基于单片机的家庭防火报警器设计与实现

第I页西华大学毕业设计说明书基于单片机的家庭防火报警器设计与实现摘要：设计了一种基于单片机的家庭防火报警器。该设计利用STC89C52单片机为核心器件，通过温度传感器DS18B20和烟雾传感器MQ-2将采集到的报警信号A/D转换送入单片机，若达到报警上限值，蜂鸣器可实现自动报警。可实现报警限值的设定，按键扫描满足条件后可以进入报警限值子程序，通过加减按键进行调节。该设计可应用于家庭等小型场所，可更改报警限值更加灵活，可应用于更多场合。关键词：STC89C52单片机，温度传感器DS18B20，烟雾传感器MQ-2Abstract:Afamilyoffirealambasedonsinglechipmicrocontrollerwasdesignedinthisdissertation.ThisdesignusesSTC89C52microcontrollerasthecoredevice,throughthetemperaturesensorDS18B20andsmokesensorMQ-2tocollectthealarmsignalA/Dconversionintothemicrocontroller.Ifitachievesthealarmlimitvalue,thebuzzerwillalarmautomatically.Thiscanrealizethealarmlimitvaluesettinganditsbuttonsscanningconditionscanenterthealarmlimitsubroutine,adjustedbyplusorminuskey.Thisdesigncanbeusedinsmallplacessuchasfamilies,andcanchangethealarmlimitvaluemoreflexible,andcanbeappliedtomoreoccasions.Keywords:STC89C52singlechipDS18B20,temperaturesensor,smokesensorMQ-2第II页西华大学毕业设计说明书目录1前言..................................................................12总体方案设计..........................................................22.1系统设计要求......................................................22.2系统方案论证......................................................22.2.1方案一...............................................................................................................22.2.2方案二...............................................................................................................32.3系统方案比较与选择................................................33单元模块设计..........................................................43.1单元模块功能介绍及电路设计........................................43.1.1单片机电路设计..............................................................................................43.1.2烟雾检测AD采集电路模块设计..................................................................53.1.3数码管显示模块设计......................................................................................63.1.4声音报警电路模块设计..................................................................................73.1.5按键控制电路设计..........................................................................................73.1.6电源电路模块设计..........................................................................................83.1.7温度检测电路模块设计..................................................................................93.2特殊器件的介绍....................................................93.2.152单片机..........................................................................................................93.2.2DS18B20传感器............................................................................................113.2.3MQ-2烟雾传感器..........................................................................................133.2.4ADC0832模数转换........................................................................................144软件设计.............................................................164.1软件设计介绍.....................................................164.2主要软件设计流程框图及说明.......................................165系统调试.............................................................205.1软件调试与仿真..................................................205.2硬件制作与调试..................................................235.3测试结果分析....................................................266结论.................................................................287总结与体会...........................................................298谢辞.................................................................309参考文献.............................................................31第III页西华大学毕业设计说明书附录1电路原理图......................................................32附录2元器件清单......................................................33附录3程序............................................................34附录4外文资料翻译.....................................................49第1页西华大学毕业设计说明书1前言社会在发展，人类在进步。现在大家的安全防范意识也在逐步提高，火灾发生的几率也越来越高。所以一种家用的防火报警系统能够满足人们的需求，保护家庭的安全。现在大型场所和工业场所都安装了先进的防火报警系统，但是价格很贵，普通老百姓很难消费得起。所以研究一种实用便宜的家庭防火报警系统很有必要。打开电脑，经常能在新闻里看见发生火灾了，造成了多少伤亡，这种以外事情的发生是我们能够避免的。我想，如果我们能够在火灾发生之前就能够提前预警，那么可以拯救多少生命，减小多少损失。虽然烟雾报警器在很多地方都投入使用，但是就我所了解或认识的家庭，还没有安装过这种防火灾报警器，甚至都没有听说过。所以我决定设计一种价格便宜的，操作简单的烟雾报警器，希望能够解决这种现状。人们也应该提高自己的防火意识，尽量不要让火灾发生。未来的烟雾报警器发展方向是智能化的，“72%的火灾死亡跟烟雾报警器失灵、电力耗尽有关。”这是谷歌公司工作人员Fadell说的。谷歌收购的NEST公司生产的烟雾报警器就是未来的发展方向，智能化的设计，可以接入家里的Wifi，你可以随时随地通过手机等发现火灾险情。这类的智能报警器价格高达129美元，普通家庭不会购买。所以我设计的实用便宜的家用型火灾报警器就有存在的必要了。第2页西华大学毕业设计说明书2总体方案设计这个系统的设计目地是能够检测环境中的烟雾浓度以及温度等级,并且能够自动声音报警。该报警系统的组成部分会在后面的文章中一一介绍。该系统主要是针对家庭或小型场所而设计的烟雾报警器。报警器采用的工作方式是延时报警，以STC89C52单片机为核心器件，选用MQ-2半导体烟雾传感器采集烟雾浓度的等级，和其他电路构成烟雾报警系统。2.1系统设计要求以单片机作为中央处理器，对硬件电路进行设计和修改，完善其功能。硬件部分主要完成数据收集、声音报警、状态指示灯、数码管显示等部分。软件是整个系统的灵魂,通过程序来实现对硬件的控制，达到系统的目的要求，完成主程序和子程序的编写。通过软硬件的调试最终完成一个可运行的烟雾报警系统的设计。2.2系统方案论证根据系统设计要求，现提出两种系统方案。2.2.1方案一方案一用C52单片机为关键器件。用MQ-2对烟雾浓度等级进行数据采集，通过模数转换电路输入单片机。添加了按键控制和电源开关，通过按键控制可以对报警上限值进行设置，电源开关附有一个指示灯可以指示报警器是否上电正常。输出选用数码管显示，蜂鸣器报警。其结构框图如下图2.1所示。STC89C52单片机电源电路A/D转换电路按键控制电源开关数码管显示电路蜂鸣器报警电路DS18B20温度传感器MQ-2烟雾传感器环境温度图2.1方案一结构框图第3页西华大学毕业设计说明书2.2.2方案二方案二用STC12C5410AD单片机作为主控单元，选用NIS-07离子烟雾传感器进行烟雾浓度等级的数据采集，直流电源供