基于單片機的煙霧檢測設計說明書

1、中國礦業(yè)大學學院基于單片機的傳感器說明書題目：基于單片機的煙霧報警系統(tǒng)系別： 班級:成員:摘要科學技術的飛速發(fā)展與進步給人們的生活帶來了前所未有的便利，使人 們的衣食住行條件得到了極大的改善。然而其負面的作用也隨之凸顯出來, 易燃裝飾材料等我們身邊經(jīng)常接觸到的一些普通生活用品，為火災的發(fā)生 埋下了巨大的隱患。人們在享受科技帶來的便利之外無時不在受到潛在的 火災的威脅。我們必須設計和完善火災自動報警系統(tǒng)，提高火災的預警與 早期處理水平，將火災消滅在萌芽狀態(tài)，最大限度地減少社會財富的損 失。關鍵詞：煙霧；溫度；報警器；傳感器；單片機1章緒論1.1設計的背景和意義在各種災害中，火災是最經(jīng)常、最普遍地

2、威脅到公眾安全和社會發(fā)展的主要災害之一。 它威脅著人們的健康、生命和財產(chǎn)安全，一旦引發(fā)火災，就能使成千上萬的財產(chǎn)瞬 間變?yōu)榛?燼，其所造成的損失約為地震的5倍，僅次于干旱和洪澇災害?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)能迅速監(jiān)測火情，可發(fā)現(xiàn)人們不易發(fā)覺的火災早期特征，可將火災帶 來的生命財產(chǎn)損失降到最低限度。智能型火災報警系統(tǒng)是一個集信號檢測、傳輸、處理、報 警于一體的系統(tǒng)?；谏鐣徒?jīng)濟方面的需求，本課設計為了在開發(fā)一個能夠?qū)崟r監(jiān)控、報 警的智能火災報警系統(tǒng)。1.2火災發(fā)生時的特點普通可燃物在燃燒時表現(xiàn)為以下形式：首先是產(chǎn)生燃燒氣體，然后是煙霧，在氧氣充足 的條件下才能達到全部燃燒，產(chǎn)生火焰，發(fā)出可見光和不可見

3、光，并散發(fā)出大量的熱，使環(huán) 境溫度升高。起火過程中，起初和陰燃兩個階段所占的時間比較長，雖然產(chǎn)生大量的煙霧， 但是環(huán)境溫度不太高，若探測器就應該從此階段開始進行探測，就可以火災損失控制在最小 限度?；鹧嫒紵?，迅速蔓延，產(chǎn)生大量的熱使得環(huán)境溫度升高，如 果能將這時能夠探測到 有效地溫度值，就可以比較及時地控制火災。第2章系統(tǒng)總體方案設計2.1設計要求(1) 熟悉51單片機集成開發(fā)環(huán)境，運用C語言編寫工程文件；(2) 熟練應用所選用單片機的部結(jié)構(gòu)、資源，以及軟硬件調(diào)試設備的基本方法；(3) 構(gòu)建基于單片機的最小系統(tǒng)，完成相關硬件電路的設計實現(xiàn)；(4) 理解火災報警系統(tǒng)的原理和掌握實現(xiàn)方法。22單

4、片機的選擇采用單片機作為系統(tǒng)控制器。單片機具有可靠性強、性價比搞、電壓低、功耗低等 優(yōu)點 得到迅猛發(fā)展和大圍推廣，單片機算術運算功能強，軟件編程靈活，自由度大，可用軟件編 程實現(xiàn)各種邏輯功能，本身帶有定時器、計數(shù)器，可以用來定時和計數(shù)，并且 其功耗低，體 積小，計數(shù)成熟和成本低等優(yōu)點。用STC89C5單片機作為控制器23顯示器的選擇采用LCD液晶顯示屏，液晶顯示屏的顯示功能強大，可顯示大量文字、圖形。顯示多 樣、清晰可見，對于本設計而言，一個1602的液晶屏即可，價格也還實惠，所以此設計中 采用LCD1602液晶顯示屏作為顯示模塊。第3章系統(tǒng)硬件設計3.1整體方案設計3.1.1系統(tǒng)概述整個系統(tǒng)

