火災自動報警系統(tǒng)設計與調(diào)試 電子信息工程畢業(yè)設計論文

目錄TOC\o"1-1"\h\u15566第一部分設計任務與調(diào)研 設計任務與調(diào)研設計的主要任務以單片機為主控單元，能夠及時監(jiān)測到教學樓中有無火災，火災一旦發(fā)生將實現(xiàn)聲光報警，并采取有效措施控制火情的發(fā)展，將火災消滅在萌芽狀態(tài)，以確保人身財產(chǎn)安全，最大限度減少損失。本系統(tǒng)是一個由單片機控制的火災煙霧濃度、溫度檢測系統(tǒng)，它將傳感器輸出地電壓信號進行A/D轉(zhuǎn)換、濾波、線性化，由單片機將電壓值轉(zhuǎn)換為氣體濃度和溫度送LED顯示，并判斷是否超過報警上限，若超過，則發(fā)出聲光報警。同時用戶可以自己設定報警上限和定時時間，使用戶可以根據(jù)實際情況掌握安全狀況，同時本產(chǎn)品價格成本低，安全性能可靠，非常適用于學校教學樓的環(huán)境以確保學生的安全。設計思路以STC89C51系列單片機為控制核心，數(shù)據(jù)處理主要是對數(shù)字溫度傳感器18B20采集溫度數(shù)據(jù)和對MQ-2煙物傳感器進行AD采集，并進行邏輯判斷，根據(jù)數(shù)據(jù)的具體情況輸出到數(shù)碼管顯示和使蜂鳴器動作。整個單片機應用系統(tǒng)的設計分為硬件電路設計和軟件編程設計兩大部分；其中硬件電路設計包括溫度采集電路，單片機控制電路,顯示電路和報警與控制電路。軟件設計部分包括系統(tǒng)主程序，溫度采集子程序和輸出驅(qū)動子程序，均采用51系列C語言編程實現(xiàn)。與本課題相關(guān)的資料調(diào)研的目的和總結(jié)現(xiàn)在人們的生活水平日漸提高。除了健康問題外，安全問題成了就成了我們關(guān)注的重點。設計怎樣的一個火災報警器，能在火災發(fā)生時起到一定的安全防護作用，有效的保障人們的人身安全和減少財產(chǎn)損失，就成為了研究的重點。通過查閱大量的文獻資料，從實用和可靠性來看，使用STC89C51系列的單片機結(jié)合煙霧檢測，按鍵控制，溫度傳感等電路。設計了一款能夠檢測當前環(huán)境中有無火災發(fā)生，一旦發(fā)生火災能夠立刻發(fā)出聲光警報的火災自動報警器。經(jīng)程序模擬調(diào)試，本設計能夠在火災發(fā)生時，立刻發(fā)出警報以提醒人們及時撤離，具有極大的實用價值，值得推廣。設計說明設計方案火災報警器能夠檢測當前環(huán)境是否發(fā)生火災，如果發(fā)生，能夠及時進行報警的儀器?；窘M成部分應包括：煙霧檢測AD采集電路，按鍵控制電路，聲音報警電路，溫度傳感器(DS18B20)等電路。整體框圖如所示：總體設計框圖硬件部分單片機最小系統(tǒng)要使單片機工作起來最基本的電路構(gòu)成為單片機最小系統(tǒng)如圖所示。信號處理模塊煙霧檢測AD采集電路煙霧檢測采用MQ-2傳感器。經(jīng)過ADC0832采集后就可以得到各種煙霧濃度下的電壓值。從而設定出理想的煙霧強度報警值。電路如圖所示煙霧濃度采集電路電路通過三極管基極串連一個電阻與單片機P3.6端口連接從而達到控制蜂鳴器是否報警。聲音報警電路圖按鍵控制電路本電路設計了四個按鍵，一個設置鍵、一個加鍵、一個減鍵、一個緊急報警鍵，當遇到緊急情況時，可按下緊急報警鍵，蜂鳴器進行報警。如圖所示消音按鍵連接電路圖溫度傳感器(DS18B20)電路 DSl8B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DSl8B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司繼DSl820之后最新推出的智能改進型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)要求通過簡單的編程實現(xiàn)9～l2位的數(shù)字直讀方式。可以分別存93.75ms和750ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DSl8B20讀出的信息或?qū)懭隓Sl8B20的信息僅需要一根口線(單線接口)讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接DSl8B20供電，而無需額外電源。因而使用DSl8B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。他在測溫精度，轉(zhuǎn)換時間，傳輸距離，本設計系統(tǒng)地介紹了基于DS18B20的溫度測量控制系統(tǒng)的組成、設計方案、電路原理、程序設計過程。DS18B20多點溫度測量系統(tǒng)是以AT89C52單片機作為控制核心，智能溫度傳感器DS18B20為控制對象，用數(shù)碼管顯示，運用C語言實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。設計完成了冷庫溫度的監(jiān)控和報警等令人滿意的效果。DSl8B20采用3腳PR35封裝或8腳SOIC封裝，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如上圖所示。軟件部分系統(tǒng)主程序設計及流程圖主程序流程圖如下圖所示。首先要給傳感器預熱,因為MQ-2型半導體電阻式煙霧傳感器在不通電存放一段時間后，再次通電時，傳感器不能立即正常采集煙霧信息，需要一段時間預熱。