具有烟雾与温度监测功能的声光报警器设计
摘 要本课题主要以具有烟雾与温度监测功能的声光报警器设计作为了研究课题，设计了一款采用STC89C51单片机来作为内部中心控制器的智能声光报警系统，本课题设计的这款单片机控制系统能够实现对室内温度以及烟雾浓度等多个指标的实时快速监测，系统能够根据检测到的数据结果在瞬间判断出环境是否出现异常并迅速制定出报警方案，当检测到室内的烟雾浓度超越安全阈值烟雾浓度后，则立即通过声光报警器提示用户需要进行预警，当检测到室内温度数据超过48摄氏度时也将通过闪烁灯光进行预警，一旦室内温度值超过68度，智能微处理器将认为此时室内温度较为危险，立即开启洒水器进行工作，消除火灾隐患。这款系统采用的主控微处理器芯片内部资源较为丰富并且CPU的主频频率比较高，使得运算速度非常快，所以这款智能数字火灾监控器系统的整体性能经过多角度测试后表现的非常稳定和灵活，能够按照使用者的操控进行快速响应，达到了预期一切的功用设计目的。本课题对这款智能数字火灾监控器系统的设计内容分为了软件系统和硬件系统两个部分，通过长时间的测试结果可以发现这款系统非常适合推向市面，能在一定程度上降低相关产品的研发成本。
目录
一、 引言 1
（一） 智能数字火灾监控器的发展背景 1
（二） 智能数字火灾监控器的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 智能数字火灾监控器的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 智能数字火灾监控器主控电路设计 4
（二） 温度数据采集电路设计 5
（三） 烟雾浓度检测电路设计 6
（四） 液晶屏显示电路设计 7
（五） 蜂鸣器报警电路设计 8
（六） 洒水器驱动电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 智能数字火灾监控器的主程序流程设计 11
（二） 温度检测子程序流程设计 12
（三） 烟雾浓度检测子程序流程设计 12
（四） 显示屏驱动子程序流程设计 14
（五） 输出报警子程序流程设计 14
（六） 洒水器驱动子程序流程设计 15
总结 17
参考文献 18 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
致 谢 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
智能数字火灾监控器的发展背景
科学技术以及电子技术的发展往往能够对社会的进步具有极大的促进意义，本文将要研究的这款智能数字火灾监控器系统也是电子技术发展进步过程中的一个具有里程碑式的产物，它的出现以及性能不断强大都是得益于电子技术的发展，在这个不断发展的过程中，电子技术、微处理器芯片生产技术、集成电路技术等一系列技术都对智能数字火灾监控器系统的性能日益完善起到了巨大促进作用。在智能数字火灾监控器系统的发展过程中，这种较为常见的控制系统从最简单的内部电路到如今的全数字化控制，这个过程度过了一段较长的时间。早期的智能数字火灾监控器控制系统内部主控芯片采用的是4位或者8位的低端主控芯片，这种主控芯片在单位时间内只能够处理非常少量的数据，并且这些芯片大多数采用的是多时钟周期指令，也就是说执行一条指令所用的时间非常多，这就使得对于数据的运算处理能力非常慢，最终导致智能数字火灾监控器系统无法实现对外部输入信号较快的响应，所以此时的智能数字火灾监控器系统整体性能表现较差，然而这也反映了此时电子技术的发展现状。其中以单片机等微处理器芯片作为主控核心的智能数字火灾监控器系统主要应用场景是一些民用场合或者个人用户，这些用户所处的环境条件较好，没有那么多的环境因素干扰，所以智能数字火灾监控器系统对于主控芯片的防干扰性能没有那么高的要求。
智能数字火灾监控器的国内外发展现状
国内外在对智能数字火灾监控器系统的研究方面都呈现出了一种较为热情的局面，由于目前对于研发智能数字火灾监控器系统所需要的核心元器件的生产研发技术都掌握在了欧美国家的一些企业中，而国内还无法真正掌握这些元器件的核心研发技术，而市面上这些高端性能的智能数字火灾监控器系统产品的硬件框架都是由这些基本元器件作为铺垫的，所以缺少了核心技术的支撑，最终研发出来的产品无论是在性能方面还是在成本方面都需要比较大比例的依靠进口，然而在市场上的竞争力也就会稍逊于国外产品，这是目前国内对于智能数字火灾监控器系统的研究所面临的现状。
