【正文】 沈陽理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文摘 要本篇文章通過將單片機(jī)與傳感器技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計出了這套基于單片機(jī)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。本次設(shè)計的核心選用ATMEL公司的AT89S52單片機(jī)。AT89S52單片機(jī)具有低功耗、高性能等特點，并且能兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計選用溫度傳感器與煙霧傳感器對信號進(jìn)行采集，溫度傳感器選用美國DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20數(shù)字溫度傳感器，該傳感器可直接將溫度信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號給單片機(jī)，并且能設(shè)定溫度報警值，電路構(gòu)造簡單，功能較齊全。煙霧傳感器選用MQ2型半導(dǎo)體可燃?xì)怏w敏感元件煙霧傳感器，該傳感器屬于氣敏傳感器，將可燃?xì)怏w在空氣中的含量轉(zhuǎn)換成電壓或者電流信號，通過A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送到單片機(jī)。最后通過液晶顯示模塊顯示出氣體的濃度與實時溫度。這套基于單片機(jī)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的功能較為完善，結(jié)構(gòu)也較為簡單，具有很強(qiáng)的實用價值。關(guān)鍵字：火災(zāi)自動報警系統(tǒng)；DS18B20；MQ2；ADC0832Abstract This thesis by microcontroller and sensor technology, design a set of microcontrollerbased automatic fire alarm system. The design of the core selection ATMEL Corporation AT89S52 MCU. AT89S52 microcontroller with low power consumption, high performance and other features, and is patible with standard MCS51 instruction set and 80C51 pin structure. The design uses a temperature sensor and smoke sensor signal acquisition, temperature sensors use the United States produced DALLAS DS18B20 digital temperature sensor, the sensor temperature signal can be directly converted into a digital signal to the microcontroller, and can set the temperature alarm value, the circuit simple structure, functions more plete. Smoke sensor selection MQ2 type semiconductor bustible gas sensors smoke sensor, the sensor is sensitive sensor, the bustible gas concentration in the air or a current signal into a voltage, the A / D converter converts the analog ADC0832 digital amount and sent to microcontroller. Final selection LED module shows realtime gas concentrations and temperatures. This microcontrollerbased automatic fire alarm system function more perfect, the structure is relatively simple, has a strong practical value.Key words:Automatic fire alarming system。DS18B20。MQ2。ADC0832目 錄1 緒論 1 選題背景與意義 1 本設(shè)計的主要內(nèi)容 22 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的工作原理 3 一般火災(zāi)系統(tǒng)總體功能 3 本次設(shè)計系統(tǒng)工作原理 3 火災(zāi)報警系統(tǒng)的類型 4 感光型火災(zāi)自動報警系統(tǒng) 4 感溫型火災(zāi)自動報警系統(tǒng) 5 感煙型火災(zāi)自動報警系統(tǒng) 5 復(fù)合型火災(zāi)自動報警系統(tǒng) 5 火災(zāi)探測器的原理 5 光輻射探測器 5 感煙探測器 6 感溫探測器 63 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 7 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計 7 單片機(jī)的介紹 7 AT89S52的介紹 8 AT89SXX與AT89CXX的比較 10 單片機(jī)最小系統(tǒng) 11 溫度采集模塊的設(shè)計 11 DS18B20的介紹 12 DS18B20的工作方式 12 溫度采集模塊 13 氣體采集模塊的設(shè)計 13 MQ2氣體傳感器的介紹 14 MQ2氣體傳感器的指標(biāo) 14 ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器 15 ADC0832與單片機(jī)連接工作原理 16 氣體采集模塊 17 報警電路及顯示模塊 18 蜂鳴器 18 LED燈 19 按鍵報警 19 顯示模塊 194 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 21 程序編寫軟件 21 主程序的流程 21 溫度傳感器的流程 21 DS18B20的初始化流程 22 DS18B20的寫操作 22 DS18B20的讀操作 235 系統(tǒng)的調(diào)試 25結(jié) 論 27致 謝 29參考文獻(xiàn) 30附錄A 英文原文 31附錄B 漢語翻譯 39附錄C 主程序 47附錄D DS18B20程序 48附錄E 原理圖 51V1 緒論 選題背景與意義火災(zāi)是指可燃物在時間或空間上失去控制的燃燒所帶來的災(zāi)害。