烟雾报警器设计

国 家 示 范 性 高 等 职 业 院 校 毕业设计 课题名称：基于C51单片机的烟雾报警系统 系    部：      电子信息工程系       班    级：  2011级应用电子技术班    姓    名：          李静                学    号：      20110201037            指导教师：      杨贤军              【摘要】 目前，随着电子产品在人类生活中的使用越来越广泛，由此引起的火灾也越来越多，在我们生活得四周到处潜伏着火灾隐患。为了避免火灾以及减少火灾造成的损失，我们必须按照“隐患险于明火，防患胜于救灾，责任重于泰山”的概念设计和完善火灾自动报警系统，将火灾消灭在萌芽状态，最大限度地减少社会财富的损失。  本设计是利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一烟雾报警系统。中主要针对烟雾报警系统中的各个组成部件进行了介绍，对它的主控电路和外围设备电路之间的接口技术，还有软件方面进行了重点介绍。 关键词：报警器、89C51、烟雾传感器 目 录 1  绪论    3 1.1烟雾报警器的发展及现状    3 1.1.1 火灾探测技术    3 1.1.2 火灾探测器的发展趋势    3 1.2 论文研究的目的及意义    4 1.3论文    4 2基于C51单片机的烟雾报警的设计    6 2.1 任务分析    6 2.2设计方案    6 2.2.1方案设计    6 2.2.2 总体框图    7 3.1主控电路设计    8 3.1.1  12C5A60S2系列    8 3.1.2 12C5A60S2的基本结构    8 3.1.3 12C5A60S2单片机的的封装和引脚    9 3.1.4  12C5A60S2单片机的时钟    10 3.2外围接口电路设计    12 3.2.1 MQ-2烟雾传感器简介    13 3.2.2声光报警电路    17 3.3总电路设计    18 4  软件实现    21 4.1  编程KEIL环境介绍    21 4.2 程序    21 4.3 程序    22 结束语    28 谢  辞    29 参考文献    30 1  绪论 1.1烟雾报警器的发展及现状 1.1.1 火灾探测技术 火灾作术为一种在时空上失去控制的燃烧所引发的灾害，对人类生命财产和社会安全构成了极大的威胁。由此引发的重大安全事故比皆是，所以人类一直也未停止过对它的研究。 火灾的发生和发展是一个非常复杂的非平稳过程，它除了自身的物理化学变化以外还会受到许多外界的千扰，火灾一旦产生便以接触式(物质流)和非接触式〔能量流)的形式向外释放能量。接触式形式包括可燃气体、燃烧气体和烟雾、气溶胶等。非接触式如声音、辐射等。火灾探测技术就是利用敏感元件将火灾中出现的物理化学特征转换为另外一种易于处理的物理量。各种探测器对应的火灾物理参量及探测器如图1-1所示。 图1-1 各种探测器对应的火灾物理参量及探测器 1.1.2 火灾探测器的发展趋势 探测器朝新探测技术的发展进一步拓展了火灾探测的应用领域，为一些传统探测器无法胜任的环境提供了有效的手段。相关技术的发展，如傅立叶近红外光谱技术弱信号处理技术、低功耗MCU技术进一步促进了传统探测技术的改进，使得传统探测器在技术和性能上有了显著的提高。火灾着极早期探测、多传感器复合探测和探测器小型化、智能化的方向发展迈出了更快的步伐。 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而开发出来。单片机是器件级计算机 系统，实际上它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，因此它可以应用到任何电子系统中去，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。 1.2 论文研究的目的及意义  目的：随着现代家庭用火、用电量的增加，家庭火灾发生的频率越来越高。家庭火灾一旦发生，很容易出现扑救不及时、灭火器材缺乏及在场人惊慌失措、逃生迟缓等不利因素，最终导致重大生命财产损失。消防部门的统计显示，在所有的火灾比例中，家庭火灾已经占到了全国火灾的30%左右。家庭起火的原因林林种种，可能在我们注意得到的地方，也可能就隐藏在我们根本就注意不到的地方。 