【正文】 智偉．全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽系統(tǒng)設(shè)計[M]．北京航空航天大學(xué)出版社,．只做畢業(yè)設(shè)計的過程本身就是學(xué)習(xí)的過程。從前的知識都存在于書本上，這一次我終于系統(tǒng)、徹底地了解了單片機的很多東西。其次，我要有為感謝一直為我解惑的同學(xué)們，我遇到過很多困難，沒有他們的幫助我不可能完成這項畢業(yè)設(shè)計。在多個室外地區(qū)安裝該煙霧報警器，利用太陽能為其供電，然后再由上述的GPRS技術(shù)將數(shù)據(jù)上傳，可以有效、節(jié)能地實時監(jiān)測各地區(qū)環(huán)境煙霧濃度情況。(2) 利用太陽能作為系統(tǒng)的能源。而后可以在由智能的網(wǎng)絡(luò)相關(guān)程序?qū)⒍鄠€地區(qū)的煙霧數(shù)據(jù)與Internet進行數(shù)據(jù)連接，把采集到的數(shù)據(jù)傳送給互聯(lián)網(wǎng)由又一個總端監(jiān)控整個地區(qū)的煙霧情況。隨著現(xiàn)代無線通訊技術(shù)的發(fā)展，GRPS技術(shù)日漸成熟，具有覆蓋面廣，維護費低，安裝方便，易于操作的特點。所以我認(rèn)為該煙霧報警器可以向以下兩個方向發(fā)展：遠(yuǎn)程傳輸方向以及環(huán)?？稍偕茉捶较颉？傮w來講，在制作過程中出現(xiàn)了很多大大小小的問題，不過依靠查閱資料，請教老師等方法后，遇到的困難都得到了解決。（3）制作早期發(fā)現(xiàn)最小系統(tǒng)無法工作，查閱多方面資料并請教同學(xué)老師們們后，得知我原先在震蕩電路的瓷片電容中使用了104pf的電容，而此處最佳的選擇是使用30pf 。后來加上了三極管放大后一切回歸正常。在本次設(shè)計制作中出現(xiàn)了不少問題，后來在不斷的檢查和調(diào)整下解決了問題。所以針對以上兩點情況，該報警器距離市面上最成熟，完善的多點無限報警裝置任然有一些不同。設(shè)計系統(tǒng)也仍有一定的不足之處，相對于任務(wù)書具有一定的差距：(1) 任務(wù)書中要求報警器最好做到無線傳輸，因此我初始時準(zhǔn)備使用藍(lán)牙HC05 模塊達(dá)到無線傳輸功能，但在后期制作過程中發(fā)現(xiàn)藍(lán)牙模塊的延遲較大，考慮到煙霧報警工作的特殊性，高延遲可能會危害人類的生命安全，且添加該模塊后成本上也有了較大的上升不適合批量生產(chǎn)，故決定拋棄之。本設(shè)計可手動設(shè)置溫度，煙霧濃度的最大值，一旦超過最大值，會發(fā)生報警，最大值可利用按鍵隨意輕松改變。（應(yīng)包括方案設(shè)計、比較與論證、分析與計算、電路圖與相關(guān)設(shè)計文件以及心得體會等）設(shè)計基本上達(dá)到了任務(wù)書的要求，可以在多種環(huán)境下檢測出當(dāng)前溫度，煙霧濃度，并且在收到報警信號后第一時間啟動蜂鳴器發(fā)出警報聲。在仿真電路基礎(chǔ)上制作硬件，完成樣機的調(diào)試。此時，溫度和煙霧濃度都沒有達(dá)到預(yù)設(shè)值，所以蜂鳴器并沒有報警，信號燈沒有亮。實物圖拍攝于2016年6月2日，12：30：34。此時，仿真溫度雖低于額定溫度值（額定溫度為50℃），不會觸發(fā)蜂鳴器報警及指示燈變亮；但仿真煙霧濃度已經(jīng)高于額定值（額定值為5），所以依然會開始報警。 （b）仿真環(huán)境溫度為78℃，煙霧濃度為0的仿真圖仿真環(huán)境溫度設(shè)定為18℃，煙霧濃度設(shè)定為9。（b）所示。此時，仿真溫度低于程序設(shè)定溫度限額最低值（額定溫度為50℃），系統(tǒng)既不會報警也不會亮起指示燈；仿真煙霧濃度低于程序設(shè)定濃度最低限值（額定值為5），同樣不會觸發(fā)報警蜂鳴器和指示燈。 