应限值睇均值影响饱值E外包含阈值饱值权重结构体嵌套定义光强信号烟雾离子信号温度信号m程序运行程中通扫描两全局状态参数结构体做出相应动作相应模型计算传递相应参数[15]控制命令参数设置命令全部包含设计者定义CAN总线控制集中外该控制集包含报警器参数初始化命令[16]
控制命令利标准CAN数帧中11位标识符8数字节组成报警器环境监控结果通CAN总线实时位机发送监控结果中包括三路传感器检测相应环境变量总火灾概率值报警灯报警笛消防设备室电源前状态该报警器软件设计适应性强监控环境没赖性传感器赖较说监控环境变量述三者程序基需改写需通
CAN总线命令根现场环境相应传感器型号设置合适参数值般说现场环境影响三路传感器权重环境布置火灾产生信号成分传感器类型影环境布置火灾产生信号成分传感器类型影响模型参数型号传感器响应力导致火灾敏感程度报警器火灾监控准确程度某种程度取决参数设置模型参数报警器监控关重[17]
三基STC89C52单片机烟雾火灾报警器存问题
31 烟雾火灾报警系统设计存问题
设计种火灾检测报警系统通气体传感器实时获取燃气体浓度温度传感器获火灾现场温度通LED显示浓度温度超限定值时报警方便更掌握安全状况提高生活质量整系统设计出现问题设计思路设计程中细节性问题需考虑解决
火灾烟雾报警系统常见问题需解决方面：
(1) 设置火灾报警器烟雾浓度报警界限
火灾报警器报警浓度设置高报警效果达设置低怕检测标准控问题便选择DS18B20作温度感应器温度检测较灵敏路器件量选择较灵敏器件方便达检测标准
(2) 系统电源供电选择
系统工作采4节15 V干电池45V做电源实验验证系统工作时单片机传感器工作电压稳定够满足系统求电池更换方便
(3) 火灾报警器电路焊接难易程度控
焊接程仔细点容易出错方加心
(4) 模块连接问题
硬件部分难点合理模块部分机连接起
(5) 控制器选择
丰富RAM八位机扩展部RAM般4Kbyte更RAM外扩必然加成控制芯片拥带FLASHRAM
四课题解决问题达基目标
41 基目标
完成基STC89C52火灾报警器设计实现功：
（1）够感知烟雾浓度达定数值实现报警功
（2）够检测现场温度达定数值实现报警功实现三极驱动数码显示前采集模块烟物浓度温度值功
（3）实现两种报警方式紧急报警方式手动取消紧急报警方式
（4）实现设置烟雾浓度高温报警值功掉电情况掉电保存功
（5）实现旦检测火宅释放烟雾超定数值进行蜂鸣器步报警功
（6）实现够检测温度升高超设定报警温度时候蜂鸣器产生报警功
42 课题难点解决方案
难点：需完成检测烟雾浓度算法十分复杂考虑火灾报警检测性考虑感应灵敏度
难点二：正确选单片机温度感应器数码显示
难点三：系统具较模块需合理分配单片机IO然IO够时编程层次较复杂
解决方案：
(1) 通互联网图书馆等资源努力学相关知识做熟练掌握
(2) 通学C语言知识通查阅资料学计算机底层知识掌握相关知识达较处理
(3) 做模块连接工作程序编程起思路更加清晰明朗
五结语
通国外相关文阅读深入研究基STC89C52单片机火灾烟雾报警器相关系统设计具较深入理解认识文提出烟雾火灾报警器目前存问题说成问题报警器发展研究等问题做讨问题需进步改进完善学较关STC89C52火灾报警器显示等方面专业知识次毕业设计全面完整设计具帮助学技术方案优缺点学会选择合理材料等模块进步学研究提供良思路途径
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指导教师审阅意见：
指导教师（签名）
20XX年 X 月 X 日
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毕业设计(文)
( 20XX届 )
文题目：
基STC89C52火灾动报警系统设计开发
DESIGN AND DEVELOPMENT OF AUTOMATIC FIRE ALARM SYSTEM BASED ON STC89C52
学 生 姓 名： 学 号：
二级学院名称： 电子信息学院 专 业：电子科学技术
指 导 教 师： 职 称： 研究员
合作企业教师： 职 称：
基STC89C52火灾动报警系统设计开发
摘 着社会济发展防火工作越越重目前国许研发侧重型场火灾报警必研制种结构简单济实家庭烟雾报警器适应市场需求基供家庭烟雾报警器应该具备基求功设计种较适合烟雾报警器
设计传感器单片机作烟雾报警器设计核心器件配合器件实现声光报警动排烟换气消防灭火等功设计中单片机选STC89C52作控制器件传感器选MQ2型半导体燃气体敏感元件烟雾传感器实现烟雾检测烟雾报警器烟雾信号采集前置放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安全保护电路构成设计合理简单易懂价格低廉单片机烟雾报警系统控制中充分应具定实价值文针烟雾报警系统中组成部分功进行详细介绍说明控电路外围设备电路间接口连接方式系统软件设计进行重点分析讲解
关键词：烟雾报警器单片机传感器
DESIGN AND DEVELOPMENT OF AUTOMATIC FIRE ALARM SYSTEM BASED ON STC89C52
Abstract With the development of society and economy the fire work is more and more important but many of the current domestic research are focused on the large space fire alarm Therefore it is necessary to design a simple structure economical and practical family smoke alarm to adapt to the needs of the market The basic requirements of the smoke alarm for household use based on should have and function this paper designs a smoke alarm is suitable for the
