基于单片机烟雾温度检测火灾报警器系统设计

**单片机设计介绍，基于单片机烟雾温度检测火灾报警器系统设计

  基于单片机烟雾温度检测火灾报警器系统设计概要如下：

一、设计背景与目标

火灾是威胁人们生命财产安全的重大隐患之一。为了及时发现火灾并采取相应的应对措施，我们设计了一款基于单片机的烟雾温度检测火灾报警器系统。该系统能够实时监测环境中的烟雾浓度和温度，当检测到异常时，能够迅速发出警报，提醒人们采取逃生或灭火措施，有效减少火灾造成的损失。

二、系统组成

单片机控制模块：作为系统的核心，单片机负责接收传感器数据、处理控制逻辑并输出控制信号。采用高性能、低功耗的单片机型号，如STM32、AT89S52等。 烟雾传感器模块：采用高灵敏度的烟雾传感器，实时监测环境中的烟雾浓度，并将烟雾信号转换为电信号输入给单片机。 温度传感器模块：利用温度传感器实时监测环境温度，并将温度信号转换为电信号输入给单片机。 信号放大与处理电路：对烟雾传感器和温度传感器输出的微弱信号进行放大和处理，提高信号的准确性和可靠性。 警报装置：当单片机检测到烟雾浓度或温度超过预设阈值时，控制警报装置发出声光警报信号，提醒人们注意火灾。 电源电路：为整个系统提供稳定的电源供应，确保各模块正常工作。 三、工作原理

系统启动后，单片机进行初始化设置，并开始实时监测环境中的烟雾浓度和温度。烟雾传感器和温度传感器将检测到的信号转换为电信号输入给单片机。单片机根据预设的阈值和控制逻辑，判断是否存在火灾隐患。当检测到烟雾浓度或温度超过预设阈值时，单片机控制警报装置发出声光警报信号，同时可以通过其他方式（如无线通讯）向远程监控中心发送火灾报警信息。

四、设计特点

高灵敏度：采用高灵敏度的烟雾传感器和温度传感器，能够及时发现火灾隐患。 准确可靠：通过信号放大与处理电路对传感器信号进行放大和处理，提高信号的准确性和可靠性。 智能化控制：单片机根据预设的阈值和控制逻辑，自动判断是否存在火灾隐患，并控制警报装置发出警报信号。 易于扩展：系统采用模块化设计，方便后续的功能扩展和维护。可以根据需要添加其他传感器和执行机构，实现更多功能。 五、应用前景

基于单片机烟雾温度检测火灾报警器系统具有广阔的应用前景。它可以广泛应用于家庭、办公室、商场、仓库等需要火灾报警的场所。随着人们对安全问题的重视程度不断提高，该系统将在未来发挥更加重要的作用，为人们提供更加安全、可靠的火灾报警服务。

课题的目的、意义以及和本课题有关的国内外现状分析：1．目的：本系统以单片机为主控单元，能够及时监测到系统故障和环境中有无火灾，火灾一旦发生将实现声光报警，并采取有效措施控制火情的发展，将火灾消灭在萌芽状态，以确保人身财产安全，最大限度地减少损失。2．意义：本系统是一个由单片机控制的火灾烟雾浓度、温度检测系统，它将传感器输出地电压信号进行A/D转换、滤波、线性化，由单片机将电压值转换为气体浓度和温度送LED显示，并判断是否超过报警上限，若超过，则发出声光报警。同时用户可以自己设定报警上限和定时时间，使用户可以根据实际情况方便的掌握安全状况。

3．现状：自本世纪80年代开始，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，在我们生活的四周到处潜伏着火灾隐患。智能化火灾报警系统已并非传统意义上的简单的报警设备，而是融入了计算机技术、电子技术、自动控制技术、传感器的应用等各领域知识。伴随着科学技术的不断进步，火灾报警系统必将得到更快的发展。

研究目标、研究内容和准备解决的问题：1．目标：通过设计一个以STC89C52单片机为核心的火灾报警器可以实现声光报警、故障自诊断、浓度显示、报警限设置。是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的火灾报警器，具有一定的实用价值。2．内容：对该检测与报警系统进行整体功能分析，主要实现硬件和主要软件程序方面的设计，对其所选择的主要芯片作简单介绍，分模块来实现其各个部分的功能，做出相应的整体原理图

3．准备解决的问题：如何设计一种火灾检测与报警系统，可以通过气体传感器实时获取可燃气体浓度、温度传感器获得火灾现场温度，并通过LED显示，当浓度或温度超过限定值时则报警。以方便人们更好的掌握安全状况，提高生活质量。

拟采取的方法、技术或设计（开发）工具：本设计主要以MCS-51系列单片机STC89C52为控制核心，它自带8K的FLASH程序存储器，它的核心处理单元为8位。数据处理主要是对数字温度传感器18B20采集温度数据和对MQ-2烟物传感器进行AD采集，并进行逻辑判断，根据数据的具体情况输出到数码管显示和使蜂鸣器动作。整个单片机应用系统的设计分为硬件电路设计和软件编程设计两大部分；其中硬件电路设计包括温度采集电路，MQ-2烟物传感器电路，单片机控制电，路显示电路和报警与控制电路。软件设计部分包括系统主程序，温度采集子程序，数码管显示子程序和输出驱动子程序，均采用51系列C语言编程实现。

预期成果：1．毕业设计成果系统整体框图、整体原理图、模块原理图、主要程序模块

设计思路 文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

————————————————

仿真实现 本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。 ————————————————

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

————————————————

目 录

摘 要 I Abstract II 引 言 1 1 控制系统设计 2 1.1 主控系统方案设计 2 1.2 传感器方案设计 3 1.3 系统工作原理 5 2 硬件设计 6 2.1 主电路 6 2.1.1 单片机的选择 6 2.2 驱动电路 8 2.2.1 比较器的介绍 8 2.3放大电路 8 2.4最小系统 11 3 软件设计 13 3.1编程语言的选择 13 4 系统调试 16 4.1 系统硬件调试 16 4.2 系统软件调试 16 结 论 17 参考文献 18 附录1 总体原理图设计 20 附录2 源程序清单 21 致 谢 25