在各種各樣的災(zāi)害里，火災(zāi)是對人身安全與社會發(fā)展影響最大的災(zāi)害之一?；鹧?，在人類悠久漫長的發(fā)展歷程中給我們帶來光明與進(jìn)步的同時也帶來了很多血與淚的教訓(xùn)。隨著2001年中國入世成功，我國的經(jīng)濟(jì)得到了飛速的發(fā)展，電子產(chǎn)業(yè)以及建材產(chǎn)業(yè)取得了很大的進(jìn)步，各種新穎的家用電器與新型的裝修材料逐漸融入我們的生活，這也加大了我們身邊的火災(zāi)隱患，幾乎每天都會有火災(zāi)的發(fā)生，根據(jù)聯(lián)合國在2000年公布的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在每年全球大約會有六百萬到七百萬的火災(zāi)事件發(fā)生，每年大約有六萬五千人到七萬五千人在火災(zāi)中喪生。統(tǒng)計中顯示，歐洲及北美地區(qū)的火災(zāi)頻率比亞洲及非洲地區(qū)高出很多，但是在死亡人數(shù)上卻比亞、非兩個地區(qū)低了好多，原因是歐洲及北美的經(jīng)濟(jì)水平比較發(fā)達(dá)，亞洲及非洲的經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較落后，在消防的設(shè)施與技術(shù)上差距比較大。根據(jù)我國自身的數(shù)據(jù)顯示，，而自從90年代改革開放以來，這個數(shù)字已經(jīng)升至十幾億元，短短的20多年翻了好幾倍，而每年由于火災(zāi)死亡的人數(shù)在兩千人左右。這些數(shù)字無時無刻不提醒我們，社會在不斷地發(fā)展，人類也在不斷地進(jìn)步，諸如火災(zāi)這類的災(zāi)害也在不斷地擴(kuò)大危害范圍，火災(zāi)毀壞的不僅僅是我們努力創(chuàng)造的財產(chǎn)，還摧殘著我們的心靈。這些血與痛的現(xiàn)實讓我們漸漸地意識到了自動監(jiān)控報警系統(tǒng)的重要性，如果有一個性能完善的火災(zāi)監(jiān)控及報警系統(tǒng)，就能夠有效地幫助人們保證財產(chǎn)安全，降低傷亡人數(shù)。于是人們?yōu)榱藢崿F(xiàn)這一點開發(fā)出了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，最初的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的探測器是以開關(guān)量探測器為主，而現(xiàn)在逐漸轉(zhuǎn)變成了模擬量傳感器，使得報警器更加智能化，準(zhǔn)確性也得到了提高?；馂?zāi)自動報警系統(tǒng)可以快速準(zhǔn)確地對火情進(jìn)行實時監(jiān)控，很多早期火災(zāi)特性人類很難察覺，但是報警系統(tǒng)卻可以。在火災(zāi)最初時期，由于可燃物的不完全燃燒，會生成大量的有毒氣體一氧化碳，人們可能會在毫無戒備的情況下發(fā)生一氧化碳中毒，報警系統(tǒng)可以及時準(zhǔn)確地掌握空氣中一氧化碳的濃度變化，在一氧化碳濃度超出標(biāo)準(zhǔn)值時發(fā)出報警信號。火災(zāi)自動報警系統(tǒng)也可以通過互聯(lián)網(wǎng)與消防局相結(jié)合，當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時及時準(zhǔn)確地通知消防局，使得消防員可以迅速的到達(dá)事發(fā)地點，將火災(zāi)扼殺在萌芽之中。 本設(shè)計的主要內(nèi)容本次設(shè)計將單片機(jī)、溫度傳感器、氣體傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器與LED顯示燈模塊相結(jié)合，設(shè)計出了一套以單片機(jī)為核心的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。它可以實現(xiàn)聲光報警、報警值的設(shè)置以及濃度值的顯示等功能。結(jié)構(gòu)計較簡單，價格計較便宜，性能較為穩(wěn)定，有著不錯的使用價值。本次設(shè)計單片機(jī)選用ATMEL公司的AT89S52單片機(jī)，溫度傳感器選用美國DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20數(shù)字溫度傳感器，濃度傳感器選用MQ2型半導(dǎo)體可燃?xì)怏w敏感元件煙霧傳感器，A/D轉(zhuǎn)換器選用ADC0832，通過將以上器件相結(jié)合完成以下幾點：第一，基于AT89S52單片機(jī)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)總體方案的設(shè)計。第二，了解溫度傳感器DS18B濃度傳感器MQA/D轉(zhuǎn)換器ADC0832等器件的相關(guān)工作原理。第三，將以上器件相結(jié)合設(shè)計出火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的硬件電路。第四，設(shè)計出系統(tǒng)主要的軟件程序模塊。第五，電路調(diào)試，完成電路板的焊接。2 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的工作原理 一般火災(zāi)系統(tǒng)總體功能一般的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)由三部分構(gòu)成，分別是區(qū)域報警器、集中報警器以及火災(zāi)探測器。區(qū)域報警器是將所收到的信號通過聲光報警的形式展現(xiàn)，它的屏幕顯示出著火的地點方位，及時通知相關(guān)的值班人員。集中報警器也是將信號通過聲光報警的形式展現(xiàn)，通過特有的通訊設(shè)備向消防隊報警?；馂?zāi)探測器是根據(jù)一般火災(zāi)會產(chǎn)生的化學(xué)與物理現(xiàn)象比如熱、光、煙、氣的檢測，將檢測到的信號轉(zhuǎn)換為電信號傳遞給火災(zāi)報警的控制器。整體的電路框圖如21所示： 系統(tǒng)組成框圖 本次設(shè)計系統(tǒng)工作原理這次基于單片機(jī)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計中，是以AT89S52單片機(jī)作為核心，以MQ2氣體傳感器采集可燃?xì)怏w方面的信息，以DS18B20溫度傳感器采集溫度方面的信息，由于美國達(dá)拉斯公司生產(chǎn)的DS18B20為數(shù)字溫度傳感器，所以可以不必連接A/D轉(zhuǎn)換器，直接與單片機(jī)相連接，將信號傳遞給單片機(jī)。