The design of the sensor and singlechip microcomputer as the core device smoke alarm design with other devices can achieve sound and light alarm automatic exhaust ventilation and fire extinguishing function Design of single chip STC89C52 is selected as the control device the selection of sensor for detection of MQ2 type semiconductor gas sensitive element smoke sensor smoke The smoke alarm is mainly composed of smoke signal acquisition and the preamplifier circuit analogdigital conversion circuit singlechip microcomputer control circuit display circuit alarm circuit and protection circuit reasonable design simple low price make full use of MCU alarm system in the control of the smoke and has a certain practical value The main thesis of the smoke alarm system for the various components and functions are introduced and explained and the connection mode of the main control circuit and peripheral equipment circuit interface and the software design of the system is analyzed and the explanation of the key
Keywords The smoke alarm MCU sensor
目 录
1 绪 1
11 选题背景研究现状 1
2 设计思路方案选择 1
21 整体设计思路 1
22 设计方案选择 2
221 烟雾检测传感器选型 2
223 温度采集模块 4
3 系统概述硬件方案设计 5
31 系统总体框架 5
32 电源模块 6
33 单片机系统 6
34 单片机时钟电路复位电路设计 8
35 OLED显示模块 8
36 声音报警模块 9
37 键控制模块 10
38 DS18B20接口电路 10
4 系统软件方案设计 11
41系统程序设计流程图 11
5 系统调试测试分析 12
51 硬件调试 12
52 软件调试 13
6 结束语 13
致谢 15
参考文献 16
附录1 系统部分程序： 17
附录2 系统原理图： 36
附录3 系统PCB图： 37
附录4 系统实物图： 38
1 绪
11 选题背景研究现状
着科技发展越越火灾隐患潜伏工业生产日常生活中火灾旦发生便场巨灾难造成巨济损失甚危生命安全早期时候防止发现火灾保护身财产安全减少济损失必须做重事情
减少类事发生必须烟雾进行现场实时检测采先进安全检测仪表严密监测环境中烟雾浓度采取效措施早发现事隐患避免事发生确保工业安全家庭生活安全研究烟雾检测方法研制烟雾报警器成传感器技术发展领域重课题
国外20世纪30年代开始研究开发烟雾传感器发展迅速方面安全意识增强环境安全性生活舒适性求提高方面传感器市场增长受政府安全法规推动关统计美国1996年~2002年烟雾传感器年均增长率27~30[1]着传感器生产工艺水逐步提高传感器日益型化集成度断增烟雾检测仪器体积逐渐变提高烟雾检测仪器便携性更加利生产运输市场推广
1963年5月日开发完成第台接触燃烧式家燃气泄漏报警器次年12月改良产品问世改良报警器检测燃气氧化碳等气体安装浴室者采集中监视[2]
国70年代初期已开始烟雾报警器研究方面社会需外方面减少国家济损失生产程中生产型号样化品种较齐全应范围开始单炼油系统面扩展危险作业环境种类型报警器囊括种类极产品数量断增加发展角度引进国外先进传感器技术国外先进生产工艺基础进行研究力开发属特色火灾报警器着国家力发展年国烟雾选择性产品稳定性进步[3]
2 设计思路方案选择
21 整体设计思路
次设计基STC89C52烟雾报警器够检测环境中烟雾浓度具报警功该报警系统基组成部分应包括：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安全保护电路等部分[2]设计烟雾报警器具显示报警状态适应家庭工业等场燃性易爆烟雾安全性等求报警器STC89C52单片机控制核心延时工作方式选MQ2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达设计目
设计系统进行整体规划结构设计STC89C52单片机中央处理器硬件电路进行设计改进功更加完善系统模块分软件硬件两部分系统硬件电路分数码显示电路状态指示灯电路声音报警电路数收集等四部分 系统软件编制分类软件实现功分程序报警子程序初始化子程序报警限值设置子程序浓度显示子程序等程序容程序编写程中时加入详细文字注释便期修改维护
22 设计方案选择
221 烟雾检测传感器选型
图1烟雾传感器部结构图
烟雾传感器测量装置控制系统首环节烟雾报警器信号采集烟雾传感器负责烟雾传感器够气体种类浓度关信息转换电信号根电信号强弱获测气体环境中存情况关信息达检测监控报警功[4]说没精确传感器没精确动检测控制报警系统烟雾传感器作报警器中缺少核心器件决定采集烟雾浓度信号准确性性烟雾传感器部结构图1示[5]
方案：接触燃烧式传感器易燃烟雾接触种催化物覆盖传感器表面时会发生氧化反应燃烧接触燃烧式气体传感器检测元件般铂金属丝（表面涂铂钯等稀金属催化层）时铂丝通电流保持300℃～400℃高温时燃性气体接触燃性气体会稀金属催化层燃烧铂丝温度会升铂丝电阻值升通测量铂丝电阻值变化知道燃性气体浓度接触燃烧式传感器缺点探头容易发生阻缓中毒现象般连续两月应该传感器进行维护形中加工作员工作量时增加报警器维护成[6]
方案二：半导体烟雾传感器（半导体气敏传感器）半导体烟雾传感器包括氧化物半导体陶瓷材料作敏感体制作烟雾传感器单晶半导体器件制作烟雾传感器半导体烟雾传感器利气体半导体表面氧化原反应导致敏感元件阻值变化制成敏感机理分类半导体烟雾传感器分电阻式非电阻式半导体接触气体时半导体电阻值发生变化利传感器输出端阻值变化测定控制气体关参数种类型传感器称电阻式半导体气敏传感器ＭＯＳ场效应接触气体时场效应电压周围气体状态发生变化利种原理制成传感器称非电阻式半导体气敏传感器[7]
1962年半导体金属氧化物烟雾传感器问世具灵敏度高响应快输出信号强耐久性强结构简单体积维修方便价格便宜等诸优点广泛应缺点选择性较差该传感器成世界产量广烟雾传感器
方案三：离子感烟传感器
离子感烟传感器火灾初起阴燃阶段烟雾气溶胶检测非常效测烟雾粒径范围003um10um外电离室里面放射源镅241两极板间空气分子电离正负离子电极间原导电空气具导电性正常情况外电离室电流电压稳定火灾发生时烟雾粒子进入电离室电力部分（区域）正离子负离子吸附烟雾粒子正负离子相互中概率增加烟雾粒子浓度电流变化量表示出实现火灾参数检测
第四种方案：光电式感烟传感器
光电式感烟传感器包含三部分：光源光敏元件电子开关正常情况常光源发出光会通透镜射光敏元件时候果没什特殊情
况电路会保持正常旦烟雾中阻隔光射会导致达光敏元件光减少时候光敏元件光强变化转化成电变化火灾产生初期利光散射原理烟雾进行探测时发出报警信号报警时光源分4种中包括般光电式激光光电式紫外光光电式红外光光电式
