畢業(yè)論文-基于單片機的火警自動報警系統(tǒng).doc

蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 目 錄摘 要 . .1Abstract. .2前 言. .3第一章 緒 論41.1 課題背景41.2 課題研究意義41.3 火災(zāi)報警器的國內(nèi)外現(xiàn)狀51.4 火災(zāi)報警器的發(fā)展趨勢6第二章 總體方案設(shè)計72.1 總體框架72.2 對于該檢測儀設(shè)計的要求72.3 氣體濃度傳感器選型82.3.1 MQ-2傳感器簡介82.4 溫度傳感器選型102.5 單片機選型10第三章 系統(tǒng)的硬件電路113.1 單片機最小系統(tǒng)113.2天燃?xì)鈾z測AD采集轉(zhuǎn)換電路123.3 聲音報警電路133.4 電源模塊153.5 溫度傳感器電路163.5.1 DSl8B20簡介163.5.2 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換值及相關(guān)參數(shù)17第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計184.1 主程序設(shè)計184.2 濾波子程序設(shè)計194.3 控制按鍵設(shè)計子程序204.4 報警子程序設(shè)計21第五章 電路焊接及硬件調(diào)試225.1 電路焊接225.2 按鍵說明225.3 硬件調(diào)試23第六章 總結(jié)與展望25參考文獻致謝附錄摘 要摘 要隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，防火工作越來越重要，但是目前國內(nèi)的許多研發(fā)都側(cè)重于大型場所的火災(zāi)報警。因此，研發(fā)一種小型智能報警器是十分必要的，報警器是用煙霧傳感器組成的。了解并掌握各類傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及特性是非常重要的。為了提高對傳感器的認(rèn)識和了解，尤其是對煙霧傳感器的深入研究以及其用法與用途，基于實用、廣泛和典型的原則而設(shè)計了本系統(tǒng)。本文利用單片機結(jié)合傳感器技術(shù)而開發(fā)設(shè)計了這一煙霧監(jiān)控系統(tǒng)。本論文以電阻式煙霧傳感器和單片機技術(shù)為核心并與其他電子技術(shù)相結(jié)合， 設(shè)計出一種技術(shù)水平較好的煙霧報警器。其中選用MQ-2型半導(dǎo)體可燃?xì)怏w敏感元件煙霧傳感器實現(xiàn)煙霧的檢測，具有靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾能力強等優(yōu)點，而且價格低廉，使用壽命長。選用的STC89C51單片機，其整合了A/D轉(zhuǎn)換、硬件乘法器、硬件脈寬調(diào)制器等資源，具 有高速、低功耗、超強抗干擾等優(yōu)點，是目前同類技術(shù)中性價比較高的產(chǎn)品。以STC89C51單片機和MQ-2型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器為核心設(shè)計的煙霧報警器可實現(xiàn)聲光報警、故障自診斷、濃度顯示、報警限設(shè)置、延時報警及與上位機串口通信等功能。是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能 穩(wěn)定、使用方便、價格低廉、智能化的煙霧報警器。具有一定的實用價值。關(guān)鍵詞 MQ-2氣敏傳感器，STC89C51，DS18B20溫度傳感器 AbstractWith the extensive use of natural gas, each a small apartment building natural gas are being overwhelmed. Natural gas is widely used to bring a lot of convenience in public life, reduce pollution in the world and improve the quality of life and efficiency, but at the same time, natural gas is a potential high risk goods, in the event of a large area of the leak, if not immediately dispose it could result in a large explosion, to peoples lives and property brought immeasurable threat. Faced with a variety of accident hazards caused by natural gas leak, we must have an approach. Therefore, the temperature of natural gas leak detection alarm is an important means of natural gas corresponding invisible killer.In this paper, semiconductor gas sensor for fire and 51 microcontroller core technology and natural gas leak detection alarm designed to achieve