5、以STC89C52單片機為核心器件，配合電阻電容晶振等器件，構(gòu)成單片機的 最小系統(tǒng)。其它個模塊圍繞著單片機最小系統(tǒng)展開。其中包括，煙霧采集傳感器選用MQ2 由于該傳感器輸出的是模擬信號，因此需要模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0832把模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號再傳給單片機；溫度采集使用 DS18B2C數(shù)字傳感器，該傳感器通過單總線 和單片機相連；顯示設備使用1602液晶，可以在屏幕上顯示實時煙霧濃度值、溫度值、報 警濃度等信息；報警模塊則采用蜂鳴器和LED燈組成，兩個LED分別代表了煙霧報警指示和溫度報警指示，無論哪個因素超標，蜂鳴器都會鳴叫報警；本設計還有3個按鍵作為操作輸入設備，可以用來調(diào)節(jié)報警閾值的大小；

6、最后是供電采用常用的USB 5V進行供電。3.1.2系統(tǒng)框圖溫度傳感器二煙霧傳感器I =模數(shù)轉(zhuǎn)換八按鍵模塊二單片機最小系統(tǒng)液品模塊報警模塊3-1系統(tǒng)框圖3.2最小系統(tǒng)模塊321 STC89C52 簡介(1) 概述STC89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8&單片機，片含8k bytes的可反復擦 寫 的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM,功能強大的 STC89C5單片機可為您提供許多較復雜系統(tǒng)控制應用場合。STC89C52有40個引腳,32個外部雙向輸入/輸出(I/O )端口，同時含2個外 中 斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2

7、個讀寫口線。STC89C5有PDIP、PQFP/TQF及PLCC等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。(2) 8051單片機的引腳MCS-51系列單片機一般采用40個引腳，雙列直插式封裝，用HMO工藝制造，其 外部引腳排列如圖所示STC89C52引腳圖3.2.2最小系統(tǒng)電路STC89C52的最小系統(tǒng)如圖所示，整個最小系統(tǒng)由三個部分組成，晶振電路部分、復 位 電路部分、電源電路等三個部分組成。單片機復位電路就好比電腦的重啟部分，當電腦在使用中出現(xiàn)死機，按下重啟按鈕 電腦 部的程序從頭開始執(zhí)行。單片機也一樣，當單片機系統(tǒng)在運行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑 飛的時候，按下復位按鈕部的程序自動從頭開始執(zhí)

8、行。電源部分是采用5V的USB直接供電，可采用手機充電器、電腦USB 口、移動電源等 設備進行供電。特別注意的是，對于31腳(EA)，當接高電平時,單片機在復位后從部ROM勺0000H存儲在了單片機部,U11DQ2CS3CLK 4VCCDAT 5+ C1710uF|10 門R410KKEY1 12KEY2 13KEY3 14-A5 GNDT6X118GNDP10P11VCCPOO401239DOP12Pmoo久P13P0237D24P14P0336D35P15PCA*a aAP16P0534D57P17PncaRESETP0732D79P30/RXDEA31J VCCP31/TXDALE3U2

9、9P32/INT0PSENDO7P33/INT1oaRQP34/T0P262/RWP35/T1P2526ENP36/WRP24DOO25P37/RDOAXTAL2P2223LED1XTAL1P2122LED221RPPPGNDP20VCCR1 103開始執(zhí)行；當接低電平時，復位后直接從外部ROM勺0000H開始執(zhí)行。由于我們的程序所以EA要接高電平，保證單片機是從部讀取程序去執(zhí)行的。3.3衣晶顯不電路本系統(tǒng)顯示采用了工業(yè)字符型液晶模塊 1602,可顯示2行16個字符，能方便顯示 英文字母大小寫、阿拉伯數(shù)字、常用符號等。通過自定義還可顯示簡單的漢字。1602是一款物美價廉的液晶顯示屏，可以顯示2

10、行標準字符，每行共有16個字符。 在通信系統(tǒng)，智能操作儀表和辦公設備的自動化中被廣泛的應用，主要功能是顯示ASCII 字符，因此被稱為“字符型顯示裝置o1602液晶分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖（圖 3-4）所示:75 073 7圖3-4 攵晶尺寸說明13. 0 一9,0 11 5 -3.4煙霧檢測模塊MQ-2型煙霧傳感器的工作原理MQ2型煙霧傳感器屬于二氧化錫半導體氣敏材料，屬于表面離子式 N型半導體。當 處于200300。C溫度時，二氧化錫吸附空氣中的氧，形成氧的負離子吸附，使半導體中的 電子

