【正文】 .... 6 MQ2傳感器 ..................................................... 7 基于 MQ2 的可燃?xì)怏w檢測(cè)電路設(shè)計(jì) ................................. 9 4 溫度檢測(cè)電路設(shè)計(jì) .................................................... 10 溫度傳感器選型 ................................................. 10 DS18B20 溫度傳感器 ............................................. 11 基于 DS18B20 的溫度檢測(cè)電路設(shè)計(jì) ................................. 13 5 報(bào)警顯示電路設(shè)計(jì) .................................................... 14 報(bào)警電路設(shè)計(jì) ................................................... 14 顯示電路設(shè)計(jì) ................................................... 14 6 數(shù)據(jù)通信模塊 ........................................................ 16 數(shù)據(jù)通信模塊選型 ............................................... 16 NRF24L01 工作原理 .............................................. 16 7 軟件流程圖及軟件設(shè)計(jì) ................................................ 18 系統(tǒng)軟件流程圖 ................................................. 18 軟件程序設(shè)計(jì) ................................................... 19 8 系統(tǒng)調(diào)試與改進(jìn) ...................................................... 19 結(jié)論 .................................................................. 23 參考文獻(xiàn) .............................................................. 24 附錄 1 ................................................................. 26 附錄 2 ................................................................. 27 附錄 3 ................................................................. 28 致謝 .................................................................. 56 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 概述 近年來，全國(guó)可燃?xì)怏w泄漏事故頻繁發(fā)生，造成了巨大的人員傷亡和物力損失，隨著現(xiàn)代家庭用火、用電量的增加，家庭火災(zāi)發(fā)生的頻率越來越高?；谏鲜鲈蚪Y(jié)合實(shí)際 情況，以 ATmegal16 單片機(jī)為核心， 采 用無(wú)線傳輸模塊、傳感器檢測(cè)模塊、顯示模塊和報(bào)警模塊制作出了一種火災(zāi)報(bào)警器。 因此，了解并掌握各類傳感器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及特性是非常重要的。 隨著 “ 信息時(shí)代 ” 的到來，作為獲取信息的手段 —— 傳感器技術(shù)得到了 顯著 的進(jìn)步，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，對(duì)其要求越來越高，需求越來越迫切。人類能夠?qū)疬M(jìn)行利用和控制，是文明進(jìn)步的一個(gè)重要標(biāo)志。 提供全套畢業(yè)論文圖紙，歡迎咨詢 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) Tianjin University of Technology and Education 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 專 業(yè)： 班級(jí)學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 二〇一一年 六 月 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警器設(shè)計(jì) Design of Fire Alarm System Based on SingleChip Microputer 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 系 別： 2021 年 6 月 摘 要 火災(zāi)是指在時(shí)間和空間上失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害。在各種災(zāi)害中，火災(zāi)是最經(jīng)常、最普遍地威脅公眾安全和社會(huì)發(fā)展的主要災(zāi)害之一。所以說人類使用火的歷史與同火災(zāi)作斗爭(zhēng)的歷史是相伴相生的，人們?cè)谟没鸬耐瑫r(shí)，不斷總結(jié)火災(zāi)發(fā)生的規(guī)律，盡可 能地減少火災(zāi)及其對(duì)人類造成的危害。 