temperature gas detection and alarm function, is a low cost, low power, high efficiency, high precision and intelligent nature gas leak detection alarm temperature, with exceptional value.STC89C51 microcontroller through data processing and analysis, whether over or just reaches the preset alarm value, should exceed the alarm circuit will automatically make the starting running lights flashing buzzer alarm sound, contrary to the normal state. Temperature design, we use DS18B20 temperature sensor and microcontroller STC89C51 connect to convert a temperature signal into a digital signal STC89C51 discernible, and then through the microcontroller processing and analysis, the final value of the ambient temperature and gas concentration value currently displayed in the LED digital.Keywords: gas sensor alarm;single chip microcomputer;temperature sensoWritten by ZouZhiSupervised by WangQiang前 言“火災(zāi)”是指由火焰燃燒是的人們生命財產(chǎn)受到危害的事件。隨著技術(shù)，越來越多的威脅的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，由于不同類型的自然災(zāi)害，火災(zāi)是最常見的威脅生命和人民財產(chǎn)的一個最重要的安全威脅?；?，我相信，眾所周知，我們總是能聽到，你會看到各種火災(zāi)，小的財富損失的，大的生命滅亡。因此，消防火警自動運行尤其令人印象深刻。智能火災(zāi)報警器系統(tǒng)的演變很快，新技術(shù)的成熟進一步擴大了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，為一些報警系統(tǒng)難以適應(yīng)的環(huán)境提供了有用的手段。我國的火災(zāi)報警系統(tǒng)從無到有，再到如今的高效多功能。隨著新技術(shù)的誕生，火災(zāi)報警系統(tǒng)早已滲透到諸如工業(yè)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的所有應(yīng)用領(lǐng)域。因此，根據(jù)社會的需求，以及該應(yīng)用程序的各種不同類型的單芯片的功能?；馂?zāi)報警系統(tǒng)是計算機系統(tǒng) 的單位，它實際上是 一個微控制器或 微處理器。因為它成本較低，體積渺小，功能齊全，因此很受歡迎。同樣，它也被廣泛應(yīng)用 在技術(shù)領(lǐng)域報警各類 完善的報警功能，大大提高了 可靠性，來滿足社會需求。多虧了消防報警系統(tǒng)，對人類科技的經(jīng)濟和社會進步的快速發(fā)展，已成為一個必須做的。反應(yīng)到消防的需求，維護成本和高可靠性，高靈敏度，低誤報率，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系統(tǒng)，智能化方向發(fā)展，因此對智能火災(zāi)報警器的研發(fā)有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，這是必要的。第一章 緒 論1.1 課題背景隨著科學(xué)技術(shù)進步，工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中危險日益增多。為了確保保障社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的統(tǒng)一，以避免事故的發(fā)生，由于火災(zāi)燃燒，爆炸，造成顯著的經(jīng)濟損失，甚至危及生命。為了減少這樣的事件的發(fā)生，有必要使用先進可靠安全的工具已經(jīng)在實時煙檢測位置準(zhǔn)確地監(jiān)測煙的環(huán)境中的濃度，盡早發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，并及時采取有效措施，避免事故發(fā)生，確保安全。因此，試驗溫度和氣體濃度探測器已成為傳感器技術(shù)領(lǐng)域的一個重要課題。1.2 課題研究意義近年來，火災(zāi)報警系統(tǒng)已被越來越多的工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)和人民生活的每一個部門使用。不同類型的單片機根據(jù)社會發(fā)展的需要?；馂?zāi)報警系統(tǒng)是設(shè)備級的計算機系統(tǒng)，實際上是一個微控制器或微處理器。由于這是一個全功能的，體積小，成本低，所以它可以被用于所有電子系統(tǒng)。