光电式感烟探测器发展速度非常快种类断增型建筑物部应外特适电气火灾危险性较场仪器仪表室隧道计算机房电缆沟等处角度说功言火灾发生早期实现报警功
时候根报警器检测烟雾种类求条件种考虑半导体烟雾传感器种场合较适合众烟雾传感器应特性发现半导体烟雾传感器优点更加突出灵敏度高响应快体积结构简单等优良特性兼具方便价格便宜等优点报警程中具传感器具备缺陷探头阻缓中毒现象维护成方面较低廉广泛应设计中烟雾传感器采方案2选MQ2半导体气体烟雾传感器[8]
222 单片机选型
单片机烟雾动报警系统关键部分具种功接收火灾信号接收信号会启动报警装置显示然执行相应报警单片机实现控制功中单片机运算速度具较高求检测员户报警器系统正常工作时够时观测实时烟雾浓度等级进行相应处理时满足报警器系统设计计算速度求接口功求相类型单片机中考虑选择价格低廉体积轻巧机型建立报警器精确性性抗干扰性基础够考虑成够足够低廉[9]
单片机技术领域里面应越越广泛世界许集成电路生产厂家相继推出种类型单片机众类型单片机中MCS系列单片机成熟技术优越性高性高性价格迅速占领工业测控动化工程应等数流市场成国单片机应领域中翘楚中51系列单片机显著优点价钱便宜IO口程序空间测控操作系统中51系列单片机理想选择次毕业设计采STC89C52作设计单片机[10]
STC89C52种高性低功耗CMOS8位微控制器高密度非易失性存储器技术制造兼容性方面工业80C51产品指令引脚完全兼容具8K编程Flash存储器片Flash适常规编程器允许程序存储器线编程单芯片拥系统编程Flash灵巧8 位CPU具备条件STC89C52众嵌入式控制应系统提供超效高灵活解决方案[10]STC89C52具备标准功：256字节RAM32 位IO 口线8k字节Flash定时器2数指针6量2级中断结构全双工串行口三16位定时器计数器片晶振时钟电路外STC89C52降低0Hz 静态逻辑操作支持2种软件选择节电模式空闲模式条件CPU开始停止工作允许RAM定时器计数器串口中断继续工作掉电保护方式振荡器冻结RAM容保存单片机停止切工作直硬件中断复位止单片机中心模块程序代码烧进然外围接振荡电路复位电路LED显示电路LED显示电路报警电路等子模块[11]
223 温度采集模块
方案1：测温电路中采PT100作温度传感器PT100传感器利铂电阻特性进行测温铂电阻具样特性阻值温度变化变化呈定函数关系特性PT100传感器具抗振动稳定性准确度高耐高压等优点具缺点起较复杂
方案2：采DS18B20作次设计温度传感器DS18B20数字温度输出通 线 总线（ 1Wire种特殊数字信号总线协议独特信号线电源线复合起仅条口线芯片编码唯支持联网寻址零功耗等方面总线中需硬件连线少种）种独特方式 DS18B20方便组建成传感器网络整测量系统建立组合提供更性传输距离转换时间测温精度分辨率等方面相较温度传感器更进步相户讲更方便效果更加令满意[12]
通较出DS18B20直接输出数字温度值需校正较理想选择决定选择方案2
3 系统概述硬件方案设计
31 系统总体框架
烟雾报警器够检测环境中烟雾浓度具报警功仪器该报警系统基组成部分应包括：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安全保护电路等部分组成
适应家庭工业等场燃性易爆烟雾安全性求设计烟雾报警器具显示报警状态报警器采延时工作方式烟雾检测报警器STC89C52单片机控制核心选MQ2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设计包括硬件软件设计两部分
设计求分析该设计须包含结构：烟雾检测部分STC89C52单片机控部分报警部分AD采集四部分电路总体设计框图图2示：
图2总体设计框图
处理器采51系列单片机STC89C52整系统系统软件控制工作设置监测点烟雾检测探头检测烟雾变换成电信号送出模拟信号AD采集电路采集单片机软件查询识判决等环节实时发出烟雾报警状态控制信号驱动蜂鸣器报警指示灯报警[13]
32 电源模块
图3电源模块原理图
系统采电池供电考虑种方案系统供电
方案1：采5V蓄电池系统供电蓄电池具较强电流驱动力稳定电压输出性蓄电池体积庞报警器极方便放弃方案
方案2：采4节15 V干电池45V做电源实验验证系统工作时单片机传感器工作电压稳定够满足系统求电池更换方便
综述采方案2电源模块原理图图3示中P1电池接口SW1电源开关[14]
33 单片机系统
单片机果需工作起构成单片机系统基构成图4示
图4单片机系统基构成
单片机系统致三部分构成第部分包含单片机第二部分包含复位电路部分时钟电路构成三部分部分独立功够单独工作互相协作
STC89C52 单片机中工作电压范围4V55V间需单片机外接5V直流电源连接单片机中40脚单片机VCC需接正极5V外20脚VSS接电源端达需效果
复位电路确定单片机工作起始状态单片机启动程需复位电路实现单片机接通电源时候会产生复位信号完成单片机启动确定单片机起始工作状态果单片机系统运行程中受外界环境干扰出现程序跑飞现象时复位钮部程序便会动头开始执行种复位般两种方式电动复位外部键手动复位单片机时钟电路工作完成复位操作需RESET端持续出2机器周期完成复位操作重条件设计两者间采外部手动键复位电路选择需接拉电阻提高输出高电值
时钟电路单片机重部分单片机工作节奏进行掌控时钟电路方面讲说振荡电路需单片机提供正弦波信号作基准决定单片机执行速度XTAL1XTAL2分反放器输入输出该反放器配置片振荡器果采外部时钟源驱动器件需
外接XTAL2机器周期含6状态周期状态周期含2振荡周期机器周期12振荡周期果外接石英晶体振荡器话振荡频率12MHz振荡周期时间112us[15]
34 单片机时钟电路复位电路设计
系统采STC系统列单片机相系列单片机说话具更优点般STC单片资源方面单片机优点执行速度快STC系列单片机串口单片机进行烧写载程序较方便STC89C52单片机部集成复杂电路抗干扰方面具错力
系统采部方式时钟电路加电复位复位电路分图5图6示：
图5时钟电路 图6 复位电路
单片机高阻态PO口部含拉电阻正常输出高低电该组IO口时必须外接拉电阻
35 OLED显示模块
图7 数码显示
显示采数码显示显示电路图7示
36 声音报警模块
电路通三极基极串连电阻单片机P36端口连接达控制蜂鸣器否报警声音报警电路图8示
图8 声音报警电路图
37 键控制模块
图9 消音键连接电路图
电路设计四键设置键加键减键紧急报警键遇紧急情况时紧急报警键蜂鸣器进行报警消音键连接图9示[16]
38 DS18B20接口电路
采DS18B20温度传感器接口电路图图10示
图10 温度传感器接口电路图
（1） DS18B20控制方法
DS18B20六条控制命令：
温度变化：44H开动DS18B20进行温度转换
读暂存器：BEH仅仅占暂存器9字节容
写暂存器：数4EH放入暂存器THTL字节
复制暂存器：暂存器THTL字节48H 送E2RAM中
次调E2RAM B8H E2RAM中THTL字节放暂存器THTL字节
读电源供电方式 B4H 开启DS18B20电源供电方式信号发送CPU