本文主要研究内容
本课题设计的这款智能数字火灾监控器系统采用了STC89C51单片机来作为核心处理器的方案，并且在STC89C51单片机片外结合了LCD1602液晶屏幕、DS18B20传感器、ADC0832采样芯片、烟雾气体传感器、有源蜂鸣器和继电器等元器件，这款单片机控制系统能够实现对室内温度以及烟雾浓度等多个指标的实时快速监测，系统能够根据检测到的数据结果在瞬间判断出环境是否出现异常并迅速制定出报警方案，当检测到室内的烟雾浓度超越安全阈值烟雾浓度后，则立即通过声光报警器提示用户需要进行预警，当检测到室内温度数据超过48摄氏度时也将通过闪烁灯光进行预警，一旦室内温度值超过68度，智能微处理器将认为此时室内温度较为危险，立即开启洒水器进行工作，消除火灾隐患。
智能数字火灾监控器的方案设计
下图是通过Visio软件绘制的智能数字火灾监控器系统的实现方案框图，本课题通过模块设计法将系统的总体电路划分为多个不同功能的子电路，如下图所示包含了主控电路、传感器电路、模数转换电路、报警电路以及显示电路等，这里需要对各个电路模块的功能和相互之间的联系进行设计原理介绍。主控微处理器主要用于实现对外围各个功能电路的驱动和数据获取，从而通过其内部高性能的运算模块制定出各项计算结果。本课题的两个信号输入部分为烟雾传感器探头和温度传感器探头，它们是这款火灾声光报警器的核心部分，在实现对环境中烟雾气体浓度的检测功能方面，将通过下图中的MQ2烟雾传感器探头来实现，它的使用方法需要结合A/D模块来实现，在工作过程中MQ2将采集到的烟雾气体浓度换算成模拟电压信号（0~5V）进行输出，随后通过A/D模块采集该模拟电压值信号，并在A/D模块内部将该模拟电压值换算成数字信号，随后通过三线式串行接口送入单片机微处理器芯片中进行使用。另一个重要的信号输入部分是图中的温度传感器探头，本课题采用了单总线实现单片机微处理器与DS18B20探头之间的软件驱动连接，温度传感器将采集到的温度数据转换成单总线信号形式送入单片机中。为了实现火灾情况的信息显示，本课题将通过下图中的LCD1602液晶屏来对各项数据进行高清晰显示效果。在报警功能方面则通过图中的声光报警器模块来实现，单片机微处理器能够通过输出高电平和低电平两种不同类型的驱动电平实现对报警器的启闭驱动。而在洒水功能上，则通过单片机控制继电器模块，从而驱动洒水器的启闭来实现。
图1 智能数字火灾监控器系统框图
目录
一、 引言 1
（一） 智能数字火灾监控器的发展背景 1
（二） 智能数字火灾监控器的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 智能数字火灾监控器的方案设计 3
三、 系统硬件设计 4
（一） 智能数字火灾监控器主控电路设计 4
（二） 温度数据采集电路设计 5
（三） 烟雾浓度检测电路设计 6
（四） 液晶屏显示电路设计 7
（五） 蜂鸣器报警电路设计 8
（六） 洒水器驱动电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 智能数字火灾监控器的主程序流程设计 11
（二） 温度检测子程序流程设计 12
（三） 烟雾浓度检测子程序流程设计 12
（四） 显示屏驱动子程序流程设计 14
（五） 输出报警子程序流程设计 14
（六） 洒水器驱动子程序流程设计 15
总结 17
参考文献 18 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
致 谢 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
智能数字火灾监控器的发展背景