在现代城市家庭里，许多人因不懂家庭安全常识引起火灾事故，使好端端的幸福家庭眼间毁于一旦,有的导致家破人亡,而且一旦发生居民家庭火灾,处置不当、报警迟缓,是造成人员伤亡的重要因素。所以说,人们应该积极了解家庭火灾的主要起因，还有预防火灾的发生。这就是我们研究烟雾报警器的目的。 意义：在我国的一些大中城市，几乎每天都发生家庭火灾，所以防火是每个家庭必须时刻注意的问题。假如能根据您家的实际情况预先采取简单的防火措施，一些悲剧是完全可以避免的。烟雾报警器对防家庭火灾，减少火灾损失具有现实意义。 一系列火灾造成的惨痛损失也使全国各界意识到了烟雾报警器的必要性。据调查，在最近发生火灾的大多数房屋都没有安装报警器。所以，烟雾报警器在预防火灾发生上有着非常重大的意义。 1.3论文内容 第一章 绪论 本章本主要介绍了烟雾报警器的发展史及发展趋势。对烟雾探测器进行了系统性的阐述。还有论文研究的目的和意义进行了简单的解释。 第二章 基于C51单片机的烟雾报警的设计方案 本章是根据论文的要求分析了论文的主要任务。继而概括出整个设计的主要思想和确定出设计方案。 第三章 系统硬件实现 本章针对的是系统硬件是设计。在对整个系统硬件设计时，我们主要从它的主控芯片12C5A60S2和外围电路（声光报警电路）的设计来具体介绍。还有对在设计中用到的烟雾传感器进行了重点介绍。 第四章 软件实现 本章是论文的软件部分。其中，我们熟悉了整个程序设计的运行环境keil。还有程序的编写过程，对程序做了相应的注释。 最后附上结束语（我的感想）、谢辞和参考文献。 2基于C51单片机的烟雾报警的设计方案 2.1 任务分析 单片机应用系统可以分为只能仪器表和工业测控系统两大类，无论哪仪类，都必须以市场需求为前提。所以，在系统设计前，首先要进行广泛的市场调查，了解该系统的时常应用概况，以分析系统当前存在的问题，研究系统的时市场前景，确定市场开发设计的目的和目标。简单地说，就是通过调研克服旧缺点，开发新功能。 根据论文的设计要求： （1)、熟悉Keil编程环境； （2）、熟悉有关探测器的理论知识； （3）、给出设计方案； 此次的设计先从硬件设计上着手。先要整理出烟雾报警系统的整体思路。确定出方案设计中需要的硬件设备。我们在确定了大的方向基础上，就应该对系统实现进行规划。包括应该采集的信号种种类、数量、范围，输出信号的匹配和转换，传感器的选择，技术指标的确定等。 2.2设计方案 2.2.1方案设计思想 此次设计是针对于单片机原理及其应用展开的。其中包含了我们大学三年中所学到的相关知识，运用我们所学的电工技术，传感器技术，单片机技术去设计基于单片机的烟雾报警系统。12C5A60S2单片机好比一个桥梁，联系着传感器和报警电路设备。当周围的环境（温度、湿度、烟雾浓度）达到我们设定的数值时，烟雾传感器把被测的物理量（温度、湿度、烟雾浓度）作为输入参数，转换为电量（电流、电压、电阻等等）输出。物理量和测量范围的不同，传感器的工作机理和结构就不同。通常传感器输出的电信号是模拟信号（已有许多新型传感器采用数字量输出）。当信号的数值符合A/D转换器的输入等级时，可以不用放大器放大；当信号的数值不符合A/D转换器的输入等级时，就需要放大器放大。而我们选择前者，不需要用放大器，选择数值符合A/D转换器的输入等级，这样就可以简化整个系统的设置。传感器将物理信号经过A/D转换器转化为可以利用识别的电信号给单片机，这里我们选择单片机的P1.0为输入方式，接收到信号的单片机经过程序的设定（当温度、湿度、烟雾浓度达到设定数值时）会由P2.0作为 单片机的输出直接启动报警电路。此时，扬声器将发出高、低交替的2种叫声，同时二极管发光，这就达到了声光报警的效果。 2.2.2 总体框图 根据方案的设计思想，我们从中就可以得到了烟雾报警系统的总体框图如图2-1所示下： 图2-1烟雾报警系统的总体框图 使用12C5A60S2单片机，选用烟雾传感器作为敏感元件，利用扬声器和LED等为声光报警电路，开发了可用于家庭或小型单位火灾报警的烟雾报警器。整个设计由3大部分构成：烟雾传感器、12C5A60S2单片机、声光报警电路。其中，传烟雾感器是将现场温度、烟雾等非电信号转化为电信号；声光报警模块由单片机和报警电路组成，由单片机控制实现不同的声光报警功能。 综合考虑各因素，本文选择MQ-2烟雾传感器用作采集系统的敏感元件。MQ-2烟雾传感器能探测液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，它灵敏度高，稳定性好，适合于火灾中气体的探测。 继续阅读