（2） DS18B20供电方式
DS18B20采两种方式供电：1采电源供电方式时DS18B201脚连端2脚变作信号线3脚连接电源种寄生电源供电方式图31示样单片机端口连单线总线工作周期够DS18B20时钟提供足够电流方便工作采三极完成拉总线设计采电源供电方式P23口连单线总线保证效DS18B20时钟周期提供足够电流拉电阻STC89C52P23完成总线拉DS18B20处写存储器操作温度AD变换操作时总线必须强拉拉开启时间达极限时间10μs实行寄生电源供电方式VDDGND端均需连接端单线制根线发送接收口求必须三状态DS18B20机控制完成温度转换必须3步骤：1初始化2ROM操作指令3存储器操作指令
4 系统软件方案设计
41系统程序设计流程图
动火灾报警器硬件系统设计结束果缺乏软件辅助帮助硬件正常工作软件硬件够运动起重支撑部分控制着整硬件系统运行外意义说软件整系统极重甚某种意义说硬件更加重
程序流程图图11示首先传感器预热MQ2型半导体电阻式烟雾传感器通电情况存放段时间次通电传感器进入工作状态说正常采集烟雾信息需段时间进行预热处理程序初始化结束系统会进入监控状态整电路环境进行监控作
整报警系统工作中ADC0832烟雾浓度信息转换处理单片机信号进行分析处理判断系统否启动报警程序包括报警浓度设定功LED八段式数码浓度字符显示功手动报警功中断子程序等程序报警器功更加全面完善户带更便利体验[17]
图11 程序流程图
整功MP3系统设计基完成剩务该系统进行调试测试
5 系统调试测试分析
51 硬件调试
第步目测阶段单片机应系统电路全部需手工焊接洞洞板时候焊接需定熟悉度焊点进行仔细检查便测定否虚焊否毛剌等现象
第二步万表测试先万表次检查目测中认存错误连线接点查通断状态否设计状态相应检查种线线间连接否短路现象
第三步加电检查系统加电时首先检查插座器件引脚电源端否达符合求电压值接端电压值否零想接接固定电引脚端否符合设计需电
第四步联机检查
硬件电路调试程中遇少问题第次元件焊准备调试时候发现正负极插针离太容易接电源理说种错该发生出错原太马虎说做事情必需三思行仅停留想象阶段需身体力行方取结果验更加丰富半点马虎否浪费时间精力
首先烧入显示程序显示正正常整体功否完善调试程序时发现指令正确功达想效果电路功正常运行外软件程序中延时长短长短类似现象列举
完成测试两功第测试浓度达设定值否会动报警第二测试温度升报警值否实现动实现报警功
52 软件调试
软件调试时模块分进行测试采取步步营策略样方便模块起检查作第步完成OLED显示然接单片机时钟电路复位电路时钟等驱动程序调试步烟雾检测AD采集电路编写﹑键控制电路设计根系统需然设置想功进行微型修改
然实际操作程中首先显示程序烧入进显示正正常调试程序结束发现指令正确导致电路功完全实现外软件程序中延时长短出现问题程序进行断修改断查资料样解决出现问题出想结果
系统中断程序设计程中遇中断嵌套法退出问题时候需设定中断优先级中显示屏引脚中断优先级高
6 结束语
次设计烟雾检测报警器生产生活等情况保障安全避免发生火灾爆炸事火灾发生现场防止煤气中毒发生防火防爆安全生产等场中必备种仪器想象出烟雾报警器具巨市场空间错发展前景文建立烟雾传感器报警技术进行深入研究基础然国国外相款式产品技术特点进行全面较然系统设计方案进行完确定系统设计方案仪器整体设计进行确定组成部分进行详细分析设计设计需产品
文设计烟雾报警器两部分构成部分分烟雾信号采集电路部分分单片机控制电路根设计求环境成众素确定选MQ2型半导体电阻式烟雾传感器该传感器具广谱型半导体敏感器件烷类烟雾种烟雾错良敏感特性灵敏度适中具响应恢复特性等特点工作程中稳定性重现性易受环境影响抗温湿度影响等优良性
系统单片机控制电路设计仪器具结构简单体积性稳定成低等优良性前期设计中采高性高整合度STC89C52单片机作核心芯片充分利高速数处理力丰富片外设实现仪器型化智化独特设计达预期效果烟雾传感器需加热状态工作温度便决定素传感器工作时候温度越高反应速度着温度升高加快响应时间恢复时间着加快保证传感器准确稳定工作提高响应时间需烟雾传感器持续供5V加热电压烟雾报警器范围较广温度范围工作烟雾浓度显示LED数码显示烟雾浓度达开始设定报警浓度时会发出报警滴答声
现场进行标定测试程中需分析烟雾浓度信号实验数利数计算报警器显示烟雾浓度实际浓度间误差255LEL果规定误差范围±5LEL数满足开始设定检测求达预期设计效果出结
目前止毕业设计告段落次毕业设计中更加解理知识实践力差距果光知道理知识远远够需断实践更巩固学知识方面意识短处缺陷培养独立思考力学前没接触知识进步提高实际设计程中研究问题发现问题解决问题力时发现足处问题存进步学发展未工作学中更快适应提高
致谢
完成设计写作程中十分感谢指导老师—XX老师文开始结束XX老师直悉心帮修改着文设计程中出现种问题错误文设计程严格关帮助开拓设计思路做毕业设计程中杂事较文块没花心思次文提交会出现错误知道修改基老师指导老师仅文方面帮助功课指导真感谢金老师
做文程中清楚意识专业茫然知东西懂回想学四年时光知道机缘巧合专业学校记初想跑城市然想学技傍身刚专业电子科学技术浙江传媒学院发现感兴趣专业学方面没花时间说实话挺惜专业没学什东西做毕业设计时候显异常艰难清楚意识专业知识缺陷
意中母校里感谢母校——浙江传媒学院帮助舞台施展华里发现里学校氛围样气氛相说活跃开始接受面慢慢惯额珍惜学四年生活留回忆生仅次甚毕业文样次便没机会写外感谢班位学起生活三室友正交流合作断成长受益颇感谢家朋友帮助利完成毕业文
通次毕业设计深刻认识学专业知识重性理解理联系实际含义检验学四年学成果四年学知识综合运验总结通次设计锻炼方面力包括制图编程动手沟通力学知识更升华工作岗位发挥奠定坚实基础时间仓促专业水原整篇文肯定存着定错误漏洞恳请阅读篇文老师学予指正胜感激
次关心帮助老师学表示衷心感谢 更感谢母校四年培养教育希母校健康蓬勃发展更加辉煌等外拼搏成功必会回反哺母校母校够培育更社会做出番贡献
参考文献
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[16] 聂巍李晓青智火灾报警系统设计[J信息通信20122 92
[17] 宝宋锐基单片机线智防火报警器设计中国电子商务2012(08)
附录1 系统部分程序：
#include
#include eepom52h
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#include
数码段选定义 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
uchar code smg_du[]{0xc00xf90xa40xb00x990x920x820xf80x800x90
0x880x830xc60xa10x860x8e0xff} 断码
数码位选定义
uchar code smg_we[]{0x7f0xbf0xdf0xef}
uchar code smg_we[]{0xfe0xfd0xfb0xf7}
uchar dis_smg[8] {0xc00xf90xa40xb00x990x920x820xf8}
uchar smg_i 3 显示数码位数