消音按鍵連接電路圖仿真環(huán)境溫度設(shè)定為32℃，煙霧濃度設(shè)定為0。（b） （b） 溫度傳感器接口電路圖 顯示模塊 顯示采用LG3641BH數(shù)碼管顯示，（a）；（b） （a） 數(shù)碼管顯示（b） 數(shù)碼管驅(qū)動電路 。使用DSl8B20有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高的優(yōu)點。(a)所示(a) 煙霧濃度采集電路溫度的采集采用DS18B20傳感器。經(jīng)過ADC0832采集后可以得到不同濃度下對應(yīng)的電壓值。系統(tǒng)采用內(nèi)部方式的時鐘電路和加電自復(fù)位的復(fù)位電路，(a)(b)所示：由于單片機P0口內(nèi)沒有上拉電阻，是高阻態(tài)，無法正常輸出高/低電平，因而該組I/O口在使用時需要外接上拉電阻。 系統(tǒng)采用STC系統(tǒng)列單片機，相比其他系列單片機具有很多優(yōu)點。若是要采用外部時鐘源驅(qū)動器件時，XTAL2應(yīng)不接。時鐘電路就是振蕩電路，是向單片機提供一個正弦波信號作為基準(zhǔn)，決定著單片機的執(zhí)行速度。此次設(shè)計中我采用了外部手動按鍵復(fù)位電路，需要接上拉電阻來提高輸出高電平的值。運行中的單片機系統(tǒng)如果受到外界環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，可以按下復(fù)位按鍵使內(nèi)部的程序從頭運行。復(fù)位電路用來確定單片機的工作起始狀態(tài)，完成單片機的啟動過程。STC89C52 單片機的工作電壓范圍：,因此我們通常給單片機外界5V直流電源。 單片機最小系統(tǒng)就是要使單片機工作起來最基本的電路。 //取消報警 } }}整個控制系統(tǒng)由單片機最小系統(tǒng)、單片機時鐘電路以及復(fù)位電路、煙霧濃度和溫度采集模塊、顯示模塊、聲音報警、按鍵部分組成。 (shoudong == 0)) //取消報警 { value = 0。 (temperature s_temp) amp。 //蜂鳴器報警 } }else { if((dengji s_dengji) amp。 if(value = 2) { value = 10。開始讀取溫度信息將溫度與設(shè)定限額進行對比控制蜂鳴器報警結(jié)束（a） 溫度報警函數(shù)流程圖開始讀取煙霧濃度信息將濃度值與設(shè)定限額進行對比控制蜂鳴器報警結(jié)束（b） 煙霧濃度報警函數(shù)流程圖報警程序：void clock_h_l(){ static uchar value。（b）所示。（a）所示。 if(i = 4) //4位數(shù)碼管顯示 i = 0。 //位選 P1 = dis_smg[i]。 P1 = 0xff。 開始 DS18B20檢測溫度DS18B20發(fā)出數(shù)字信號，傳送給單片機判斷是否超過額定數(shù)值否是 報警 （a）溫度采集模塊流程圖 開始MQ2進行預(yù)熱 MQ2檢測煙霧濃度MQ2發(fā)出模擬信號，通過AD轉(zhuǎn)換傳送給單片機否判斷是否超過額定數(shù)值是報警 （b）煙霧濃度采集模塊流程圖 LG3641BH顯示函數(shù)LG3641BH數(shù)碼管顯示函數(shù)先將其進行初始化，之后進入顯示界面，之后便會顯示當(dāng)前溫度，煙霧濃度數(shù)值。MQ2測量大氣中普通氣體顆粒的范圍約為10010000ppm。若判斷此時溫度大于最大設(shè)定值則會觸發(fā)蜂鳴器報警。首先，確認(rèn)將煙霧傳感器MQ2安裝好，之后，啟動電源，MQ2會自動采集到當(dāng)前濃度值，發(fā)出模擬信號，將該信號經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再將結(jié)果發(fā)送至單片機。