科学技术以及电子技术的发展往往能够对社会的进步具有极大的促进意义，本文将要研究的这款智能数字火灾监控器系统也是电子技术发展进步过程中的一个具有里程碑式的产物，它的出现以及性能不断强大都是得益于电子技术的发展，在这个不断发展的过程中，电子技术、微处理器芯片生产技术、集成电路技术等一系列技术都对智能数字火灾监控器系统的性能日益完善起到了巨大促进作用。在智能数字火灾监控器系统的发展过程中，这种较为常见的控制系统从最简单的内部电路到如今的全数字化控制，这个过程度过了一段较长的时间。早期的智能数字火灾监控器控制系统内部主控芯片采用的是4位或者8位的低端主控芯片，这种主控芯片在单位时间内只能够处理非常少量的数据，并且这些芯片大多数采用的是多时钟周期指令，也就是说执行一条指令所用的时间非常多，这就使得对于数据的运算处理能力非常慢，最终导致智能数字火灾监控器系统无法实现对外部输入信号较快的响应，所以此时的智能数字火灾监控器系统整体性能表现较差，然而这也反映了此时电子技术的发展现状。其中以单片机等微处理器芯片作为主控核心的智能数字火灾监控器系统主要应用场景是一些民用场合或者个人用户，这些用户所处的环境条件较好，没有那么多的环境因素干扰，所以智能数字火灾监控器系统对于主控芯片的防干扰性能没有那么高的要求。
智能数字火灾监控器的国内外发展现状
国内外在对智能数字火灾监控器系统的研究方面都呈现出了一种较为热情的局面，由于目前对于研发智能数字火灾监控器系统所需要的核心元器件的生产研发技术都掌握在了欧美国家的一些企业中，而国内还无法真正掌握这些元器件的核心研发技术，而市面上这些高端性能的智能数字火灾监控器系统产品的硬件框架都是由这些基本元器件作为铺垫的，所以缺少了核心技术的支撑，最终研发出来的产品无论是在性能方面还是在成本方面都需要比较大比例的依靠进口，然而在市场上的竞争力也就会稍逊于国外产品，这是目前国内对于智能数字火灾监控器系统的研究所面临的现状。
本文主要研究内容
本课题设计的这款智能数字火灾监控器系统采用了STC89C51单片机来作为核心处理器的方案，并且在STC89C51单片机片外结合了LCD1602液晶屏幕、DS18B20传感器、ADC0832采样芯片、烟雾气体传感器、有源蜂鸣器和继电器等元器件，这款单片机控制系统能够实现对室内温度以及烟雾浓度等多个指标的实时快速监测，系统能够根据检测到的数据结果在瞬间判断出环境是否出现异常并迅速制定出报警方案，当检测到室内的烟雾浓度超越安全阈值烟雾浓度后，则立即通过声光报警器提示用户需要进行预警，当检测到室内温度数据超过48摄氏度时也将通过闪烁灯光进行预警，一旦室内温度值超过68度，智能微处理器将认为此时室内温度较为危险，立即开启洒水器进行工作，消除火灾隐患。
智能数字火灾监控器的方案设计
下图是通过Visio软件绘制的智能数字火灾监控器系统的实现方案框图，本课题通过模块设计法将系统的总体电路划分为多个不同功能的子电路，如下图所示包含了主控电路、传感器电路、模数转换电路、报警电路以及显示电路等，这里需要对各个电路模块的功能和相互之间的联系进行设计原理介绍。主控微处理器主要用于实现对外围各个功能电路的驱动和数据获取，从而通过其内部高性能的运算模块制定出各项计算结果。本课题的两个信号输入部分为烟雾传感器探头和温度传感器探头，它们是这款火灾声光报警器的核心部分，在实现对环境中烟雾气体浓度的检测功能方面，将通过下图中的MQ2烟雾传感器探头来实现，它的使用方法需要结合A/D模块来实现，在工作过程中MQ2将采集到的烟雾气体浓度换算成模拟电压信号（0~5V）进行输出，随后通过A/D模块采集该模拟电压值信号，并在A/D模块内部将该模拟电压值换算成数字信号，随后通过三线式串行接口送入单片机微处理器芯片中进行使用。另一个重要的信号输入部分是图中的温度传感器探头，本课题采用了单总线实现单片机微处理器与DS18B20探头之间的软件驱动连接，温度传感器将采集到的温度数据转换成单总线信号形式送入单片机中。为了实现火灾情况的信息显示，本课题将通过下图中的LCD1602液晶屏来对各项数据进行高清晰显示效果。在报警功能方面则通过图中的声光报警器模块来实现，单片机微处理器能够通过输出高电平和低电平两种不同类型的驱动电平实现对报警器的启闭驱动。而在洒水功能上，则通过单片机控制继电器模块，从而驱动洒水器的启闭来实现。
图1 智能数字火灾监控器系统框图
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