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基于单片机火灾自动报 警系统的设计与研究--本科毕业论文 雷文思.doc

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1、 本 科 毕 业 论 文基于单片机火灾自动报警系统的设计与研究雷文思院 系: 信息工程学院 学 科: 工学 专 业: 自动化 指导老师: 姚晓芳 贵州 铜仁2016 年 6 月学 号:2012041227TONGREN UNIVERSITY自动化专业本科毕业论文贵州 铜仁2016 年 6 月TONGREN UNIVERSITY第 0 页 共 19 页TONGREN UNIVERSITY自动化专业 2016届本科毕业论文目录目录 .- 1 -摘要 .- 2 -ABSTRACT .- 3 -1.绪论 .- 4 -1.1 课题的研究背景 .- 4 -1.2 课题的研究目的与意义 .- 4 -1.3

2、火灾报警器的发展与现状 .- 5 -1.4 课题的研究内容 .- 5 -2 火灾报警器的总体方案设计 .- 6 -2.1 系统的功能要求 .- 6 -2.2 系统的技术要求 .- 6 -2.3 系统的组成及方案设计 .- 7 -3 系统的硬件设计 .- 8 -3.1 总体电路 .- 8 -3.2 烟雾探测电路的设计 .- 9 -3.2.1 MQ-2 介绍 .- 9 -3.3 数码管显示电路设计 .- 10 -3.4 声光报警提示电路 .- 11 -3.4.1 灯光提示电路 .- 11 -3.4.2 声音报警电路 .- 11 -3.5 按键电路 .- 12 -3.5.1 按键电路的功能介绍 .-

3、 12 -4 系统软件设计 .- 12 -4.1 系统程序流程图 .- 13 -5 系统调试与仿真实验 .- 14 -5.1 调试 .- 14 -6 结论 .- 15 -参考文献 .- 16 -致谢 .- 17 -第 1 页 共 19 页TONGREN UNIVERSITY自动化专业 2016届本科毕业论文摘要改革开放以来,我国经济的发展越来越迅速,人们的生活水平也不断提高,相应的,家庭用火用电量也就大量增加了,这也就导致家庭火灾发生的频率大大升高1。因此火灾报警器也就应运而生,在很多场合都得到了应用。这个课题研究和设计的火灾报警器,核心控制器主要采用了 STC89C51,实现火灾烟雾报警这个

4、功能主要还是用到了 MQ-2气体传感器和 ADC0809模数转换器。当当前环境中的烟雾浓度或者可燃性气体的浓度达到给系统设计的标准值时,系统通过 MQ-2传感器和单片机中的处理芯片接收并处理信号,从而发出相应声光报警信号,以此实现了报警这个功能。关键词:气体传感器 MQ-2;火灾烟雾报警;单片机.第 2 页 共 19 页TONGREN UNIVERSITY自动化专业 2016届本科毕业论文AbstractSince the reform and opening up, the development of the economy of our country is more and more

5、rapidly, peoples living standard is improving constantly, This also leads to the frequency of home fires was greatly increased. In this way,Therefore, the fire alarm came into being and it has been widely used in many occasions.This subject research and design of the fire alarm, the core controller

6、is mainly used in STC89C51, to achieve the function of fire smoke alarm,it used the MQ-2 gas sensor and ADC0809 analog digital converter. When the concentration of smoke or combustible gas concentration reached to the system design of the standard value system through sensor mq-2 and MCU chip receiv

7、es and signal processing, it and give sound and light alarm signal, so as to achieve the function of alarm.Key words: MQ-2 gas sensor; Fire smoke alarm; MCU第 3 页 共 19 页TONGREN UNIVERSITY自动化专业 2016届本科毕业论文1.绪论1.1 课题的研究背景要想研究火灾报警器,我们首先必须要从个方面来了解火灾形成的原因,这样才能让火灾报警器更好更快更准确的报警,从而减小人们的各种损失。火灾发生的前提是:各种预防措施和制