同樣地，它可以被廣泛地應(yīng)用于對不同的警報的檢測和報警功能的字段更完善的檢測，大大提高了可靠性，為滿足社會發(fā)展的需要。該傳感器裝置的“常識”作為一個系統(tǒng)中，如果沒有“感覺”感到的信息，或“感覺”無聊時，控制系統(tǒng)是難以生產(chǎn)的高精度，高速度。二十世紀(jì)八十年代的時代檢測技術(shù)被稱為美國，日本的檢測技術(shù)在第十技術(shù)。因此，需要用于檢測報警功能，氣體傳感器和微控制器芯片，以選擇合適的和準(zhǔn)確的，經(jīng)濟的關(guān)鍵。在這項工作中，主微型控制器STC89C51和項目選擇的MQ-2型半導(dǎo)體式氣體傳感器作為核心設(shè)備。目前，現(xiàn)代建筑自動泄漏檢測報警系統(tǒng)，功能各異的氣體選擇性安裝。由于氣體泄漏檢測系統(tǒng)是建筑物的神經(jīng)系統(tǒng)，可以感覺到，火災(zāi)報警器和接收的時間預(yù)警信號，并通知用戶和當(dāng)?shù)厝?。這就像一個很好的守夜人，人們的生活，忙碌的安全或在家休息的感覺。在燃燒，快速，準(zhǔn)確檢測語音報警，對組織迅速和適當(dāng)?shù)氖枭⒓皶r重要性，積極有效地控制火勢蔓延，火勢迅速，初期減少火災(zāi)損失居住人群。1.3 火災(zāi)報警器的國內(nèi)外現(xiàn)狀國外自1930年以來就開始研究氣體濃度探測器的發(fā)展，溫度，其原因是由于人類安全和對安全性和舒適的生活環(huán)境意識的迅速發(fā)展另一種是對能源市場的宣傳公共安全規(guī)則。在逐步提高生產(chǎn)過程中，日益小型化的更多的傳感器和集成水平傳感器，使逐漸變小的研究工具的量，更好的傳輸傳感裝置是更有利于生產(chǎn)，運輸和銷售。1963年5月，日本制定了第一次接觸家用報警器泄漏燃燒氣體在次年，12月，所涵蓋的報警產(chǎn)品的改進檢測氣體，如一氧化碳，它可以安裝在浴室和集中監(jiān)控。中國于1970年開始開發(fā)一種火災(zāi)報警器，生產(chǎn)不同的類型，從煉油廠應(yīng)用擴展到所有類型的報警的幾乎所有的危險的工作環(huán)境范圍內(nèi)，產(chǎn)品的數(shù)量也是越來越多。但最重要的，引進國外先進的傳感器技術(shù)的基礎(chǔ)上，先進的生產(chǎn)技術(shù)的研究和發(fā)展，創(chuàng)造自己的特色。近年來，選擇性和煙產(chǎn)品的穩(wěn)定性也有了很大的進步?；馂?zāi)報警器一般可分為民用火災(zāi)報警器、工業(yè)用火災(zāi)報警器。(1)民用火災(zāi)報警器民用火災(zāi)氣體濃度報警器一般安裝在廚房，遇到火災(zāi)房間溫度上升并且氣體氣體濃度濃度變大時，報警器就會發(fā)生報警，并帶有相關(guān)燈光顯示，同時相應(yīng)外部設(shè)備一同報警。(2)工業(yè)用氣體濃度報警器但也有工業(yè)和有毒氣體探測器報警檢測探頭的差異，但在理論和應(yīng)用都非常相似。工業(yè)用可燃?xì)怏w和有毒氣體濃度探測報警器，根據(jù)環(huán)境，可分為泄漏探測器，控制器和傳感器。測漏儀檢測泄漏量小，便攜式或手持式，主要是在氣體泄漏和管理控制的檢測使用。在有氣體泄漏事件，泄漏報警器就會響起，氣體濃度濃度的數(shù)字顯示，以采取預(yù)防措施，防止結(jié)合使用長期監(jiān)測氣體濃度探測器在爆炸地點的集中爆炸等嚴(yán)重危害事件發(fā)生。把探測器安裝在爆炸現(xiàn)場，進行檢測，安裝地點為墻壁上的凹槽和其他地方，且屏蔽電纜的房間。一旦有氣體發(fā)生泄漏，使用屏蔽電纜就能連接到控制信號，發(fā)出聲光報警，并運行排氣系統(tǒng)或電磁閥切斷氣源，以確保安全。這些儀器被廣泛使用在汽油站，加油站，鍋爐廠和其它工業(yè)設(shè)施。1.4 火災(zāi)報警器的發(fā)展趨勢面對人類社會，技術(shù)和競爭的快速發(fā)展，電腦的快速發(fā)展，沒有通信和控制，利用的趨勢，現(xiàn)今的火災(zāi)自動報警完整的系統(tǒng)與技術(shù)，軟件合并，以及兩個網(wǎng)絡(luò)化，智能化，多樣化，少量化，靈敏度高，整合和發(fā)展的其他方面。自動氣體濃度報警系統(tǒng)，有不能接受的，在當(dāng)前協(xié)議，誤報率，漏報和不頻繁，智力低下，免疫力低下和氣體濃度報警器是在其他較明顯的，按照統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)，開放的通訊協(xié)議的基礎(chǔ)下的特殊環(huán)境問題檢測消防規(guī)范。管理系統(tǒng)的能力的增強提供了更好的保護，為保證用火，并通過強有力的，以保護人身和事物的國家安全，更美好的生活。第二章 總體方案設(shè)計2.1 總體框架氣體泄漏檢測器能夠檢測在環(huán)境中的氣體濃度，以及系統(tǒng)報警系統(tǒng)的一個基本要素應(yīng)包括：模擬到數(shù)字的安全系統(tǒng)電路的收購轉(zhuǎn)換，單片機控制電路，字符顯示的電路部分，聲光報警保護電路等組成。為了滿足國內(nèi)和工業(yè)用地等可燃性氣體和炸藥的安全要求，可燃?xì)怏w報警條件設(shè)計。采用延時報警，外圍電路的泄漏檢測報警系統(tǒng)的硬件和軟件分成兩部分。本設(shè)計包含如下結(jié)構(gòu)：溫度氣體檢測、單片機主控、AD轉(zhuǎn)換、報警電路、顯示電路5大部分。如下圖2-1所示：溫度氣體檢測電源VCC單片機STC89C51AD轉(zhuǎn)換電路顯示電路報警電路按鍵控制圖2-1總體框架2.2 對于該檢測儀設(shè)計的要求(1)開機能顯示此時溫環(huán)境度和氣體濃度。(2)對氣體進行檢測，氣體濃度達到報警設(shè)定值時，應(yīng)能報警，紅燈亮，蜂鳴器響。