火災(zāi)智能報(bào)警系統(tǒng)畢業(yè)論文演示稿

1、 專專 業(yè)：電子信息工程業(yè)：電子信息工程 姓姓 名：胥智慧名：胥智慧 指導(dǎo)教師：朱彬彬指導(dǎo)教師：朱彬彬 火災(zāi)智能報(bào)警系統(tǒng)火災(zāi)智能報(bào)警系統(tǒng) 1.設(shè)計(jì)要求及方案1.1 1.1 設(shè)計(jì)目的與基本要求設(shè)計(jì)目的與基本要求 目的是設(shè)計(jì)一個(gè)由單片機(jī)控制的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，采用溫度傳感器和煙霧傳感器，對溫度及煙霧的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，能對周圍環(huán)境的溫度及煙霧的突變進(jìn)行報(bào)警。通過這個(gè)設(shè)計(jì)提高自己對單片機(jī)的使用能力，了解和掌握溫度傳感器和煙霧傳感器的使用，鞏固自己在大學(xué)所學(xué)知識，增強(qiáng)自己的實(shí)際操作能力。 要求所設(shè)計(jì)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)能夠?qū)囟群蜔熿F進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，出現(xiàn)異常狀況能夠進(jìn)行報(bào)警，起到早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)和通報(bào)火災(zāi)的作

2、用。1.2 1.2 主要應(yīng)用方向與設(shè)計(jì)構(gòu)思主要應(yīng)用方向與設(shè)計(jì)構(gòu)思 本設(shè)計(jì)主要用于居民住宅區(qū)、機(jī)房、辦公室等小型防火單位，是為人們提供的一種簡單的、廉價(jià)實(shí)用的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置。 本火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)由觸發(fā)器件、警報(bào)裝置、顯示裝置以及數(shù)據(jù)處理等裝置組成。觸發(fā)器件包括自動(dòng)或者手動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警信號的器件，如DS18B20溫度傳感器，MQ-2氣體傳感器，手動(dòng)報(bào)警按鈕。警報(bào)裝置包括聲音報(bào)警裝置（蜂鳴器）和光報(bào)警裝置（LED燈）。顯示裝置是CAI3461BH數(shù)碼管模塊，能夠?qū)崟r(shí)顯示由DS18B20溫度傳感器和MQ-2氣體傳感器所傳送的數(shù)據(jù)。采用AT89C51單片機(jī)作為主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和各項(xiàng)操作。其中MQ-2

3、氣體傳感器需要配置放大電路和A/D轉(zhuǎn)換模塊對其信號進(jìn)行處理，采用LM324芯片做放大電路，ADC0832芯片制作A/D轉(zhuǎn)換模塊。2 系統(tǒng)硬件組成和基本工作原理2.1 2.1 系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)工作原理 本火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中，以AT89S52單片機(jī)為主控核心，使用DS18B20溫度傳感器采集溫度信息，使用MQ-2氣體傳感器采集氣體信息。DS18B20采集的數(shù)據(jù)為數(shù)字信號，可以直接發(fā)送至單片機(jī)進(jìn)行處理。MQ-2氣體傳感器輸出的信號一般比較微弱，需要經(jīng)過前置電路對其進(jìn)行放大、濾波、電平調(diào)整，滿足單片機(jī)對輸入信號的要求。MQ-2半導(dǎo)體煙霧傳感器屬于電阻型，因此只需串聯(lián)一個(gè)參考電阻，再經(jīng)過一個(gè)放大電路即可

4、發(fā)送給ADC0832采集，信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換模塊后傳送進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行處理。按鍵報(bào)警按鍵報(bào)警DS18B20MQ-2LM324ADC0804AT89S52單片機(jī)單片機(jī)CAI3461BH蜂鳴器蜂鳴器LED燈燈系統(tǒng)工作原理框圖系統(tǒng)工作原理框圖2.2 控制器模塊設(shè)計(jì)控制器模塊設(shè)計(jì) 在自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，單片機(jī)是其核心部件。單片機(jī)一方面要接收來自傳感器送來的感應(yīng)信號和故障檢測信號，另一方面要對不同信號分別進(jìn)行處理，控制后續(xù)電路的相應(yīng)工作，同時(shí)還要查詢是否有按鍵按下的請求。如今市面上比較普遍的單片機(jī)主要是89S52系列。89S52單片機(jī)應(yīng)用普遍，工具多，易上手，片源廣，價(jià)格低，編程靈活，控制簡單，很適

