【文章內(nèi)容簡介】 錄 2 程 序 ............................................................................................................... 20 西北民族大學本科畢業(yè)設計 第 1 頁 共 28 頁 第一章 前言 課題設計研究的背景 近年來隨著社會的發(fā)展，電器設備逐步進入家庭，火災安全隱患也隨之而來。有時因為人們平時生活中的不細心或者購買了劣質家電，而埋下的火災安全隱患隨時威脅著人們的生命財產(chǎn)安全。為了有效減少火災事故的發(fā)生，我們就必須要對環(huán)境進行實時的監(jiān)測，及時了解環(huán)境動態(tài)。采用先進的火災檢測系統(tǒng)，密切監(jiān)測環(huán)境中的煙霧濃度和溫度，提早發(fā)現(xiàn)火災安全隱患。采取有效防護措施，盡量避免事故的發(fā)生，才可以有效確保人們的人身安全和財產(chǎn)安全。 課題設計研究的目的和意義 生活中因 為一些人缺乏火災安全防范意識而引發(fā)火災，火災發(fā)生后不能在第一時間知道情況，最后釀成事故讓原本幸福美滿的家庭瞬間毀于一旦。因為一旦發(fā)生家庭火災，處置不當沒有及時報警，這些都會造成人員傷亡 [1]。由此可見 ,讓人們學習火災安全常識，了解家庭火災的主要起因已經(jīng)是一個迫切的工作了。提前做好預防火災的工作，做到未雨綢繆。但百密一疏，再好的防范工作都不可能完全杜絕火災發(fā)生，只有利用火災報警器才可以最大程度的減少因火災帶來的損失或火災事故發(fā)生的概率。 在整個神州大地上 ，幾乎每一天都有家庭火災發(fā)生，因此每一個家庭都應該在平 時做好防火工作。如果每個人都能根據(jù)自家的實際情況，提前采取切實可行的防火措施，一些因火災引發(fā)的悲劇是完全可以避免的。火災報警器可以在火災發(fā)生的第一時間通過聲光報警和遠程報警通報給家庭主人和消防單位，讓人們有更多的時間來處理火災，這對于減少因火災給人們的損失和生命安全威脅具有極其重要的意義。 課題設計研究的主要內(nèi)容 本設計是用 STC89C52 作為控制核心，它控制一個信號采集模塊和報警模塊構成了一個火災報警器。系統(tǒng)主要工作流程為：首先通過傳感器獲取環(huán)境中的溫度信息和煙霧信息，收集信息完畢后送入 AD 芯片進行 AD 轉換。轉換后得到的數(shù)字信號并通過單片機進行判斷，并且同時在 LCD1602 液晶屏上顯示出來 [2]。如果判斷到環(huán)境中信息超過報警臨界值則觸發(fā)報警模塊報警，否則繼續(xù)檢測。在遇到突發(fā)情況使環(huán)境煙霧濃西北民族大學本科畢業(yè)設計 第 2 頁 共 28 頁 度或溫度瞬間升高觸發(fā)報警，在不需要人為處理的情況下，帶環(huán)境溫度和煙霧濃度都處于正常狀態(tài)下時自動取消報警。 課題設計研究進度計劃 ： 查找資料、搜集相關素材 ：完成需求分析 ： 完成概要設計 ：完成詳細設計 ： 完成編碼 ：完成報警器組裝 ： 完成軟件測試 ：整理資料、撰寫設計報告 ： 完善 設計報告 本章小結 火災帶來的危害已經(jīng)讓人們意識到提前預防和早期報警的重要性了。提前預防是要人們在平時的生活中學習 好火災安全常識，做好火災安全防范工作。但是百密一疏再好的防范工作都不可能完全避免火災發(fā)生，防范工作只能降低火災發(fā)生的概率。要想在火災中減少危害降低損失，就需要火災報警器在火災發(fā)生的早期發(fā)出報警。在火災發(fā)生時就把它撲滅，從而保障人們的生命財產(chǎn)安全。 西北民族大學本科畢業(yè)設計 第 3 頁 共 28 頁 第二章 設計功能指標要求 主要功能要求：（ 1）報警器能適應多種環(huán)境工作，它可以根據(jù)不同的環(huán)境自由設定報警臨界值。（ 2）報警器能對所處環(huán)境的溫度和煙霧濃度進行實時檢測并將其顯示在液晶屏 上。（ 3）報警器能夠在發(fā)生火災時實現(xiàn)手動報警和系統(tǒng)誤報時手動取消報警。（ 4）報警器在發(fā)出報警時可以同時實現(xiàn)聲音報警，燈光報警，遠程報警。（ 5）在遠程報警GSM 模塊中可設定兩個報警電話號碼并能隨意更改號碼。（ 6）報警器能在一些特殊情況下觸發(fā)報警后，待環(huán)境恢復正常時自動取消報警。 西北民族大學本科畢業(yè)設計 第 4 頁 共 28 頁 第三章 設計方案 基本設計思路 報警器由單片機、報警模塊、顯示模塊、信號采集模塊四部分構成硬件系統(tǒng) [4]。單片機作 為控制核心，各模塊的控制信息也都存儲于單片機中。