作為和諧社會(huì)的一個(gè)重要組成部分和發(fā)展方向，家庭 CO 安全檢測(cè)、煤礦瓦斯安全檢測(cè)等可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。 無(wú)線傳輸 技術(shù)做為 二十一世紀(jì) 傳輸技術(shù)的典型代表，其低功耗、高穩(wěn)定性、低成本正成為一 個(gè)重要的傳輸工具受到了廣泛的應(yīng)用。本作品實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)精度高，穩(wěn)定性好，低功耗工作等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于家庭，也可引用于工廠、礦井等各種場(chǎng)合。家庭火災(zāi)一旦發(fā)生，很容易出現(xiàn)撲救不及時(shí)、滅火器材缺乏及在場(chǎng)人驚慌失措、逃生遲緩等不利因素，最終導(dǎo)致重大生命財(cái)產(chǎn)損失。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量體積較小、能源受限，具有一定計(jì)算、存儲(chǔ)和無(wú)線通 訊能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)，其綜合了傳感器、嵌入式、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、分布式信息處理等技術(shù)。 整個(gè)火災(zāi)報(bào)警器報(bào)警系統(tǒng)由電源模塊、可燃?xì)怏w檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊、 數(shù)據(jù)通信模塊 、報(bào)警 顯示 模塊五個(gè)模塊組成。該系統(tǒng)由多個(gè)終端節(jié)點(diǎn) (無(wú)線傳感器 )與匯集節(jié)點(diǎn)決定檢測(cè)區(qū)域的范圍，各終端節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) 通過自組織的多跳路由網(wǎng)絡(luò)傳送至網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)并將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，然后通過單片機(jī)處理（或者串行通信接口有線網(wǎng)絡(luò)，傳送至監(jiān)測(cè)預(yù)警終端服務(wù)器）由它來對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和報(bào)警處理。產(chǎn)品功能、精度和質(zhì)量大幅度提升，且電路簡(jiǎn)單，故障率低，可靠性高，成本低廉。本氣體監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)運(yùn)用無(wú)線傳輸技術(shù)，具有低功耗、低成本的優(yōu)勢(shì)， 主要應(yīng)用于家庭，也可引用 于工廠、礦井等各種場(chǎng)合。是物理傳感技術(shù)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸和管理、智能樓宇等技術(shù)的綜合集成，屬于高新技術(shù)。在目前中國(guó)許多冠名以高新技術(shù)的行業(yè)中，中國(guó)企業(yè)大多做的是下游的制造和服務(wù)，分取極少一部分的利潤(rùn)，象消防報(bào)警產(chǎn)品那樣又擁有自我知識(shí)產(chǎn)權(quán)，又擁有大量市場(chǎng)的行業(yè)其實(shí)是很少的。 二十多年前，中國(guó)的消防報(bào)警產(chǎn)品剛剛起步，無(wú)論產(chǎn)品技術(shù)含量、產(chǎn)品系列完整性、使用性，還是社會(huì)影響程度都是相當(dāng)?shù)偷摹Ｓ捎谥袊?guó)的建設(shè)正在飛速發(fā)展，市場(chǎng)大的驚人， 難道這由中國(guó)發(fā)展帶來的成果只能由外國(guó)企業(yè)來瓜分？可幸的是中國(guó)企業(yè)抓住了機(jī)遇，頂住了挑戰(zhàn)，先是一批國(guó)家的科研院所，后是一批國(guó)營(yíng)企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)，業(yè)內(nèi)也吸引和凝聚一大批國(guó)內(nèi)的技術(shù)和管理精英，花了十多年時(shí)間，通過幾次產(chǎn)品更新?lián)Q代，就使自己的產(chǎn)品緊緊跟上了國(guó)際水平，并且奪回了大部分國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，使得現(xiàn)在大多國(guó)外產(chǎn)品只有招架之功，這是典型的自力更生，走自己的路。中國(guó)企業(yè)正虎視眈眈，準(zhǔn)備進(jìn)軍海外市場(chǎng)。按照功能和技術(shù)指標(biāo)要求，采取“自頂向下”的方式開展設(shè)計(jì)工作： 1)擬定總體設(shè)計(jì)方案（硬件、軟件） 。 3） 單元電路和軟件功能模試驗(yàn)調(diào)試 。 二、主要功能和設(shè)計(jì)要求 溫度檢測(cè)范圍： 50℃ ～ 100℃ ，檢測(cè)精度 ： 177。 煙霧傳感器檢測(cè)范圍及靈敏度：達(dá)到消防報(bào)警有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求 溫度傳感器檢測(cè)范圍及靈敏度：達(dá)到消防報(bào)警有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求 報(bào)警方式：聲音報(bào)警 ，顯示報(bào) 警狀態(tài)。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 2 火災(zāi)報(bào)警器總體設(shè)計(jì) 火災(zāi)報(bào)警器組成 火災(zāi)報(bào)警器總體方案設(shè)計(jì)思想： 此次設(shè)計(jì)是針對(duì)于單片機(jī)原理及其應(yīng)用展開的。 整個(gè)火災(zāi)報(bào)警器報(bào)警系統(tǒng)由電源模塊、 可燃?xì)怏w檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊、 數(shù)據(jù)通信模塊 、報(bào)警 顯示 模塊五個(gè)模塊組成。 