5、合我們所要制作的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。 AT89C51單片機(jī)是低功耗的、具有4KB在線可編程Flash存儲(chǔ)器的單片機(jī)。它與通用80C51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)和引腳兼容。片內(nèi)的Flash可允許在線重新編程，也可使用非易失性存儲(chǔ)器編程。他將通用CPU和在線可編程Flash集成在一個(gè)芯片上，形成了功能強(qiáng)大、使用靈活和具有較高性能性價(jià)比的微控制器。AT89S52引腳圖引腳圖 2.3 2.3 顯示模塊設(shè)計(jì)顯示模塊設(shè)計(jì) 本火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)對周圍環(huán)境溫度和氣體的實(shí)時(shí)監(jiān)測，故需要顯示模塊來顯示周圍環(huán)境的溫度和氣體變量。采用SMC1602A液晶顯示模塊可以實(shí)時(shí)清楚的顯示周圍環(huán)境變量，該液晶顯示模塊能夠同時(shí)顯

6、示16x02即32個(gè)字符，也就是16列2行，便于獨(dú)立顯示溫度和氣體變量。數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 2.4 2.4 溫度采集模塊設(shè)計(jì)溫度采集模塊設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的測溫元件采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，該產(chǎn)品采用美國DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。使用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，可以感測周圍環(huán)境溫度變化，并將數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)周圍環(huán)境實(shí)時(shí)溫度的監(jiān)測。DS18B20DS18B20介紹介紹 DS18B20數(shù)字溫度計(jì)提供9位溫度讀數(shù)

7、，指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入DS18B20或從DS18B20送出，因此從中央處理器到DS18B20僅需連接一條線（和地）。讀、寫和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供，而不需要外部電源。 DS18B20具有獨(dú)特的單線接口，只需1個(gè)接口引腳即可通信；多點(diǎn)能力使分布式溫度檢測應(yīng)用得以簡化；不需要外部元件；可用數(shù)據(jù)線供電，不需備份電源；測量范圍從-55至+125，增量值為0.5。等效的華氏溫度范圍是-67F至257F；以9位數(shù)字方式讀出溫度；在1秒（典型值）內(nèi)把溫度變換為數(shù)字；用戶可定義的，非易失性的溫度告警設(shè)置；告誡搜索命令識別和尋址溫度在編定的極限之外的器件（溫度告警情況）；應(yīng)用

8、范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費(fèi)類產(chǎn)品，溫度計(jì)或任何熱敏系統(tǒng)。2.5 2.5 氣體采集模塊設(shè)計(jì)氣體采集模塊設(shè)計(jì) 氣體采集模塊是能夠檢測環(huán)境中的煙霧等氣體的濃度，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳送至主控芯片，其最基本組成部分應(yīng)包括：氣體信號采集電路、模擬放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路。氣體信號采集電路一般由氣體傳感器和模擬放大電路組成，將煙霧等氣體信號轉(zhuǎn)化為模擬的電信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將從煙霧檢測電路送出的模擬信號轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識別的數(shù)字信號后送入單片機(jī)。 MQ-2型傳感器的外觀型傳感器的外觀 MQ-2型傳感器的結(jié)構(gòu)圖型傳感器的結(jié)構(gòu)圖 氣體采集模塊氣體采集模塊 MQ-2傳感器輸出信號一般比較微弱，需

9、要經(jīng)過前置電路對其進(jìn)行放大、濾波、電平調(diào)整，滿足單片機(jī)對輸入信號的要求。本系統(tǒng)采用的MQ-2半導(dǎo)體煙霧傳感器屬于電阻型，因此只需串聯(lián)一個(gè)參考電阻，再經(jīng)過一個(gè)放大電路即可發(fā)送給ADC采集。常見的運(yùn)算放大器中，LM324價(jià)格低廉、使用簡單等優(yōu)點(diǎn)比較突出，所以本設(shè)計(jì)中的前置放大電路采用LM324作為電路的運(yùn)算放大器。 LM324是單片高增益四運(yùn)算放大器，可在較寬電壓范圍內(nèi)的單電源或雙電源下工作，其電源電流很小且與電源電壓無關(guān)，四個(gè)運(yùn)放一致性好；其輸入偏流電阻是溫度補(bǔ)償?shù)?，也不需外接頻率補(bǔ)償，可做到輸出電平與數(shù)字電路兼容。氣體采集電路圖氣體采集電路圖 信號經(jīng)由LM324運(yùn)算放大器放大后進(jìn)入ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，ADC0832可以將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后再將數(shù)字信號傳送給單片機(jī)處理。3.2 3.2 主程序流程主程序流程 本論文中，軟件解決的主要問題是檢測溫度傳感器和氣體傳感器的溫度信號和氣體信號，然后對信號進(jìn)行顯示和判斷，在超出預(yù)設(shè)報(bào)警值時(shí)候發(fā)出報(bào)警。開始第二次溫度煙霧信號采集與