系統(tǒng)通過溫度傳感器和煙霧傳感器采集環(huán)境中的溫度和煙霧濃度，然后把采集到的模擬信號送入 AD 芯片中進行模數(shù)轉換，將轉換得到的數(shù)據(jù)送入單片機中進行判決，如果低于設定的報警臨界值則不產(chǎn)生報警繼續(xù)檢測，如果超過報警臨界值則驅動聲光報警模塊產(chǎn)生聲光報警[3]。報警的同時將報警情況通過 GSM 模塊發(fā)送到手機終端上。 整體方案概述 火災報警器是可以同時對環(huán)境中的煙霧濃度和溫度進行檢測，把檢測到的信息處理后實時顯示，并能實現(xiàn)聲光報警功能的系統(tǒng)。該報警系統(tǒng)的組成 部分包括：信號采集模塊、 AD 轉換模塊、單片機、報警模塊 [4]（聲光報警和遠程報警）等。 報警器是用延時的工作方式。選用 MQ2 煙霧傳感器和 18B20 溫度傳感器構成信號采集模塊、蜂鳴器，報警指示燈和 GSM 模塊構成了報警模塊、再用單片機配合輔助電路就構成了火災報警系統(tǒng) [5]，報警器檢測得到相關數(shù)據(jù)通過 1602 液晶屏顯示出來。按照設計的要求來看該設計又包含如下結構，電路框圖如下所示： 圖 31 總體設計框圖 處理器用了 51 系列的單片機 STC89C52。整 個系統(tǒng)的控制工作是在單片機調(diào)用相關軟件來完成的。傳感器把檢測到模擬信號，送入 AD 芯片進行 AD 轉換。在單片機內(nèi)調(diào)用相應程序對送入的信號做出判決如果超標則驅動報警模塊報警 [6]，否則繼續(xù)檢西北民族大學本科畢業(yè)設計 第 5 頁 共 28 頁 測。 關鍵硬件及電路設計方案介紹 STC89C52 單片機 STC89C52 是一種能處理 8 位，帶有 8K 的可編程 Flash 存儲器的高性能低功的耗控制器 [7]。它和工業(yè)中的 80C51 產(chǎn)品指令和引腳都是完全兼容的。在單片機芯片中，有靈巧的 8 位 CPU 與可以在系統(tǒng)編程 Flash[8]。 STC89C52 具有以下功能標準： RAM大小為 256 字節(jié)， 32 位 I/O 口線。 STC89C52 可下降到 0Hz 靜態(tài)邏輯操作。 MQ2 煙霧傳感器 MQ2 傳感器的工作原理則是通過電路把電導率做出相應的變換而得到煙霧濃度相對應的信號輸出 [9]。該傳感器具有以下優(yōu)點：靈敏度高、抗干擾能力強、電導率變化大、響應和恢復用時較短、輸出信號大、壽命長和工作狀態(tài)穩(wěn)定 [10]等。這種傳感器憑借其優(yōu)越的性能在市面上得到了廣泛的應用。 18B20 溫度傳感器 DS18B20 作為 溫度傳感器。 DS18B20 的數(shù)字溫度輸出通過一條總線輸出，降低了傳感器的安裝復雜程度，能讓多個 DS18B20 很容易的組成傳感器網(wǎng)絡，為整個檢測系統(tǒng)的建立和組合提高了可行性 [11]。它在檢測精度、轉換時間、傳輸距離、分辨率等都要比其它溫度傳感器有的優(yōu)勢大 [12]。因為它的制造工藝簡單，使其生產(chǎn)成本低。 ADC0832 芯片 ADC0832 芯片是 8 位分辨率，采用雙通道 A/D 轉換；輸入輸出電平與 TTL/CMOS相兼容； 工作頻率為 250KHZ，轉換時間為 32μ S；一般功耗僅為 15mW； 8P、 14P—DIP（雙列直插）、 PICC 多種封裝 [13]。它的最高分辨可以達到 256 級能夠用于一些簡單的模數(shù)轉換。芯片電壓一般在 0V5V 之間。芯片轉換時間是 32μ S。具備雙數(shù)據(jù)輸出能夠作為 數(shù)據(jù)校驗 ，從而降低數(shù)據(jù)誤差。轉換速度快且穩(wěn)定性好，獨立使能輸入[14]。 西北民族大學本科畢業(yè)設計 第 6 頁 共 28 頁 GSM模塊 TC35 是一款雙頻 900/1800MHZ 高度集成的 GSM 模塊 。單電源 ～ 發(fā)射功率為 2W （ GSM900MHz Class 4） 1W （ DCS1800MHz Class 1）。工作溫度一般在 20176。C to +55176。 C 儲存溫度一般在 30176。 C to +85176。 C[15]。通話 模式下的工作電流損耗 是300mA 、空閑模式下的工作電流損耗是 .5mA (最大值 )，省電模式下的工作電流損耗 : 100μ A (最大值 )）。 本章小結 報警器是用信號采集模塊采集數(shù)據(jù)送入單片機進行判決是否該驅動報警模塊發(fā)出報警，如果判決產(chǎn)生報警單片機同時調(diào)用相關程序驅動 GSM 模塊產(chǎn)生遠程報警。由于報警器是由幾個模塊構成，設計時要注意不同模塊間的兼容問提，充分了解各模塊的參數(shù)及其他特性。