sbit SCLP3^4 SCL定义P1口第3位脚连接ADC0832SCL脚
sbit DOP3^3 DO定义P1口第4位脚连接ADC0832DO脚
sbit CSP3^2 CS定义P1口第4位脚连接ADC0832CS脚
sbit dq P3^5 18b20 IO口定义
sbit beep P3^6 蜂鸣器IO口定义
uint temperatures_temp 温度变量
uchar dengjis_dengji 烟物等级
uchar shoudong 手动报警键
uint huoyan
bit flag_300ms
uchar key_can 键值变量
uchar menu_1 菜单设计变量
bit flag_lj_en 键连加
bit flag_lj_3_en 键连3次连加 加数越
uchar key_timeflag_value 做连加中间变量
bit key_500ms
uchar flag_clock
uchar zd_break_enzd_break_value 动退出设置界面
uchar a_a
***********************延时函数*****************************
void delay_uint(uint q)
{
while(q)
}
******************数保存单片机部eepom中******************
void write_eepom()
{
SectorErase(0x2000)
byte_write(0x2000 s_temp)
byte_write(0x2001 s_dengji)
byte_write(0x2060 a_a)
}
******************数单片机部eepom中读出*****************
void read_eepom()
{
s_temp byte_read(0x2000)
s_dengji byte_read(0x2001)
a_a byte_read(0x2060)
}
**************开机检eepom初始化*****************
void init_eepom()
{
read_eepom() 先读
if(a_a 1) 新单片机初始单片机问EEPOM
{
s_temp 50
s_dengji 5
a_a 1
write_eepom()
}
}
***********************18b20初始化函数*****************************
void init_18b20()
{
bit q
dq 1 总线高
delay_uint(1) 15us
dq 0 复位脉
delay_uint(80) 750us
dq 1 总线高 等
delay_uint(10) 110us
q dq 读取18b20初始化信号
delay_uint(20) 200us
dq 1 总线高 释放总线
}
*************写18b20数***************
void write_18b20(uchar dat)
{
uchar i
for(i0i<8i++)
{ 写数低位开始
dq 0 总线低写时间隙开始
dq dat & 0x01 18b20总线写数
delay_uint(5) 60us
dq 1 释放总线
dat >> 1
}
}
*************读取18b20数***************
uchar read_18b20()
{
uchar ivalue
for(i0i<8i++)
{
dq 0 总线低读时间隙开始
value >> 1 读数低位开始
dq 1 释放总线
if(dq 1) 开始读写数
value | 0x80
delay_uint(5) 60us 读时间隙少保持60us时间
}
return value 返回数
}
*************读取温度值 读出数***************
uint read_temp()
{
uint value
uchar low 读取温度时候果中断太频繁应该中断关否会影响18b20时序
init_18b20() 初始化18b20
write_18b20(0xcc) 跳64位ROM
write_18b20(0x44) 启动次温度转换命令
delay_uint(50) 500us
init_18b20() 初始化18b20
write_18b20(0xcc) 跳64位ROM
write_18b20(0xbe) 发出读取暂存器命令
EA 0
low read_18b20() 读温度低字节
value read_18b20() 读温度高字节
EA 1
value << 8 温度高位左移8位
value | low 读出温度低位放value低八位中
value * 00625 转换温度值
return value 返回读出温度
}
***********读数模转换数********************************************************
1 0 0 通道
1 1 1 通道
unsigned char ad0832read(bit SGLbit ODD)
{
unsigned char i0value0value10
SCL0
DO1
CS0 开始
SCL1 第升
SCL0
DOSGL
SCL1 第二升
SCL0
DOODD
SCL1 第三升
SCL0 第三降
DO1
for(i0i<8i++)
{
SCL1
SCL0 开始第四降接收数
value<<1
if(DO)
value++
}
for(i0i<8i++)
{ 接收校验数
value1>>1
if(DO)
value1+0x80
SCL1
SCL0
}
CS1
SCL1
if(valuevalue1) 校验数较正确返回数否返回0
return value
return 0
}
***********************数码显示函数*****************************
void display()
{
uchar i
for(i0i
P2 smg_we[i] 位选
P1 dis_smg[i] 段选
delay_1ms(1)
P1 0xff 消隐
P2 0xff 位选
}
}
****************键处理数码显示函数***************
void key_with()
{
if(key_can 4) 紧急报警键 手动报警
{
if(menu_1 0)
shoudong 1
}
if(key_can 1) 设置键
{
menu_1 ++
if(menu_1 > 3)
{
menu_1 0
}
if(menu_1 0)
{
dis_smg[0] smg_du[temperature 10] 取温度位数显示
dis_smg[1] smg_du[temperature 10 10] 取温度十位显示
smg_i 3
}
if(menu_1 1)
{
dis_smg[0] smg_du[s_temp 10] 取位显示