(3)對溫度進行檢測，溫度達到報警設(shè)定值時，應(yīng)能報警，黃燈亮，蜂鳴器響。(4)正常工作時，紅燈黃燈都不亮，蜂鳴器也不報警。(5)錯誤時，有復(fù)位功能。2.3 氣體濃度傳感器選型該傳感器是由煙檢測器所作的氣體濃度報警信號的設(shè)備和控制系統(tǒng)的最重要的方面。氣體濃度探測器可具有的種類和氣體的濃度信息被轉(zhuǎn)換成電信號，所用的測試氣體中的環(huán)境信息的情況下獲得的電信號的強度進行檢測，監(jiān)測，傳感器的功能。我們可以說，沒有可靠的和準(zhǔn)確的傳感器，沒有檢測，監(jiān)視和精確和可靠的報警器。氣體濃度報警傳感器作為設(shè)備，它決定從氣體濃度收集信號的密度的精度和可靠性的重要核心。MQ-2氣體濃度檢測內(nèi)部視圖如下圖2-2：圖2-2氣體濃度檢測內(nèi)部視圖2.3.1 MQ-2傳感器簡介MQ-2半導(dǎo)體傳感器是以清潔空氣中電導(dǎo)率較低的金屬氧化物二氧化錫(SnO2)為主體的N型半導(dǎo)體氣敏元件。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在氣體濃度氣體時，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中氣體濃度氣體濃度的增加而增大。在設(shè)計報警器時只有使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。該傳感器具備一般半導(dǎo)體氣體濃度傳感器靈敏度高、電導(dǎo)率變化大、響應(yīng)和恢復(fù)時間短、抗干擾能力強、輸出信號大、壽命長和工作穩(wěn)定等優(yōu)點，在市面上應(yīng)用十分廣泛。二氧化錫(SnO2)半導(dǎo)體氣敏元件特點：(a)SnO2材料的物理、化學(xué)穩(wěn)定性較好，與其他類型氣敏元件相比，SnO2氣敏元件壽命長、穩(wěn)定性好、耐腐蝕性強。(b)SnO2氣敏元件對氣體檢測是可逆的，而且吸附、脫離時間短，可連續(xù)長時間使用。(c)SnO2氣敏元件結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可靠行較高，機械性能良好。MQ-2氣敏元件的結(jié)構(gòu)如圖2所示，由微型AL2O3陶瓷管、SnO2 敏感層,測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有只針狀管腳，其中個用于信號取出，個用于提供加熱電流。MQ-2半導(dǎo)體氣體氣體濃度傳感器適用于氣體濃度、天然氣、煤氣、氫氣、烷類氣體、汽油、煤油、乙炔、氨氣等的檢測，對可燃性氣體的（CH4、C4H10、H2等）的檢測很理想。這種傳感器在較寬的濃度范圍內(nèi)對氣體濃度氣體有良好的靈敏度，能夠檢測多種可燃性氣體，十分適合應(yīng)用在家庭的氣體泄漏報警器中。是一款便攜式氣體檢測器，非常適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。其技術(shù)指標(biāo)表如下表2-3：表2-3 MQ-2技術(shù)指標(biāo)加熱電壓（Vh）AC或DC50.2V回路電壓（Vc）最大DC24V負(fù)載電陰（Rl）2K清潔空氣中電阻（Ra）2000 K靈敏度（S=Ra/Rdg）4(在1000ppmC4H10中)響應(yīng)時間(trec)10S恢復(fù)時間(trec)30S元件功耗0.7W檢測范圍5010000ppm使用壽命2年2.4 溫度傳感器選型DS18B20溫度與溫度傳感器電路。DS18B20輸出數(shù)字溫度計通過“第一行”總線（1-Wire協(xié)議是一個單一的數(shù)字信號總線和單個的信號線的功率和使用該復(fù)合線的一個端口的，每個系統(tǒng)編碼，支持解決指望零功率至少需要一個網(wǎng)絡(luò)連接總線）這種獨特的方式使多個DS18B20輕松組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為創(chuàng)建和測量系統(tǒng)作為一個整體更容易連接。這是一個很大的進步比其他精密測量的溫度探頭，轉(zhuǎn)換時間，傳輸距離，分辨率等的溫度，為用戶提供了更方便，更滿意的結(jié)果。2.5 單片機選型自動報警系統(tǒng)接收信號，并啟動火災(zāi)報警顯示，并執(zhí)行相應(yīng)的報警。報警器控制功能，必須有高速微控制器，檢測時，報警系統(tǒng)是否正常工作在正確的時間進行實時觀察煙密度等級并進行相應(yīng)處理。同時，為滿足相同類型的微控制器的速度，警報系統(tǒng)和功能要求的接口設(shè)計的，以及進行選擇時廉價且輕量，以確?；靠紤]準(zhǔn)確性，可靠性和報警免疫力，可以不增加成本，減少體積。從火災(zāi)報警技術(shù)在各個領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用來看，很多廠商都推出了不同類型的微控制器，微控制器家族的許多成員，一系列的微控制器以其優(yōu)異的性能，成熟的技術(shù)，高可靠性和高性價比迅速占領(lǐng)了主要的工業(yè)應(yīng)用和市場的自動化控制工程，普通的單片機應(yīng)用。其中，該系列的好處是51，有廣泛的空間。因此，測量和控制系統(tǒng)，使用51系列是最好的解決方案，因為該設(shè)計采用STC89C51。單片機引腳圖如圖2-4：圖2-4 STC89C51引腳圖第三章 系統(tǒng)的硬件電路3.1 單片機最小系統(tǒng)本系統(tǒng)的最基本工作電路如下圖3-1所示：圖3-1單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)由復(fù)位電路、時鐘電路組成。