而對于MQ2氣體傳感器來說，它所輸出的信號比較微弱，需要一個放大電路對它進(jìn)行放大處理。再通過A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832進(jìn)行模擬信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，最后將轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號送給單片機(jī)處理。在AT89S52單片機(jī)中預(yù)先設(shè)定出了報警的數(shù)值，其中有可燃?xì)怏w濃度值與實時溫度報警臨界值。在單片機(jī)通電正常工作后，時刻判斷所檢測到的溫度與可燃?xì)怏w濃度數(shù)值，如果檢測到的數(shù)據(jù)超過了預(yù)先設(shè)定的報警臨界值，LED燈與蜂鳴器將同時工作進(jìn)行報警，如果檢測到的數(shù)據(jù)并沒有超過預(yù)先設(shè)定好的臨界報警值，單片機(jī)將繼續(xù)采集新的數(shù)據(jù)，同時如果觸發(fā)按鍵報警信號也會報警。CAI3461BH與單片機(jī)相連接，時刻顯示單片機(jī)所輸出的信號，液晶顯示模塊既可顯示氣體的數(shù)值也可以顯示周圍環(huán)境的溫度，： 工作原理圖 火災(zāi)報警系統(tǒng)的類型就目前而言，在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中根據(jù)探測器的種類不同，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)可分為4種。 感光型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)物質(zhì)在燃燒的過程中會產(chǎn)生光的輻射，感光型的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)就是通過感應(yīng)物質(zhì)燃燒中產(chǎn)生的光的特性，即擴(kuò)散火焰的閃爍頻率與火焰的光強(qiáng)度，來觸發(fā)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的。而根據(jù)感應(yīng)的敏感波長，又可以把感光型的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)分成兩種，一種是對于波長較長的光輻射敏感的紅外線火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，一種是對于波長較短的光輻射敏感的紫外線火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。 感溫型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)眾所周知，在火災(zāi)的發(fā)生過程中，物質(zhì)的燃燒會產(chǎn)生大量的熱量，實時的溫度會發(fā)生快速的變化，感溫類型的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)就是通過檢測實時變化的溫度而產(chǎn)生響應(yīng)的報警系統(tǒng)。將檢測到的溫度通過轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘杺鬟f給控制器。目前，根據(jù)檢測的溫度的參數(shù)不同，可以將感溫性的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)分為兩種，一種是溫差式火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，一種是定溫式火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。 感煙型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)燃燒的物質(zhì)不僅僅會產(chǎn)生光輻射與熱量，煙霧也是火災(zāi)的一個重要特性。在火災(zāi)發(fā)生前期，由于物質(zhì)的不完全燃燒以及較低的溫度，大多數(shù)的可燃物質(zhì)都處在一個低燃燒的階段，會產(chǎn)生很多的煙霧。感煙型的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)就是對那些不可見或者可見的煙霧粒子進(jìn)行檢測，將煙霧的濃度信號轉(zhuǎn)換為電信號傳遞給控制器，當(dāng)空氣中的煙霧粒子超出標(biāo)準(zhǔn)時，發(fā)出報警信號，就目前而言感煙型的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的種類較多，最常用的有三種：離子感煙型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，光電感煙型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)以及激光感煙型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。 復(fù)合型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)在一個火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中，如果能夠?qū)崿F(xiàn)對光輻射、溫度與煙霧中兩種及兩種以上的參數(shù)做出檢測的，我們稱這種報警系統(tǒng)為復(fù)合型的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，復(fù)合型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)可分為感煙感光型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，感煙感溫型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，感光感溫型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)以及感煙感光感溫型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。 火災(zāi)探測器的原理在火災(zāi)出現(xiàn)的時候，一定會有火光、煙霧以及高溫的產(chǎn)生，探測器對于這些信號都是非常敏感的。當(dāng)有火光、煙霧以及高溫產(chǎn)生的時候，探測器就會從正常狀態(tài)變成工作狀態(tài)，它的機(jī)械