dis_smg[1] smg_du[s_temp 10 10] 取十位显示
dis_smg[2] 0xbf
dis_smg[3] smg_du[10] 显示A
smg_i 4
}
if(menu_1 2)
{
dis_smg[0] smg_du[s_dengji 10] 取位显示
dis_smg[1] 0xbf
dis_smg[2] 0xbf
dis_smg[3] smg_du[11] 显示B
smg_i 4
}
}
if(menu_1 0)
{
if((key_can 2) || (key_can 3))
shoudong 0 取消手动报警
}
if(menu_1 1) 设置高温报警
{
if(key_can 2)
{
if(flag_lj_3_en 0)
s_temp ++ 键未松开动加三次
else
s_temp + 10 键未松开动加三次次动加10
if(s_temp > 99)
s_temp 99
dis_smg[0] smg_du[s_temp 10] 取位显示
dis_smg[1] smg_du[s_temp 10 10] 取十位显示
dis_smg[2] 0xbf
dis_smg[3] smg_du[10] 显示A
}
if(key_can 3)
{
if(flag_lj_3_en 0)
s_temp 键未松开动加三次
else
s_temp 10 键未松开动减三次次动减10
if(s_temp < 10)
s_temp 10
dis_smg[0] smg_du[s_temp 10] 取位显示
dis_smg[1] smg_du[s_temp 10 10] 取十位显示
dis_smg[2] 0xbf
dis_smg[3] smg_du[10] 显示A
}
}
if(menu_1 2) 设置低温报警
{
if(key_can 2)
{
if(flag_lj_3_en 0)
s_dengji ++
else
s_dengji ++
if(s_dengji > 9)
s_dengji 9
dis_smg[0] smg_du[s_dengji 10] 取位显示
dis_smg[1] 0xbf
dis_smg[2] 0xbf
dis_smg[3] smg_du[11] 显示B
}
if(key_can 3)
{
if(flag_lj_3_en 0)
s_dengji
else
s_dengji
if(s_dengji < 1)
s_dengji 1
dis_smg[0] smg_du[s_dengji 10] 取位显示
dis_smg[1] 0xbf
dis_smg[2] 0xbf
dis_smg[3] smg_du[11] 显示B
}
}
}
****************独立键处理函数************************
void key()
{
static uchar key_new 0key_old 0key_value 0
if(key_new 0)
{ 键松开时候做松手检测
if((P2 & 0x0f) 0x0f)
key_value ++
else
key_value 0
if(key_value > 5)
{
write_eepom()
key_value 0
key_time 0
key_new 1
flag_lj_en 0 关闭连加
flag_lj_3_en 0 关闭3秒
flag_value 0 清零
}
}
else
{
if((P2 & 0x0f) 0x0f)
key_value ++ 键时候
else
key_value 0
if(key_value > 5)
{
key_value 0
key_new 0
flag_lj_en 1 连加
zd_break_en 1 动退出设置界
zd_break_value 0 动退出设置界变量清零
}
}
key_can 20
if(key_500ms 1)
{
key_500ms 0
zd_break_en 1 动退出设置界
zd_break_value 0 动退出设置界变量清零
key_new 0
key_old 1
}
if((key_new 0) && (key_old 1))
{
switch(P2 & 0x0f)
{
case 0x0e key_can 4 break k1键值
case 0x0d key_can 3 break k2键值
case 0x0b key_can 2 break k3键值
case 0x07 key_can 1 break k4键值
}
}
key_old key_new
}
****************报警函数***************
void clock_h_l()
{
static uchar value
if((dengji > s_dengji) || (temperature > s_temp) || (shoudong 1)) 报警
{
value ++
if(value > 3)
{
value 10
beep ~beep 蜂鸣器报警
}
}else
{
if((dengji < s_dengji) && (temperature < (s_temp 1)) && (shoudong 0)) 取消报警
{
value 0
beep 1
}
}
}
void main()
{
static uchar value
temperature read_temp() 读取温度值
init_eepom() 读eepom数
time_init() 初始化定时器
delay_1ms(650)
while(1)
{
key() 独立键程序
if(key_can < 10)
{
key_with() 键执行程序
}
temperature read_temp() 读取温度值
if(flag_300ms 1)
{
flag_300ms 0
clock_h_l()
dengji ad0832read(10)
dengji dengji * 10 250
huoyan ad0832read(11)
huoyan 10 huoyan * 10 250
if(menu_1 0)
{
if(temperature > 99)
temperature 99
if(value > 20)
value 0
if(huoyan < 2)
{
smg_i 4
dis_smg[3]smg_du[dengji] 显示烟物报警等级
dis_smg[2] 0xbf
dis_smg[1]smg_du[temperature1010] 十位
dis_smg[0]smg_du[temperature10] 位 ADC08328位ADC数值0~255分开放入l_tmpdate数组中显示
}else
{
shoudong 1
smg_i 4
dis_smg[3]0x89 H
dis_smg[2]0x89 H
dis_smg[1]0x89 H
dis_smg[0]0x89 H
}
}
if(zd_break_en 1) 动退出设置界面程序
{
zd_break_value ++ 300ms加次