STC89C51電壓在4.5V到5.5V之間，它是DC5V外部到微控制器具有5V。VCC引腳是正的，且20腳接到VSS。微控制器復(fù)位電路的工作是確定一個完整的微控制器的引導(dǎo)過程的初始狀態(tài)。復(fù)位信號時產(chǎn)生的微功耗，單芯片完整的微控制器。當(dāng)系統(tǒng)在運行的外部環(huán)境與節(jié)目的音響系統(tǒng)，按程序中的復(fù)位按鈕從一開始就會自動啟動。一般來說，它不是電源按鈕會自動復(fù)位和手動復(fù)位，單片機時鐘電路，因為還有高水平的復(fù)位端兩個機器周期來完成復(fù)位操作。本項目采用外部復(fù)位按鈕，手動流量上拉電阻連接到需要提高高價值性能。時鐘電路控制運行速度：機器的振蕩周期12的總周期，12MHz的晶體振蕩器的振蕩周期為1/12us。3.2天燃?xì)鈾z測AD采集轉(zhuǎn)換電路NS公司的DC0832通過經(jīng)由接口轉(zhuǎn)換器的串行接口8的A/D產(chǎn)生三個子與微控制器相連接，低功率，高性能和低成本的，適合于袖珍儀器使用聰明。ADC0832是8位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換芯片，多達256的最大分辨率，可適應(yīng)的一般模擬轉(zhuǎn)換的要求。芯片雙倍數(shù)據(jù)輸出可以用作數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快，穩(wěn)定和可靠的性能。其主要特點是：（1）8位分辨率；（2）5V單電源供電；（3）模擬信號的壓范圍：05V；（4）輸入、輸出的平和TTL、CMOS相容；（5）轉(zhuǎn)換時間為32us；（6）有兩個模擬輸入通道；（7）功耗低15mW各引腳說明如下：（1）CS（片選端，低電平有效）；（2）CH0，CH1（模擬信號輸入端）；（3）DI（模擬輸入端）；（4）DO（模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出端）；（5）CLK（串行時鐘輸入端）；（6）Vcc/REF（電源正極端和電壓輸入端）；（7）GND電源地。3.3 聲音報警電路三極管的工作原理：三極管是電流放大器件，它的三個級分別為B，發(fā)射極E，集電極C。我們以NPN三極管來解釋下三極管的工作原理。（1）電流放大根據(jù)NPN晶體管的硅分析。如上所示，電流的流動在基座B的發(fā)射極E被稱為基本電流Ib從集電極C流動時，發(fā)射極電流被稱為集電極電流IC大腸桿菌流動電流的兩個方向該發(fā)射機的發(fā)射機E由箭頭的方向表示。該晶體管的增益為如下：由基極電流控制的集電極電流（假設(shè)功率能夠提供足夠的電流來話的集電極的），并在基極電流的小變化將導(dǎo)致大的電流變化收集器，和變化，以滿足特定的比例：變化的集電極電流的量的當(dāng)前時刻的量的變化，或電流變化被放大的基礎(chǔ)的所述時間倍率晶體管（通常比1大得多，例如，幾十到幾百個）。如果我們改變施加到這可能會導(dǎo)致在基極電流Ib的變化的發(fā)射極的基極的小信號，Ib的變化后進行放大，造成了很大的變化IC。如果集電極電流Ic流過電阻R，并且電壓是使用式R=U*I能夠認(rèn)識到許多變化，耐電壓算出。我們買耐受電壓將被放大的電壓信號。（2）偏置電路當(dāng)晶體管放大電路，在實踐中，也可以添加適當(dāng)?shù)钠秒娐?。有幾種非線性結(jié)型晶體管（對應(yīng)于發(fā)光二極管），這些晶體管的輸入電壓要大到相當(dāng)?shù)某潭?。?dāng)基極 發(fā)射極電壓在0.7V以下，那么基極電路可以忽略即無效。如果它要求非常小，它不足以引起基本電流信號（由于小于0.7伏，則0的基極電流）。如果必須連接到相應(yīng)的電流的晶體管的基極（偏置電流高于此阻力圖Rb的用于該電流，所述基極偏置電阻器），然后，當(dāng)一個小時的信號求和與偏置電流，從而產(chǎn)生該電流的變化，該數(shù)據(jù)庫將被放大的輸出變化小基極電流信號和所述收集器。另一個原因是，從應(yīng)用需求的領(lǐng)域中，在不存在極化的輸出信號，而增加的信號的增益，同時降低了信號是無效的（因為沒有偏置電流集電器是零，并且不能減少），以及添加預(yù)先姿態(tài)。信號以增加信號和降低可以擴大。（3）開關(guān)作用下面說說晶體管的飽和度。由于通過電阻R的限制時，集電極電流無法無限增加。當(dāng)基極（電流）增加時，集電極（電流）就不能增加了，該晶體管進入飽和狀態(tài)。為晶體管的評估一般標(biāo)準(zhǔn)是飽和磅*IC。在進入集電極發(fā)射極晶體管的飽和電壓將是低的，可以理解的是，開關(guān)閉合。盡管人們可以得到該晶體管作為開關(guān)：當(dāng)堿是等于零，晶體管集電極電流等于零（所謂的截止晶體管），關(guān)閉該數(shù)據(jù)庫時的等效電流大，從而使晶體管的密度，開關(guān)的等效閉合。如果晶體管與在主工作的截止飽和度，通常被稱為一個晶體管開關(guān)。（4）工作狀態(tài)如果高于此值時，R光阻力，然后，當(dāng)基極電流為零時，集電極電流為零時，燈熄滅。如果基極電流大晶體管（比電流流過燈的倍率晶體管劃分大）飽和時，所述開關(guān)的等效被關(guān)閉。如果基極電流慢慢變大，燈泡的亮度也將增加，注意 之前的晶體管是不飽和的。在報警發(fā)射系統(tǒng)通過晶體管P3.6口來控制振鈴音的信號與所述發(fā)光二極管，發(fā)光二極管報警蜂鳴器平行的基極連接到微處理器發(fā)揮作用光。由于音頻信號由外部電源驅(qū)動，以使電流放大晶體管中發(fā)揮了作用。