若判斷此時溫度大于最大設(shè)定值則會觸發(fā)蜂鳴器報警。首先，確認(rèn)將DS18B20安裝好，之后，啟動電源，DS18B20會自動采集到當(dāng)前溫度，發(fā)出數(shù)字信號，將結(jié)果發(fā)送至單片機。 //個位 ADC0832為8位ADC，數(shù)值為0~255，我們將其分開放入l_tmpdate數(shù)組中顯示 } } delay_1ms(1)。 // dis_smg[1]=smg_du[temperature/10%10]。 dis_smg[3]=smg_du[dengji]。 dengji = dengji * 10 / temperature = read_temp()。 //按鍵按下要執(zhí)行的程序 } if(flag_300ms == 1) { flag_300ms = 0。 //初始化定時器 while(1) { key()。 temperature = read_temp()。 //讀取溫度值 init_eeprom()。 P0 = P1 = P2 = P3 = 0xff。主程序還包括LG3641BH數(shù)碼管濃度字符顯示功能、手動報警功能、報警濃度設(shè)定功能，中斷子程序等.主程序解析：void main(){ beep = 0。程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)就會進入監(jiān)控狀態(tài)。主程序流程圖如下圖所示。編程軟件采用keil uvision2軟件，設(shè)計程序采用C語言進行編寫。且方案二的制作過程并沒有方案一那么繁瑣。其次，方案二的元器件成本較低，所以可以批量制作，在同一場合安裝多個報警器，能夠更加好的實現(xiàn)多點檢測而不失靈敏。通過對方案一和方案二優(yōu)缺點的比較，因為火災(zāi)、煙霧氣體濃度監(jiān)測報警的特殊性，認(rèn)為方案二比方案一更加適合。所選用的材料成本較低且精度較高，使用壽命也長。驅(qū)動蜂鳴器及報警指示燈報警。設(shè)置在監(jiān)測點上的煙霧檢測探頭將檢測到的煙霧變換成電信號，送出模擬信號，給AD采集電路采集。處理器采用51系列單片機STC89C52。： 溫度采集 顯示電路 單 片 機 報警電路AD轉(zhuǎn)換 煙霧濃度采集 方案設(shè)計的煙霧報警器具有顯示報警狀態(tài)。但在制作中，發(fā)現(xiàn)HC05藍(lán)牙模塊難以調(diào)試，成本偏高且在實際應(yīng)用中有較大延遲，而延遲在煙霧火災(zāi)監(jiān)測中會造成嚴(yán)重影響，最終效果想要完美實現(xiàn)難度較大。溫度超過上限則顯示紅燈；環(huán)境煙霧或敏感氣體濃度超過上限則顯示黃燈。同時，從機通過HC05藍(lán)牙模塊向主機發(fā)送對應(yīng)工作點的溫度和敏感氣體的濃度數(shù)據(jù)，主機通過藍(lán)牙所接收到的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過單片機STC89C52處理，實時將溫度、敏感氣體濃度顯示在LCD1602液晶顯示屏上。 這里涉及了兩種方案，分別是利用HC05藍(lán)牙實現(xiàn)的無線傳輸型煙霧濃度報警器和利用MQ2半導(dǎo)體氣體煙霧傳感器實現(xiàn)的非無線報警裝置，一下對這兩種方案展開了詳細(xì)的對比和論述。2. 方案選擇 煙霧報警器是能夠檢測環(huán)境中的煙霧濃度，并具有報警功能的儀器。要求通過對空氣中煙霧濃度及溫度信息采集，當(dāng)煙霧濃度或溫度低于設(shè)定初值時，單片機將發(fā)出指令進行報警，指示燈變亮，蜂鳴器發(fā)出報警聲，當(dāng)溫度及濃度再次低于設(shè)定值時，由單片機發(fā)出指令停止報警，指示燈不再亮，同時蜂鳴器停止報警聲。