基于单片机的火灾自动报警系统设计[毕业论文+任务书]

机电毕业论文：基于单片机的火灾自动报警系统设计含毕业论文、任务书、中期检查报告

基于单片机的火灾自动报警系统设计[毕业论文+任务书]

摘 要

随着信息时代的到来，作为获取信息的手段—传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切，传感器技术已成为衡量一个国家科技技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构，工作原理及特性是非常重要的。

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,设计出一款理论可行的烟雾报警器，单片机选用STC89C52作为控制器件，传感器选用MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器实现烟雾的检测。烟雾报警器主要由烟雾信号采集及前置放大电路、模数转换电路、单片机控制电路、显示电路、声光报警电路和安全保护电路构成，设计合理、简单易懂、价格低廉，使单片机在烟雾报警系统的控制中得到充分应用，具有一定的实用价值。论文主要针对烟雾报警系统中的各个组成部分及功能进行了详细的介绍和说明，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重点的分析和讲解。

关键词：烟雾报警器；单片机；温度传感器；

Abstract

With the coming of information age, as a means of access to information, sensor technology has been significant progress, its application field is more and more widely, the demand is higher and higher, demand more and more urgent, sensor technology has become a measure of a national science and technology development level one of the important marks. Therefore, it is very important to understand and master the basic structure, working principle and characteristics of all kinds of sensors.

The design of the sensor and single-chip 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 MQ-2 type semiconductor gas sensitive element smoke sensor smoke.The smoke alarm is mainly composed of smoke signal acquisition and the preamplifier circuit, analog-digital conversion circuit, single-chip 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.

Key Words：The smoke alarm; MCU; Sensor

目 录

第1章 绪 论 1
1.1 课题背景 1
1.2 设计概述 1
1.3 烟雾报警器的国内外现状 2
1.4 烟雾报警器的发展趋势 3
1.5 设计任务分析 3
第2章 总体方案设计 5
2.1烟雾和温度检测报警器整体设计方案 6
2.1.1 烟雾和温度检测报警器的工作原理 6
2.2烟雾传感器的介绍 6
2.2.1 烟雾传感器的工作原理 6
2.2.2 烟雾传感器的分类及介绍 6
2.2.3 MQ-2半导体气体烟雾传感器 10
2.3 单片机选型 12
2.3.1 STC89C52单片机简介 12
2.3.2单片机的引脚功能描述 13
2.4 温度采集模块 14
2.4.1DSl8B20简介 15
2.4.2 DSl8B20 具体参数 16
2.4.3 l8B20 接口电路 17
第3章 系统的硬件电路 19
3.1 单片机最小系统 19
3.2 单片机的时钟电路与复位电路设计 20
3.3 烟雾检测AD转换电路 20
3.4 显示模块 21
3.5 声音报警电路 21
3.6 按键控制电路 21
3.7 电源模块 22
第4章 无线收发装置的设计 23
4.1 无线收发模块 23
4.1.1 nRF24L01概述 23
4.1.2 引脚功能及描述 23
4.1.3 工作模式 24
4.1.4 工作原理 25
4.1.5 配置字 26
第5章 系统软件的设计 27
5.1 STC89C52系统单片机开发工具 27
5.2 系统主程序设计及流程图 27
5.3 报警子程序设计及流程图 28
5.4 按键扫描子程序设计及流程图 28
第6章 硬件调试及调试中遇到的问题 31
6.1 硬件调试的步骤 31
6.2 调试过程中遇到的问题及解决方案 31
第7章 实物图的展示 33
7.1 实物图展示： 33
第8章 总结评价 35
附 录 37
参考文献 53
致 谢 55

第1章 绪 论

1.1 课题背景

随着科技的发展，越来越多的巨大隐患由于工业生产和人们的日常生活而产生。为了早期发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全，防止火灾引起燃烧、爆炸等事故，造成严重的经济损失，甚至危及生命安全。

为了减少这类事故的发生，就必须对烟雾和温度进行现场实时检测，采用先进可靠的安全检测仪表，严密监测环境中烟雾浓度和温度，及早发现事故隐患，采取有效措施，避免事故发生，确保工业安全和家庭生活安全。因此，研究烟雾和温度的检测方法与研制烟雾报警器就成为传感器技术发展领域的一个重要课题。

1.2 设计概述

单片机、烟雾传感器和温度传感器是烟雾报警器系统的三大核心。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工农业生产各部门及人们生活的各个方面。各种类型的单片机也根据社会的需求开发出来。单片机实际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，温度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，MQ-2半导体气体烟雾传感器和DS18B20温度传感器为核心器件。

目前，现代建筑都会有选择地安装不同功能的烟雾和温度自动报警系统。因为烟雾和温度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。它能在火灾的早期阶段，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