在實際系統(tǒng)中，我們采取一個發(fā)光串聯(lián)二極管與一個電阻，限流電阻的光，因為LED的驅(qū)動電流是非常低的，但蜂鳴器驅(qū)動電流比較大，以LED避免燙傷，所以要加電阻。電路圖如下圖3-3所示：圖3-3蜂鳴器工作電路3.4 電源模塊采用USB線接電作為電源，系統(tǒng)進行工作室，AT89C51、溫度氣體濃度傳感器的工作電壓要滿足設(shè)定的要求，并且成本低。電源接口電路如下圖3-5所示：P1為USB電源接口SW1為電源開關(guān)D1為指示燈圖3-5電源接口電路3.5 溫度傳感器電路3.5.1 DSl8B20簡介轉(zhuǎn)換總線的溫度數(shù)據(jù)，在同一總線可以連接DSl8B20的功率，無需額外電源。在這種方式中，系統(tǒng)允許使用更簡單的DSl8B20的結(jié)構(gòu)更可靠。測溫精度，轉(zhuǎn)換時間，傳輸距離，本文系統(tǒng)地介紹了相組成，設(shè)計，電路原理，設(shè)計過程，溫度測量和控制系統(tǒng)程序DS18B20。DS18B20引腳排列如下圖3-6：圖3-6 DS18B20的管腳DS18B20引腳說明：GND:接地DQ：I/OVDD:電源NC：空腳存儲和DSl8B20的觸發(fā)值TH和TL比的溫度的溫度變化完成之后，因為只有這些寄存器8至0.5位被忽略在比較。不是TH和TL直接高于對應(yīng)有點不可思議溫度符號位鎖定L6位。如果該結(jié)果大于所測量的溫度TH鉈或更小，并且在設(shè)備上的警告標(biāo)志置位。此標(biāo)志每次更新的溫度測量。只要警報標(biāo)志被設(shè)置，則該命令將搜索DSl8B20的響應(yīng)警報。3.5.2 DS18B20溫度轉(zhuǎn)換值及相關(guān)參數(shù)表3-7溫度轉(zhuǎn)換值如下溫度輸入（2進制）輸出（16進制）+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.06250000 0001 1001 00010191H+10.1250000 0000 1010 001000A2H+0.50000 0000 0000 10000008H00000 0000 0000 00000000H-0.51111 1111 1111 1000FFF8H-10.1251111 1111 0101 1110FF5EH-256251111 1111 0101 1110EE6FH-551110 1110 0110 1111FE90H參數(shù)特性：（1）特殊1引腳接口（2）不需要外部元件（3）可用數(shù)據(jù)線供電（4）需備份電源（5）測量范圍擴大（6）以9位數(shù)字值方式讀出溫度（7）1秒內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)碼管顯示值（8）用戶可設(shè)定相關(guān)報警線值極限參數(shù)：（1）所有引腳對地電壓范圍（-0.5V，+7.0V）（2）運行溫度范圍（-55，+125）（3）貯存溫度范圍（-55。C，+125）（4）焊接溫度260第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 主程序設(shè)計在整個安全系統(tǒng)中，通過一個ADC0832轉(zhuǎn)換處理，分析和處理由微控制器的煙濃度的信息，以確定是否激活系統(tǒng)。該方案已經(jīng)開始執(zhí)行初始化過程是達到國家初始化函數(shù)I/O輸入輸出端口設(shè)置以及注冊的初始化，中斷功能標(biāo)準(zhǔn)。首先，設(shè)置的50毫秒計時器初始值，使用EEPROM寫入，作為間隔的值。然后將定時器為0時，選擇方法。那么定時器0中斷使能位，啟動定時器0，關(guān)閉蜂鳴器，恢復(fù)最初設(shè)定的報警限值。主程序流程如下圖4-1所示：圖4-1主程序流程圖4.2 濾波子程序設(shè)計所述傳感器信號進行采樣，符合一定的缺陷，通常的干擾現(xiàn)象影響的各個采樣點，從而導(dǎo)致在數(shù)據(jù)和其他點的采樣數(shù)據(jù)的相當(dāng)大的差異。因此，也許平均中值濾波器（也稱為抗脈沖干擾過濾介質(zhì)）的方法中，第一數(shù)據(jù)樣本X進行比較，其中，要刪除的最大值和最小值，然后計算的算術(shù)平均的剩余數(shù)據(jù)的值X-2。這種方法可以篩選出故障可以被過濾小隨機噪聲。保證煙探測報警的濃度的精確度，從而降低所用的錯誤被報告誤報。濾波子程序流程如下圖4-2所示：圖4-2 濾波子程序流程圖4.3 控制按鍵設(shè)計子程序火災(zāi)報警器要有各個不同功能的按鍵系統(tǒng)，本設(shè)計借鑒了自鎖復(fù)位開關(guān)的方式，以便達到安全有效的報警功能，控制程序流程如下圖4-3所示：圖4-3 鍵盤處理子程序流程圖4.4 報警子程序設(shè)計當(dāng)氣體濃度濃度超過報警設(shè)定值時，報警器發(fā)出一種近似警笛的鳴叫聲，對應(yīng)通道的紅燈閃亮，以提示操作人員采取安全對策或自動控制相關(guān)安全裝置，從而保障生產(chǎn)安全，避免火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生。為防止誤報，在程序設(shè)計上，對氣體濃度濃度進行快速重復(fù)檢測和延時報警，以區(qū)別出是管道中氣體濃度的泄漏，還是由于暫短打開閥門產(chǎn)生的可燃?xì)怏w濃度的微量散失，防止誤報。報警子程序如下圖4-4所示：圖4-4 報警子程序流程圖第五章 電路焊接及硬件調(diào)試5.1 電路焊接第一步觀察面包板上的焊點，看看是否有缺焊或者漏焊的地方，還有是否哪些地方焊錯了有毛刺等等，防止在調(diào)試過程中發(fā)生短路造成電路板燒壞了，那就損失大了，功虧一簣。