8、度都失效了,火源,易燃物,空气在不该出现的地方聚会,从而引发火灾。而且初期火灾没有及时扑灭,从而对人们的各种财产和人身安全造成了极大的威胁。由此引发的安全事故也很多,所以人们对火灾这一环节不得不注重。火灾很早以前在我国就经常发生,且造成的破坏和影响都很严重。已经成为我国最严重的灾害之一。在经济快速发展的阶段,我国的城市建设也得到了大力发展,各种建筑逐渐增多,这样一来,火灾发生的几率也就增大了,因此而造成的损失也会逐年增加。1.2 课题的研究目的与意义目的:在我国,尽管城乡居住条件逐渐的到改善,住宅小区也大量涌现,但并没有完全消除和减少各类住宅火灾隐患2。相反地,随着人们生活水平的提高,家庭物质

9、条件有了很大的改善,致使家庭用火用电增多,而由此引发的家庭火灾也接连不断,且家庭火灾很难及时扑灭,并且由于大部分人的安全意识不强烈,不守规范和发生火灾时不够冷静,不能及时的逃离现场,最终不可避免的对生命和财产造成了损失。而且,据统计显示,在我国的所有火灾事故中,家庭火灾句占了差不多三分之一。家庭火灾的发生是许多方面的原因造成的,而这些因素通常隐藏在我们看不到的地方。有很多家庭火灾事故都是因为人们没有基本的安全常识才引发的。而且家庭火灾一旦发生,造成人员伤亡的因素多数是因为居民的处置不当和报警迟缓。第 4 页 共 19 页TONGREN UNIVERSITY自动化专业 2016届本科毕业论文为了

10、避免火灾以及减少火灾造成的损失,平时我们必须多看一些关于火灾预防等方面的书籍,加强自己火灾安全常识的方面的只是储备,让自己在火灾发生时不至于慌乱,能够冷静的处理并逃生,从而将火灾消灭在萌芽状态,最大限度地减少自己各方面的损失。意义:在我国,家庭火灾几乎每一天都在发生,所以我们每一个家庭必须始终关注防火。据调查,在最近的火灾事故中,大部分地方都是没有安装火灾报警器的。如果我们能根据自家的实际情况,提前采取简单的防火措施,那么有些悲剧是完全不会发生的。声音和视觉的报警,对减少火灾损失具有现实意义。因此声光报警,对火灾的预防具有重要意义。1.3 火灾报警器的发展与现状近年来,我国自动报警技术得到了较

11、快的发展,但又因为在实际应用中,火灾自动报警系统的通讯协议不一样,技术还相对落后,存在着一些比较突出的问题3。比如只适用于一些比较小的范围,智能化于网络化程度也比较低,系统还会误报和漏报等问题。针对这些问题,火灾自动报警应用技术应该着眼于国际新形式,向国际形式看齐,加快各种技术的研究进程和加强一些新材料的应用,改进系统能力,使火灾报警技术变得更可靠4。当前,国外火灾自动报警应用技术的发展趋势主要表现为以下几个方面:网络化,智能化,多样化,小型化和社区化等。在我国,国家对无线通信的火灾自动报警系统的注重力度正在逐年加大。因为这种系统安装简便、对建筑物没有损坏、灵活性又比较好,适用于许多场合。 1

12、.4 课题的研究内容第 5 页 共 19 页TONGREN UNIVERSITY自动化专业 2016届本科毕业论文烟雾报警器,主要就是检测可燃气体和烟雾,再通过单片机控制相应的声光报警。通过数码管显示当前的烟雾值,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:传感器,显示模块,数码管,烟雾探测电路和声光报警电路。(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:当软硬件完成以后,要对系统进行综合测试,看一下该系统是否可靠实用,分析一下,看一下它还有什么不足之处需要改进。2 火灾报警器的总体方案设计2.1 系统的功能要求该系统的主要功能有以