if(zd_break_value > 100) 30秒动退出设置界面
{
menu_1 0
smg_i 3
zd_break_en 0
zd_break_value 0
}
}
}
display() 数码显示函数
}
}
*************定时器0中断服务程序***************
void time0_int() interrupt 1
{
static uchar value
TH0 0x3c
TL0 0xb0 50ms
value ++
if(value 6 0)
{
flag_300ms 1 300ms
value 0
}
if(flag_lj_en 1) 键
{
key_time ++
if(key_time > 10) 500ms
{
key_time 0
key_500ms 1 500ms
flag_value ++
if(flag_value > 3)
{
flag_value 10
flag_lj_3_en 1 3次15秒连加
}
}
}
}
附录2 系统原理图：
附录3 系统PCB图：
附录4 系统实物图：
科毕业设计（文）文献综述
学 生 姓 名： 学 号：
二级学院名称： 电子信息学院 专 业：电子科学技术
指 导 教 师： 职 称：
合作企业教师： 职 称：
填表日期： 20XX 年 X 月X 日
引言
现代化建筑规模标准高员密集设备众防火求极严格着国济建设发展种高层建筑中型商业建筑厂房断涌现消防报警系统提出更高更严求早期发现通报火灾防止减少火灾危害保护身财产安全保卫社会义现代化建设现代化工业民建筑宾馆图书馆科研商业部门火灾动报警系统已成必少设施电气工程设计安装否正确仅直接影响建筑消防安全直接关系种消防设施否真正发挥作火灾报警系统设计设备选型显尤重
火灾报警系统常会出现总线数突长距离数传输易扩展等问题着年低价格高性单片机广泛应电路系统尤电路控制等方面问题定改善
生产程中日常生活中火灾时发生会带巨灾害苦难正确采取预防火灾手段类火灾做斗争重课题
火灾动报警消防联动系统作智建筑中重子系统重性众周知智建筑中创造安全舒适环境消防安全中重方面火灾动报警消防联动系统作火灾先期预报火灾时扑灭保障身财产安全起代作火灾动报警系统早期发现火灾时采取效措施控制扑灭火灾设置建筑物中场种动消防设施类火灾作斗争力工具
[1]
二国外研究现状
21 火灾烟雾报警器设计开发相关器件
年森林火灾频现火灾造成员伤亡增加森林防火块国专门火灾报警系统设计森林防火应背景设计太阳森林防火报警器[2]该报警器电源太阳电池蓄电池储省更换电源麻烦环保安装方便太阳电池板蓄电池进行充电时该报警器够太阳电池板输出电压输出电流进行踪功率点(MPP)输出样快速度蓄电池充满系统单片机 STC12C4052AD 控芯片设计DCDC 变换电路利烟雾传感器温度传感器进行火灾探测实现高分贝报警功该项目应森林形恶劣者电力线难施工区域 防火报警系统成低廉具实价值市场商业价值
太阳森林防火报警器电路结构图1示该系统STC12C4052AD控制核心通 DCDC变换电路控制10W太阳板12V蓄电池充放电蓄电池电压 LM2576 开关电源电路降压5 V系统进行供电烟雾检测模块检测烟雾者温度检测模块检测环境温度超设定阈值时MCU产生中断进行火灾报警
图1 太阳森林防火报警器电路结构
DCDC 变换电路采基 IR2104 步buck电路[3]电路原理图图2示该电路具备
MPPT踪功首先太阳电池板输出电压电流进行采样计算出功率值MCU智控制调节输入IR2104PWM 波占空控制MOS导通截止例达控制级阻抗目级阻抗达佳阻抗时太阳电池板输出功率功率[4]
图2：基 IR2104 步buck电路
发生火灾时会产生浓厚烟雾周围环境温度会骤然升必须烟雾浓度环境温度进行检测判断否发生火灾
1) 烟雾检测采 MQ2气体传感器处环境中存燃气体时烟雾传感器电导率空气 中燃气体浓度增加增MQ2 气体传感器具较宽浓度范围燃气体良灵敏度寿命长成低特点系统中MQ2气体传感器 检测 CO 气体森林火灾发生时树木 燃烧完全产生CO气体CO 气体浓度增加时MQ2气体传感器阻值降通电压较器检测MQ2气体传感器阻值否降低定阈值判断否发生森林火灾[5]
2) 温度检测采DS18B20 数字温度传感器具线总线特点体积抗干扰力强精度达±05℃深林火灾发生时系统周围环境温度升快时 DS18B20检测温度值断增温度值超设定阈值时通单片机控制报警[6]
22 火灾烟雾报警器国外研究概况
国外20世纪30年代开始研究开发烟雾传感器发展迅速方面安全意识增强环境安全性生活舒适性求提高方面传感器市场增长受政府安全法规推动关统计美国
1996年~2002年烟雾传感器年均增长率27~30着传感器生产工艺水逐步提高传感器日益型化集成度断增烟雾检测仪器体积逐渐变提高烟雾检测仪器便携性更加利生产运输市场推广[7]
欧洲1988年PVC(聚氯乙烯)电缆列入淘汰象MICC(机绝缘铜包层电缆)正减少趋淘汰目前代电缆具成低耐火性毒性优点英国正火灾探测系统种电缆耐火性进行全面检查专门制订新电缆规范开发适宜耐火电缆趋势光缆应会越越广泛优点存EMC(电磁兼容性)RFI(射频干扰)问题尤适长距离传输信号损失危
险性目前尚需改进电缆连接技术减少接点信号损失降低成番功夫
两年普遍采硬连线时线火灾动报警传输技术已开始量涌现欧洲发展快频点选146167182 MHz应医院古建筑机场综合建筑体育场展览中心旅馆等规模较干扰较建筑必设置时建筑处：便安装建筑损坏济便原系统集成容易扩展系统设计简单完全寻址便网络化设计市场前景非常[8]
报警控制技术国外市场智型火灾报警控制器流智型报警系统结构型式三种类型：分散智型集中智型分布智型分散智型探测器智型探测器．控制器仅接收探测器传信息参火灾判断系统中控制器动探测器动集中智型探测器实际传感器仅火灾现场探测烟雾温度等火火灾参数进行综合智处理判断否发生火灾系统关键控制器称机智型目前国智系统绝数属集中智系统建筑规模庞时探测器消防设备数目众系统机会出现应软件复杂庞探测器巡检周期长火灾监控系统性降低维护便等缺点分布智型实质机智探测器智两者结合．称全智系统探测器控制器均智型分承担职具体讲：火灾信息基处理环境补偿探头报脏障判断等功返探测器控制器容实现级理功系统巡检火灾参数算法运算消防设备监控联网通信等提高系统巡检速度稳定性性
全智系统欧美发展快．成发展方国正开发基属分布智型火灾报警系统
国70年代初期开始研制烟雾报警器生产型号样品种较齐全应范围单炼油系统扩展危险作业环境种类型报警器产品数量断增加引进国外先进传感器技术先进生产工艺基础进行研究开发形成特色年烟雾选择性产品稳定性进步
燃气报警器分民火灾烟雾报警器工业烟雾报警器毒害烟雾报警器三系列产品[9]
(1) 民火灾烟雾报警器
民火灾烟雾报警器居民家庭火灾报警器般安装厨房遇火灾产生烟雾时时报警器发出声光报警时伴数字显示时联动外部设备报警器动开启排风扇烟雾排出室外
(2) 工业烟雾报警器毒害烟雾报警器
工业烟雾报警器毒害烟雾报警器检测探头差异原理应中相工业燃气报警器毒烟雾报警器根 检测环境分检漏仪控制器探测器
检漏仪体积较身携带手持应燃气理查漏 巡检燃气泄漏检漏仪便会发出声光报警时数字显示烟雾浓 度便时采取安全措施防止爆炸等恶性事发生 控制器探测器结合防爆现场长期监测烟雾浓度