第二步用萬用表測第一步中認(rèn)為可疑的焊點跟接線，測測它們的狀態(tài)是否跟預(yù)期設(shè)計的值一樣，再檢仔細(xì)檢查電源線跟接地線有沒有短路等各方面細(xì)節(jié)。第三步通入電源檢測，看看接地端電壓是否為零，各元器件之間電壓是否符合預(yù)定值，芯片各引腳電壓是否符合要求，如果芯片發(fā)熱就立即中斷電源，以防燒壞芯片。第四步介入相關(guān)儀器進行測試調(diào)試，或許相關(guān)數(shù)據(jù)。在對硬件電路調(diào)試過程中，差點出大錯，通電之前發(fā)現(xiàn)芯片接反了，真是太粗心了我，不然芯片燒壞是小，整個電路壞了就麻煩了，于是就把芯片拔下來重新裝上去。由于后面接線比較多，排線還是比較是個頭疼的事，為了美觀只能費點時間了?？傊O(shè)計電路并焊接是絕對可以鍛煉粗心的人的。5.2 按鍵說明圖5-1 按鍵說明5.3 硬件調(diào)試（1）接入5V電源，按下電源按鍵；（2）將功能選擇鍵切至溫度設(shè)置界面，設(shè)定溫度報警值C=17攝氏度；如下圖5-2所示：圖5-2 溫度報警值設(shè)定（3）將功能選擇鍵切至氣體濃度設(shè)置界面，設(shè)定氣體濃度值q=3；如下圖5-3所示：圖5-3 氣體濃度值設(shè)定（4）對DS18B20進行加溫，當(dāng)溫度C17攝氏度時，黃燈閃爍，蜂鳴器響；用火機對MQ-2進行濃度增加，當(dāng)氣體濃度q3（圖為q=4）時，紅燈閃爍，蜂鳴器響。如下圖5-4所示:圖5-4 系統(tǒng)報警小結(jié)：到目前為止我的畢業(yè)設(shè)計也即將告一段落了，在這次的畢業(yè)設(shè)計中，自己也學(xué)習(xí)到了很多以前沒有沒有經(jīng)歷過的知識，讓我更加清楚了理論知識和實踐能力的差別了，了解到自己的短處，培養(yǎng)了我的獨立思考能力，進一步提高了自己在實際設(shè)計過程中研究問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，同時，也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，和一些問題的存在，并有待進一步學(xué)習(xí)和發(fā)展，讓自己在未來的工作和學(xué)習(xí)之中更快的適應(yīng)和提高自己。第六章 總結(jié)與展望（1）總結(jié)火災(zāi)報警器是現(xiàn)在生活里不可或缺的設(shè)備，每年都有很多無辜生命喪生火海，更讓人痛心的是消防官兵為了人民百姓的利益，有的時候會意外中失去自己年輕寶貴的生命，前段日子哈爾濱火災(zāi)就失去了幾名90后消防英雄，實則可惜。所以，火災(zāi)報警器的研究發(fā)展是必要的。單片機控制系統(tǒng)的電路設(shè)計，高性能，高集成單芯片的核心芯片STC89C51全使用其高速數(shù)據(jù)處理能力和豐富的外設(shè)，及智能儀表。該儀器是一種結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，小尺寸和低成本。由于MQ-2傳感器需要工作在加熱狀態(tài)，在高的溫度，速度更快的反應(yīng)時間，快速響應(yīng)和恢復(fù)時間。為了提高響應(yīng)時間，以確保傳感器是準(zhǔn)確，穩(wěn)定，連續(xù)的供應(yīng)需要5V電壓，加熱到MQ-2傳感器。氣體濃度警報裝置可以操作在寬的溫度范圍內(nèi)的氣體濃度濃度，可以顯示在LED數(shù)碼顯示器上。當(dāng)氣體濃度濃度達到我們原先設(shè)定濃度，它就會報警。（2）展望本論文在溫度氣體濃度報警器的基礎(chǔ)上對比同種各類火災(zāi)報警器，合理設(shè)計了本畢業(yè)設(shè)計的更方面功能參數(shù)。報警器是由溫度氣體信號采集傳感器與STC89C51構(gòu)成的。根據(jù)性能、成本、功耗、速率、壞境諸多方面來考慮使用MQ-2。MQ-2傳感器是針對甲烷等常見氣體進行檢測感應(yīng)的。這個傳感器的靈敏度非常高且成本低使用價值不錯，而且具有恢復(fù)力強，抗高溫高壓還有濕度等優(yōu)點。本設(shè)計雖較好的完成了，但仍有很多需要改進的地方，四位數(shù)碼管換成液晶屏，那就可以更好地全方面顯示數(shù)值及相關(guān)信息；報警指示燈也需改進，按照國家標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)報警控制器通用技術(shù)第4.3.2.2條明確規(guī)定：紅色為報警指示燈，黃色為故障信號；對于氣體濃度檢測，未來可以將氣體檢測精確到測出是哪種氣體，以便更好地對火災(zāi)防患于未然。參考文獻1李華.MCS一51系列單片機實用接口技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社.20072張毅坤等.單片微型計算機原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社.2006.3潘新民等.微型計算機控制技術(shù).電子工業(yè)科技大學(xué)出版社.2003.4陳偉.MCS一51系列單片機實用子程序集錦.清華大學(xué)出版社.1993.5吳佑壽.Lab VIEW7實用教程.電子工業(yè)出版社.2007.6朱明程等.一氧化碳傳感器MGS1100原理及應(yīng)用電子技術(shù).1998年第1期.7劉迎春.傳感器原理設(shè)計及應(yīng)用.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出社.19908趙負(fù)圖.