當(dāng)前，歐美等發(fā)達(dá)國家在火災(zāi)報警方面的都有著明顯的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、多樣化、小型化、社區(qū)化、藍(lán)牙化、高靈敏化發(fā)展趨勢，同時這也是全世界火災(zāi)煙霧濃度監(jiān)測及報警應(yīng)用技術(shù)的總體發(fā)展趨勢[12]。生活中我們遇到的火災(zāi)環(huán)境往往是很復(fù)雜的，另一方面我國的各類火災(zāi)傳感器依然存在較大的不足，容易出現(xiàn)對現(xiàn)場的溫度、煙霧濃度、各類有害氣體監(jiān)測的誤判，最終造成了火災(zāi)檢測及自動報警技術(shù)的整體不成熟[11]。另外，采用的這種銅制導(dǎo)線耐高溫性能差、易磨損，系統(tǒng)出現(xiàn)問題后相關(guān)的維修十分復(fù)雜，嚴(yán)重影響了主流火災(zāi)報警器的實用性和安全性[10]。目前我國主流的火災(zāi)報警系統(tǒng)還是以多線制和總線制連接方式為主，探測器和報警器及控制器之間是由多條的銅芯絕緣導(dǎo)線或銅芯電纜穿管相接。我國目前應(yīng)用的自動火災(zāi)119報警系統(tǒng)在其形式基本還是以區(qū)域火災(zāi)自動報警、集中火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和控制中心火災(zāi)自動報警系統(tǒng)為主安裝的形式依然是集散式，多數(shù)報警系統(tǒng)自我封閉自成一體，距離成型的區(qū)域化網(wǎng)絡(luò)化報警系統(tǒng)依然有較大差距，有待改善[9]。雖然我國大多數(shù)的火災(zāi)檢測器都進行了智能化處理，但由于目前市面上的傳感器探測相關(guān)參數(shù)較少、相關(guān)對于系統(tǒng)支持的軟件開發(fā)并不成熟、很多相關(guān)算法的準(zhǔn)確性也并沒有得到很好的驗證、火災(zāi)現(xiàn)場相關(guān)重要參數(shù)的數(shù)據(jù)庫尚且還不健全，火災(zāi)報警器無法正確判斷煙霧濃度真實情況且現(xiàn)場溫度、光波的強度以及各類可燃?xì)怏w的濃度、有害電磁輻射等的監(jiān)測也存在較大誤差，因此造成的遲報、漏報、誤報等情況不在少數(shù)[8]。總體來說我國的報警技術(shù)依然存在適用范圍過小，防范措施不到位的缺點[7]。（1）適用范圍依然很小。我國的火災(zāi)報警監(jiān)測技術(shù)雖然在局部上得到了較大的發(fā)展，但其實在實際應(yīng)用中，火災(zāi)煙霧監(jiān)測和自動報警系統(tǒng)彼此間的通訊協(xié)議不一致，火災(zāi)報警技術(shù)也還存在著許多待攻克的缺陷[6]。結(jié)合多方面考慮，在這次設(shè)計中我選用了最為實用、常見的STC89C52單片機、MQ2半導(dǎo)體氣體煙霧傳感器和DS18B20溫度傳感器[5]。二十世紀(jì)八十年代曾被人稱為是“傳感技術(shù)時代”，日本更是將傳感技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用列為十大重要技術(shù)之首。同時，作為為各類信息技術(shù)系統(tǒng)的重要器件，傳感器來是十分重要的部分。因為功能齊全，體積小，成本低廉的優(yōu)點，它在當(dāng)今幾乎所有的電子領(lǐng)域里都起著重要的角色。尤其近幾年，單片機的應(yīng)用已經(jīng)普及到了農(nóng)業(yè)、工業(yè)等多個常見領(lǐng)域，在社會生活中起著越來越重要的地位，在社會的需求下各種各樣功能不一的單片機也被開發(fā)了出來[1]。因此，制作一款低廉有效的火災(zāi)煙霧檢測系統(tǒng)尤為重要。 alarm目 錄 1 1 2 3 3 3 4 4 5 煙霧濃度采集及函數(shù)處理 6 LG3641BH顯示函數(shù) 8 8 11