探测器安装防爆现场控制器壁挂值班室等值守方二者采屏 蔽电缆线连接现场探测器探测燃气泄漏通屏蔽电缆线信号传控制器控制器发出声光报警时启动排风装置关闭电磁阀切断气源确保安全种仪器广泛应液化气站汽车加油站锅炉房等工业场[10]
23 烟雾火灾报警器研究现状
年全国年火灾伤亡数低2000直接财产损失高达15亿元原火灾报警时准确火灾报警器研制已成社会热门话题监控火灾特征值较少传统基单烟雾温度传感火灾报警器容易造成误判失判监控更火灾特征值烟雾传感器温度传感器光强传感器利CAN总线概率综合模型开发报警器该报警器开发应提高火灾报警准确性时性灵活性[11]
231报警器硬件设计
报警器硬件构架图3示[12]该报警器控制核心采C8051F040通片12
位分辨率AⅨ：光强信号烟雾信号进行采样通IO端口DSl8820进行程控实现温度信号采样根采信息判断火灾等级出警报信号火灾等级较高时通控制继电器关断电源信息通CAN总线传送PC机台[13]
图3 报警器硬件结构
该报警器针光强信号烟雾信号温度信号分设计相应采样电路信号调理电路设计中采光敏电阻39K电阻5V电源分压实现光信号电压信号转换利仪表运放RC低通滤波器信号进行调理工作时光敏电阻呈现出负光强度特性似线性变化关系烟雾信号采烟雾传感器MQ2转换电信号样利仪表运放RC低通滤波器进行调理MQ2灵敏度特性负线性温度信号通单片机程控温度传感器DSl8820进行采集DSl8820特性：实现55℃～+125℃范围温度测量测量温度误差士05℃实际报警器分辨率单独设定保存EEPROM中断电够保存现场温度测量值通串行通信方式传输单线总线数字方式传输[14]
信号调理电路[15]图4示仪表放电路采运算放器0P07该运算放器具极低输入失调电压极低失调电压温漂非常低输入噪声电压幅度长期稳定等特点广泛应稳定积分精密绝值电路较器微弱信号精确放RC低通滤波器3dB带宽决定采信号均低频信号设计中R10KC01uF
图4 信号调理电路
232报警器软件设计
程序设计两全局状态参数结构体定义报警器满足述模型求增强报警器灵活性适应性程序设计采取开放式设计思想程序仅仅嵌入述概率模型基函数表达式函数中全部代数参量开放户通设计者定义总线命令进行现场软件设计包括数采集装载控制算法处理CAN通信状态显示外围动作单元响应等简展示函数定时器中断服务函数图5图6示：
图5 main () 流程图 图6 定时器中断服务函数流程图
满足述模型求增强报警器灵活性适应性程序设计采取开放式设计思想程序仅仅嵌入述概率模型基函数表达式函数中全部代数参量开放户通设计者定义总线命令进行现场序设计两全局状态参数结构体定义报警器动作命令通命令包括设置操控／监控状态(操控优先级高监控程序进入操控状态报警器环境做监测监测结果响应响应操控命令回监控状态必须先退出操控状态)报警灯开／关状态报警灯闪烁频率报警笛开／关状态报警笛呜频率消防器设备起／停状态室电源通／断状态路传感器采样频率定义概率模型算法参数包括设置光强度统计分析时间长度丁L均值影响概率限P二均值响应限值睇均值影响饱值E外包含阈值饱值权重结构体嵌套定义光强信号烟雾离子信号温度信号m程序运行程中通扫描两全局状态参数结构体做出相应动作相应模型计算传递相应参数[15]控制命令参数设置命令全部包含设计者定义CAN总线控制集中外该控制集包含报警器参数初始化命令[16]
控制命令利标准CAN数帧中11位标识符8数字节组成报警器环境监控结果通CAN总线实时位机发送监控结果中包括三路传感器检测相应环境变量总火灾概率值报警灯报警笛消防设备室电源前状态该报警器软件设计适应性强监控环境没赖性传感器赖较说监控环境变量述三者程序基需改写需通
CAN总线命令根现场环境相应传感器型号设置合适参数值般说现场环境影响三路传感器权重环境布置火灾产生信号成分传感器类型影环境布置火灾产生信号成分传感器类型影响模型参数型号传感器响应力导致火灾敏感程度报警器火灾监控准确程度某种程度取决参数设置模型参数报警器监控关重[17]
三基STC89C52单片机烟雾火灾报警器存问题
31 烟雾火灾报警系统设计存问题
设计种火灾检测报警系统通气体传感器实时获取燃气体浓度温度传感器获火灾现场温度通LED显示浓度温度超限定值时报警方便更掌握安全状况提高生活质量整系统设计出现问题设计思路设计程中细节性问题需考虑解决
火灾烟雾报警系统常见问题需解决方面：
(1) 设置火灾报警器烟雾浓度报警界限
火灾报警器报警浓度设置高报警效果达设置低怕检测标准控问题便选择DS18B20作温度感应器温度检测较灵敏路器件量选择较灵敏器件方便达检测标准
(2) 系统电源供电选择
系统工作采4节15 V干电池45V做电源实验验证系统工作时单片机传感器工作电压稳定够满足系统求电池更换方便
(3) 火灾报警器电路焊接难易程度控
焊接程仔细点容易出错方加心
(4) 模块连接问题
硬件部分难点合理模块部分机连接起
(5) 控制器选择
丰富RAM八位机扩展部RAM般4Kbyte更RAM外扩必然加成控制芯片拥带FLASHRAM
四课题解决问题达基目标
41 基目标
完成基STC89C52火灾报警器设计实现功：
（1）够感知烟雾浓度达定数值实现报警功
（2）够检测现场温度达定数值实现报警功实现三极驱动数码显示前采集模块烟物浓度温度值功
（3）实现两种报警方式紧急报警方式手动取消紧急报警方式
（4）实现设置烟雾浓度高温报警值功掉电情况掉电保存功
（5）实现旦检测火宅释放烟雾超定数值进行蜂鸣器步报警功
（6）实现够检测温度升高超设定报警温度时候蜂鸣器产生报警功
42 课题难点解决方案
难点：需完成检测烟雾浓度算法十分复杂考虑火灾报警检测性考虑感应灵敏度
难点二：正确选单片机温度感应器数码显示
难点三：系统具较模块需合理分配单片机IO然IO够时编程层次较复杂
解决方案：
(1) 通互联网图书馆等资源努力学相关知识做熟练掌握
(2) 通学C语言知识通查阅资料学计算机底层知识掌握相关知识达较处理
(3) 做模块连接工作程序编程起思路更加清晰明朗
五结语
通国外相关文阅读深入研究基STC89C52单片机火灾烟雾报警器相关系统设计具较深入理解认识文提出烟雾火灾报警器目前存问题说成问题报警器发展研究等问题做讨问题需进步改进完善学较关STC89C52火灾报警器显示等方面专业知识次毕业设计全面完整设计具帮助学技术方案优缺点学会选择合理材料等模块进步学研究提供良思路途径
参考文献
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[15 陈伟MCS51系列单片机实子程序集锦清华学出版社1993
[16] 余成波传感器动检测技术高等教育出版社2004
[17] 夏焕雄孙树文 北京工业学机械工程应电子技术学院北京100124计算机测量控制 201119(2)
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20XX年 X 月 X 日
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