13、下几点:(1)火灾实时监测功能:由于火灾发生的场所不同,我们必须用不同的火灾监测方法以提高报警的准确性和及时性。其中火灾探测方法有温度,烟雾,可燃气体等探测法。(2)声音和发光报警功能:火灾发生时,一般都伴随着浓烟与高温,当检测到烟雾浓度过大时,火灾报警器就会发出刺耳的声音和强光报警,从而达到报警的效果。2.2 系统的技术要求第 6 页 共 19 页TONGREN UNIVERSITY自动化专业 2016届本科毕业论文现在,我们对该系统的工作原理与功能已经有了一定的了解,那么对于这个系统需要什么技术也就可以确定了。又因为该系统采用的处理器成本不高,可以大量生产,可以满足各类工程的需求。对于一个

14、完整且实用的系统而言,为了战胜其他市场提供的系统,那么该系统就应该符合体积不能过大,只有它的体积小,才不怎么占用空间,使用和更换才会方便。功率消耗也要低一点一般可以采用三节 5号干电池或 5v电源供电。 ,还有制造的成本不能过高,探测于报警也要准确可靠。该系统的探测结果由数码管精确显示,可以同时进行声音和灯光报警,很可靠。2.3 系统的组成及方案设计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:图 2.1单片机按键模块晶振电路数码管显示模块声光报警提示模块烟雾模数转换模块复位电路第 7 页 共 19 页TONGREN UNI

15、VERSITY自动化专业 2016届本科毕业论文3 系统的硬件设计3.1 总体电路P1.01 P1.12 P1.23P1.34 P1.45 P1.56P1.67 P1.78 REST9P3.0/RXD10 P3.1/TXD1 P3.2/INT012P3.3/INT113 P3.4/T014 P3.5/T115P3.6/WR16 P3.7/RD17 XTAL218XTAL119 GND20 P2.0 21P2.1 2P2.2 23P2.324P2.4 25P2.5 26P2.7 28SPEN 29ALE30EA 31P0.7 32P0.6 3P0.5 34P0.435P0.3 36P0.2 37

16、P0.1 38P0.0 39VC40P2.6 27STC89C52U1STC89C52A1 B2 FBUZERC130P C230P+C310uf123456789J110KY112MHZGNDR110KGND+5In31In53 In64 In75START6 EOC7 D38OE9 CLOCK10 Vc1Vref+12 GND13 D114 D2 15Vref- 16D0 17D4 18D519D7 21ALE 2ADDC 23ADDB24ADDA 25In0 26In1 27In42D6 20In2 28ADC0809ADC1ADC0809+5GNDD0D1 D2GNDD3D4D5D6D

17、7ST STSTEOCEOCOE OECLK CLKD0D1D2D3D4D5D6D7INS1SW SPST S2SW SPST S3SW SPSTGNDk1 k2 k3Q5PNP+5GNDFR12.2kA1 F2 A3 B 4F 5B 6RL1MQ-2+5 GNDRA220RA120GNDIN+5k1k2k3abfcgdeVC1234567abcdefg8 dp dp9DS1REDCAabfcgdeVC1234567abcdefg8 dp dp9DS2REDCAabfcgdeVC1234567abcdefg8 dp dp9DS3REDCAabfcgdeVC1234567abcdefg8 dp

18、dp9DS4REDCAD0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7Q1PNP Q2PNP Q3PNP Q4PNP+5R14.7k R24.7k R34.7k R44.7kFF+532 1P1POWER 112233445566S1+5GNDD2LED D1LEDRL12.2K RL22.2K图 3.0总体电路如图 3.0所示,该图是 Protel99SE画的,当前的烟雾值能实时显示,共有3个按键来设置该系统的报警的上下值。图中由传感器模块,电源电路,四位一体数码管驱动模块,ADC0809 模数转换电路,单片机,复位电路,晶振电路,按键电路和报警电路组成。其中传感器模块的主要功能就是通过烟雾传感器来检测当前环境下的烟雾浓度的;而 ADC0809模数转换电路主要就是把传感器模块感应到的烟雾这个模拟信号转换成数字信号;在通过数码管显示出来。复位电路就是使电路在通过了一个操作后能够恢复到起始状态的电路;晶振电路主要是结合单片机内部的电路,产生单片机所必需的时钟频率,单片机一切指令的执行都是建立在这一基础上的,晶振提供的频率越高,单片机运行的速度越快。按键电路主要就是

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