11、密度減少，從而使其電阻值增加。當與煙霧接觸時，如果晶粒間界處的勢壘受到該煙霧的調(diào)制而變化，就會引起表而電導率的變化。利用這一點就可以霧存獲得這種煙 在的信息MQ-2型傳感器的外觀3.5 DS18B20傳感器電路DS18B20DS18B20 （圖3-8 ）是美國DALLASA導體公司推出的第一片支持“一線總線”接口的 溫度傳感器，它具有微型化，低功耗，高性能，抗干擾能力強，易配微處理器等優(yōu)點，可直 接將溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號處理器處理。U1 DS18B20*礙GND 亍DQR34.7KVCC3.6按鍵輸入模塊本設計中由于采用的按鍵數(shù)量較少，只有 3個按鍵，分別是“設置鍵” “減鍵、K1K3“加鍵”,

12、故采用了獨立鍵盤的方式。按鍵的連接圖3-12所示:KEY2KEY1KEY3GND圖3-12按鍵電路3.7報警模塊本設計不但具有檢測功能，還具有報警功能。可以給本系統(tǒng)設定煙霧和溫度的報警閾 值，當測量到的結(jié)果大于報警值時，蜂鳴器開始鳴叫，LED指示燈點亮，達到聲光報警的效果。3.8蜂鳴器的介紹蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印 機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器電路如圖所示。由于蜂鳴器工作時，需要的電流比較大，單片機的10 口輸出的 電流又比較小，本設計選用的蜂鳴器屬于有源蜂鳴器，即在蜂鳴器部已經(jīng)置了震蕩

13、電路，單 片機無需連續(xù)發(fā)出高低電平來驅(qū)動它，而只要輸出高（或低）電平即可。由于選用的是 PNP型而單片機上電10 口默認是高電平的，所以上電時蜂鳴器是不會發(fā)出鳴叫的。蜂鳴器電路3.9報警模塊電路對于LED報警電路如圖314所示，LED的正極串聯(lián)一個1K的電阻后接到了電源的正極，負極連到了單片機的I0 口上。因此只要單片機對應的I0 口輸出低電平即可點亮該LED燈。VCCD1LEDLED1R71KD2LEDLED2圖3-14 LED燈電路4. 0總體程序流程圖最開始先進行液晶的初始化，包括液晶功能初始化和液晶顯示容初始化，接著就進行報 警值的初始化。然后就進入了一個循環(huán)處理的過程，包括先讀取傳感

14、器檢測到的煙霧濃度， 然后在1602液晶上面顯示出來，接著讀取溫度值，同樣的顯示到1602液晶上面。然后判斷讀取到的煙霧濃度和溫度值是否大于設定的報警值，是的話則進行聲光報 警。 再往下就是判斷設置按鍵是否被按下，是的話則調(diào)整報警值的大小。然后開始新一輪的檢 測、顯示、判斷。圖41主函數(shù)流程圖4.1液晶程序設計液晶初始化定位行列坐標4.2模數(shù)轉(zhuǎn)換程序設計圖4-3模數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖4.3溫度傳感器程序設計1溫度傳感器程序流程圖第5章系統(tǒng)調(diào)試5.1電路的調(diào)試(1)通電前檢查電路焊接完畢后，不要急于通電，首先要根據(jù)原理電路認真對照檢查電路中的接接 線 是否正確，查線時最好用指針式萬用表“QX1”檔進行檢

15、查，或是用數(shù)字萬用表“Q檔的蜂 鳴器來測量，而且要盡可能直接測量元器件引腳，這樣同時可以發(fā)現(xiàn)接觸不良的地方。(2)通電觀察在電路安裝沒有錯誤的情況下接通電源(先關斷電源開關，待接通電源連線之后再 打 開電路的電源開關)。但接通電源后不要立即進行電路功能的測試，首先要充觀察整個電 路有無異?，F(xiàn)象，電路中元器件是否有發(fā)熱燒壞等現(xiàn)象，是否有漏電現(xiàn)象，電源是 否有短 路和開路現(xiàn)象等。5.2 痢I給d 1 oflB UrW-u*扯B雉可畫后七IM” MR rmI sgs 吋個叵習mat 2l陀M ifliEb4Zr -irAr-1UtHX4 EKK.M TiEa *wsrM iLfitSia LL LEO.1 g“cpd MR pea H： iHrn5Zr -irArJ*. (HFaMar Etawrt