我們把溫度作為輔助報(bào)警條件，當(dāng)監(jiān)測(cè)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)溫度時(shí)即發(fā)生報(bào)警。 圖 21火災(zāi) 報(bào)警系統(tǒng)的總體框圖 電源模塊：供給火 災(zāi)報(bào)警器的各個(gè)模塊電路提供直流穩(wěn)壓電源（ +5V， 0V）。 溫度檢測(cè)模塊：對(duì)給定環(huán)境進(jìn)行溫度測(cè)量。 報(bào)警 顯示 模塊：接收到信號(hào)，進(jìn)行報(bào)警 并顯示地址 ?；馂?zāi)報(bào)警器具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境中的可燃 氣體濃度并且每隔一段時(shí)間監(jiān)測(cè)一下所放空間內(nèi)的溫度并在顯示屏上 顯示 溫度 。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 3 煙霧傳感器選型及煙霧檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 煙霧傳感器的選型 煙霧傳感器（ smoke transducer）定義：將空氣中的煙霧濃度變量轉(zhuǎn)換成有一定對(duì)應(yīng)關(guān)系的輸出信號(hào)的裝置。它在內(nèi)外電離室里面有放射源镅 241，電離產(chǎn)生的正、負(fù)離子，在電場(chǎng)的作用下各自向正負(fù)電極移動(dòng)。一旦有煙霧竄逃外電離室。煙霧傳感器廣泛應(yīng)用在城市安防、小區(qū)、工廠、 公司、學(xué)校、家庭、別墅、倉(cāng)庫(kù)、資源、石油、化工、燃?xì)廨斉涞缺姸囝I(lǐng)域。 光電感煙探測(cè)器可分為減光式和散射光式，分述如下： (1) 減光式光電煙霧探測(cè)器 該探測(cè)器的檢測(cè)室內(nèi)裝有發(fā)光器件及受光器件。 (2) 散射光式光電煙霧探測(cè)器 該探測(cè)器的檢測(cè)室內(nèi)也裝有發(fā)光器件和受光器件。在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，當(dāng)煙霧進(jìn)入檢測(cè)室時(shí)，由于煙粒子的作用，使發(fā)光器件發(fā)射的光產(chǎn)生漫射，這種漫射光被受光器件接收，使受光器件的阻抗發(fā)生變化，產(chǎn)生光電流，從而實(shí)現(xiàn)了煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的功能，探測(cè)器收到信號(hào)然后判斷是否需要發(fā)出報(bào)警信號(hào)。它主要包括半導(dǎo)體氣敏傳感器、接天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 觸燃燒式氣敏傳感器和電化學(xué)氣敏傳感器等，其中用的最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器。它將氣體種類及其與濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，根據(jù)這些電信號(hào)的強(qiáng)弱就可以獲得與待測(cè)氣體在環(huán)境中的存在情況有關(guān)的信息，從而可以進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警；還可以通過接口電路與計(jì)算機(jī)組成自動(dòng)檢測(cè)、控制和報(bào)警系統(tǒng)。 2) 一氧化碳?xì)饷粼鞲衅?, 一氧化碳?xì)饷粼捎糜诠I(yè)生產(chǎn)、環(huán)保、汽車、家庭等一氧化碳泄漏和不完全燃燒檢測(cè)報(bào)警。 4) 毒性氣體傳感器 ,主要用于檢測(cè)煙氣、尾氣、廢氣等環(huán)境污染氣體。該傳感器常用于家庭和工廠的氣體泄漏裝置，適宜于液化氣、丁烷丙烷、 甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測(cè)。家庭火災(zāi)一旦發(fā)生，很容易出現(xiàn)撲救不及時(shí)、滅火器材缺乏及在場(chǎng)人驚慌失措、逃生遲緩等不利因素，最終導(dǎo)致重大生命財(cái)產(chǎn)損失。因此， 我們采用 MQ2可燃?xì)怏w檢測(cè) 傳感器 ，此傳感器 在較寬的濃度范圍內(nèi)對(duì)可燃?xì)怏w有良好的靈敏度 ， 對(duì)液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度較高 壽命長(zhǎng)成本低驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，是一種非常實(shí)用的 氣敏式煙霧傳感器。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 表 31 MQ2可燃?xì)怏w檢測(cè) 傳感器規(guī)格 適用氣體 可燃?xì)怏w、煙霧 探測(cè)范圍 300 to 10000ppm 特征氣體 1000ppm異丁烷 靈敏度 Rin air/Rin typical gas≥5 敏感體電阻 1KΩ to 20KΩ in 50ppm甲苯 響應(yīng)時(shí)間 ≤10s 恢復(fù)時(shí)間 ≤30s 加熱電阻 31Ω177。 加熱功率 ≤900mW 測(cè)量電壓 ≤24V 工作條件 環(huán)境溫度： 20℃ ～ +55℃ 濕度： ≤95%RH 環(huán)境含氧量： 21% 貯存條件 溫度 : 20℃ ～ +70℃ 濕度 :≤70%RH 2)靈敏度調(diào)整 MQ2 型氣敏元件對(duì)不同種類、不同濃度的氣體有不同的電阻值。我們建議 您用 1000ppm 氣或 1000ppm 丁烷校準(zhǔn)傳感器。封裝好的氣敏元件有６只針狀管腳，其中 4個(gè)用于信號(hào)取出， 2個(gè)用于提供加熱電流。當(dāng) C52充電完畢后， D52截止，電路才真正處于工作狀態(tài)。 2N 39 04Q 5112KR 5712KR 52R 5112KR 5412KR 561KR 5512KR 531N 41