程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進入監(jiān)控狀態(tài)。系統(tǒng)主程序設計及流程圖圖11主程序流程圖在整個報警系統(tǒng)工作中，煙霧濃度信息經(jīng)ADC0832轉(zhuǎn)換處理后，由單片機進行分析處理，判斷系統(tǒng)是否啟動報警。主程序還包括LED八段式數(shù)碼管濃度字符顯示功能、手動報警功能、報警濃度設定功能，中斷子程序等，使報警器功能更加完善，給用戶帶來便利。設計成果原理圖實物圖PCB圖部分源程序#include<reg52.h> //調(diào)用單片機頭文件#defineucharunsignedchar//無符號字符型宏定義 變量范圍0~255#defineuintunsignedint //無符號整型宏定義 變量范圍0~65535#include<intrins.h>#include"eeprom52.h"http://數(shù)碼管段選定義012345 6 7 8 9 ucharcodesmg_du[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, 0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff}; //斷碼//數(shù)碼管位選定義ucharcodesmg_we[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef};uchardis_smg[8]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8}; sbitCS=P3^2; //CS定義為P3口的第2位腳，連接ADC0832CS腳PCBsbitSCL=P3^3; //SCL定義為P3口的第3位腳，連接ADC0832SCL腳sbitDO=P3^4; //DO定義為P3口的第4位腳，連接ADC0832DO腳sbitdq=P3^5; //18b20IO口的定義結(jié)束語經(jīng)過許久的努力，畢業(yè)設計也終于完成。在整個設計的過程中，出現(xiàn)了很多難題但都在老師和同學的幫助下順利解決了，在不斷的學習過程中我了解到：在系統(tǒng)單片機控制電路的設計上，采用了高性能、高整合度的STC89C51單片機作為核心芯片，充分利用了其高速數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片內(nèi)外設，實現(xiàn)了儀器的小型化和智能化。使儀器具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、體積小、成本低等優(yōu)點。由于煙霧傳感器需要在加熱狀態(tài)下工作，溫度越高，反應越快，響應時間和恢復時間就越快。為提高響應時伺，保證傳感器準確地、穩(wěn)定地工作，需要向煙霧傳感器持續(xù)供給5V的加熱電壓。煙霧報警器能在較寬的溫度范圍工作，可將煙霧濃度顯示用LED數(shù)碼管顯示。當煙霧的濃度達到設定的濃度時，發(fā)出報警。做畢業(yè)設計是一個不斷學習的過程，從最初剛做設計時對一些知識的模糊理解到最后能夠?qū)ζ溆猩羁痰睦斫?，我體會到實踐對于學習的重要性。以前只是明白理論沒有實踐考察，對知識的理解不夠明確。通過這次，真正做到了理論和實踐相結(jié)合。總之，通過這次的畢業(yè)設計，我深刻體會到，要做好一個完整的事情，需要有系統(tǒng)的思維方式和方法。對待問題的解決要耐心，要善于運用已有的知識來充實自己。同時我也深刻認識到，在對待一個新事物時，一定要從整體考慮，完成一步后再做下一步，這樣才能更加有效的完成每一件事。致謝三年的學習生活即將畫上句號，而對于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。三年的求學生涯在師長、親友的支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在畢業(yè)設計即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。偉人、名人為我所崇拜，可我更急切地要把我的敬意和贊美獻給一個平凡的人。我的導師。我不是您最出色的學生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學嚴謹，學識淵博，視野雄闊，為我營造了一種良好精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身期間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學術(shù)目標，領(lǐng)會了基本的思考方式，從設計的題目選定到設計具體內(nèi)容的指導，經(jīng)由您悉心的點撥，再經(jīng)思考后的領(lǐng)悟，常常讓我有“山窮水盡疑無路，柳暗花明又一村。”的感覺。感謝我的父母，焉得諼草，言樹之背；養(yǎng)育之恩，無以回報。你們永遠健康快樂是我最大的心愿。在設計即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入設計到順利完成，有多少可愛的同學，朋友，給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！參考文獻［1］李華.MCS一51系列單片機實用接口技術(shù).北京航空航天大學出版社.［2］潘新民等.微型計算機控制技