數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng).北京科學(xué)技術(shù)出社.1987.9王若鯨.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)入門.人民郵電出版社.1984.10肖忠祥主編.數(shù)據(jù)采集原理.西北工業(yè)大學(xué)出版社.200311劉廣玉.新型傳感器技術(shù)及應(yīng)用.北京航空航天大學(xué)出版社.1989.12張毅剛.MCS一51單片機應(yīng)用設(shè)計.西北工業(yè)出版社.1990.13陳偉.MCS一51系列單片機實用子程序集錦.清華大學(xué)出版社.1993.14何立民.單片機實用文集.北京航空航天大學(xué)出版.1993.15余成波.傳感器與自動檢測技術(shù).高等教育出版社.2004.致 謝首先非常感謝我的指導(dǎo)老師王強對我的悉心指導(dǎo)，讓我能夠高效并如期的完成我的畢業(yè)設(shè)計，感謝老師對我過程的我疑問進行耐心的講解和幫助。還要感謝王凱鄭智鵬等同學(xué)，沒有他們的支持與幫助，整個系統(tǒng)才能得以順序完成。倒現(xiàn)在為止，我的大學(xué)生活實質(zhì)上也算是接近了尾聲，在大學(xué)的這幾年里我成長了很多，從一個什么都不懂的小男孩到目前將要踏入社會的陽光大男孩，我不僅學(xué)到了知識，更多的是我學(xué)到了許多無形的東西，怎樣與別人相處，怎樣做人等等，在此我要謝謝在大學(xué)期間所有認(rèn)識的朋友們，你們教會了我真摯的友情，在我喜怒哀樂的任何時候都陪著我，一起學(xué)習(xí)，一起生活還有是大學(xué)期間所有教過我的老師們，你們的辛苦的教導(dǎo)，教會了我的專業(yè)知識，教會了我在社會上生存的能力，尤其是班主任老師夏青和對我非常關(guān)照的老鄉(xiāng)洪林寶老師，不辭辛苦地關(guān)心照顧引導(dǎo)我，謝謝你們附錄：附錄A：電路原理圖附錄B：電路仿真圖附錄C:元件清單元器件規(guī)格名稱數(shù)量AD采集芯片ADC083211蜂鳴器蜂鳴器B11電容10uFC11電容20pFC2, C32電源指示燈DD11數(shù)碼管DS04DS11電源接口Header 2P11三極管8550Q1, Q2, Q3, Q44三極管8550Q51電阻200R1, R6, R7, R8, R9, R10, R11, R128電阻2KR2, R3, R4, R5, R135電阻1KR14, R182電阻10KR15, R162電阻4.7R171獨立按鍵SW-PBS1, S2, S3, S4, S55電源開關(guān)sw-灰色SW11單片機AT89C51AT89C511煙物傳感器煙物傳感器MQ-21溫度傳感器DS18B20DS18B21晶振12MY11附錄D:源程序代碼10#include /調(diào)用單片機頭文件#define uchar unsigned char /無符號字符型 宏定義變量范圍0255#define uint unsigned int /無符號整型 宏定義變量范圍065535#include #include eeprom52.h/數(shù)碼管段選定義 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9uchar code smg_du=0xa0,0xbb,0x62,0x2a,0x39,0x2c,0x24,0xba,0x20,0x28, 0x30,0x25,0xe4,0x23,0x64,0x74,0x38,0xff; /斷碼09abcdefq滅/數(shù)碼管位選定義uchar code smg_we=0x7f,0xbf,0xdf,0xef;uchar dis_smg8 = 0xa0,0x84,0x62,0x2a,0x39,0x2c,0x24,0xba;sbit CS=P37;/CS定義為P3口的第2位腳，連接ADC0832CS腳 PCBsbit SCL=P33;/SCL定義為P3口的第3位腳，連接ADC0832SCL腳sbit DO=P34;/DO定義為P3口的第4位腳，連接ADC0832DO腳sbit ledy = P14; /溫度報警指示燈sbit ledr = P17; /煙霧報警指示燈sbit dq = P15;/18b20 IO口的定義sbit beep = P36; /蜂鳴器IO口定義uint temperature,s_temp ; /溫度的變量uchar dengji,s_dengji; /煙物等級uchar shoudong; /手動報警鍵bit flag_300ms = 1;uchar key_can; /按鍵值的變量uchar menu_1; /菜單設(shè)計的變量/*1ms延時函數(shù)*/void delay_1ms(uint q)uint i,j;for(i=0;iq;i+)for(j=0;j120;j+);/*小延時函數(shù)*/void delay_uint(uint q)while(q-);/*把數(shù)據(jù)保存到單片機內(nèi)部eeprom中*/void write_eeprom()SectorErase(0x2000);byte_write(0x2000, s_temp);byte_write(0x2001, s_dengji);byte_write(0x2060, a_a);/*把數(shù)據(jù)從單片機內(nèi)部eeprom中讀出來*/void read_eeprom()s_temp = byte_read(0x2000);s_dengji = byte_read(0x2001);a_a = byte_read(0x2060);