一种烟雾报警器设计摘要 在生活中火灾会造成人类活动巨大伤害。人类能够对火进行利用和控制。人类生活中，对火灾的准确与快速的报警，对指导人类活动生产贸易有着十分重要的意义。该系统介绍烟雾报警器的发展、基本知识、测量元件。对烟雾报警器系统进行总体设计，阐明设计原则及系统的组成和工作原理。完成烟雾报警器的系统的硬件、软件的设计并加上火焰传感器，检测火焰必不可少。实现了烟雾报警器现场的测量烟雾浓度，火焰传感器检验火光，超过烟雾阈值声光报警及排气扇工作，及有火焰声光报警，通过SIM900A的GSM模块拨打电话发送报警信息到用户手机上，实现远程烟雾、火焰信息显示及报警。检测系统的运行效果及系统的误差，测烟雾浓度精度和速度满足基本要求。 关键词：烟雾报警器,GSM模块,单片机,烟雾传感器,火焰传感器IDesign of a smoke alarmAbstractFire can cause great harm, accurate and rapid fire alarm has great significance for guiding human activities of production and trade. Firstly smoke alarm development, basic knowledge of the measuring element of the smoke alarm system are introduced, and then overall design on the composition and working principle of the design principles and systems are given. Smoke alarm complete hardware system and software design and add a flame sensor. To achieve a smoke alarm smoke concentration measurement site, flame sensor test fire, smoke density exceeds a threshold or flame is detected, the audible alarm, and start the exhaust fan to reduce the concentration of smoke. Call send alarm messages to the users mobile phone via SIM900A GSM module, remote smoke, fire and alarm information display. Error detection system operating results and systems, smoke density measurement accuracy and speed to meet the basic requirements.Key words: smoke alarm; GSM module; MCU; smoke sensor; flame sensorIII 目录1. 绪论11.1 概述11.2 设计烟雾报警器的目的及意义21.3烟雾报警器的现状及特点21.4烟雾报警器的发展趋势32 系统的总体方案设计42.1烟雾报警器的工作结构和原理42.2烟雾传感器的选型52.3火焰传感器的介绍92.4单片机的选型112.5 SIM900A GSM模块的介绍133 系统的硬件电路183.1 STC12C5A60S2的时钟电路183.2烟雾传感器原理图及分析183.3声光报警器原理图及分析193.5火焰传感器原理图及分析203.6烟雾报警器整体原理图及分析214 烟雾报警器系统的软件的设计224.1系统主程序设计及流程图224.2 GSM程序设计及流程图235烟雾报警器的实测与数据分析245.1烟雾报警器的实验结果245.2烟雾浓度的阈值确定分析266结论27附录29参考文献37致谢381. 绪论1.1 概述 单片机,烟雾传感器及火焰传感器是烟雾报警器系统的三大大核心。单片机好比一个桥梁，联系着传感器和报警电路设备。单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、电流、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。同样，它也广泛应用于报警技术领域，使各类报警装置的功能更加完善，可靠性大大提高，以满足社会发展的需要。而传感器作为信息技术系统的“感官”器件，如果没有“感官”感受信息，或者“感官”迟钝，都难以形成高精度、高速度的控制系统。美国曾把二十世纪八十年代称为传感技术时代，日本更是把传感技术列为十大技术之首。所以，根据报警器功能的需要，选择合适、精确、经济的烟雾传感器和单片机芯片是至关重要的。在本论文中的最主要的设计是选STC12C5A60S2单片机和MQ-2半导体气体烟雾传感器为核心器件9。 STC12C5A60S2单片机兼容标准MCS-51指令系统，功能强大，可供许多高性价比的场合应用，能够灵活应用于各种控制领域。MQ-2半导体气体烟雾传感器在较宽的浓度范围内对液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等有良好的灵敏度，寿命长，成本低，非常适用于家庭使用的气体泄漏报警器。由这两个核心器件设计而成的整个烟雾报警器系统可实现声光报警、GSM模块短信传送检测现场实时情况、换气扇排烟的烟雾报警器应有的功能，是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾报警器，具有一定的实用价值8。目前，现代建筑都会有选择地安装不同功能的火灾自动报警系统。因为火灾自动报警系统是建筑物的神经系统，它能够感受、接收着发生火灾的早期信号并及时报警，发出警报同时告知用户和周边居民。它就像是一个个称职的更夫，给居住、忙碌或是休息在家庭中的人们以极大的安全感。在火灾的早期阶段，准确的探测到火情并迅速报警，对于及时组织有序快速疏散、积极有效地控制火灾的蔓延、快速灭火和减少火灾对居住人群的损失都具有重要的意义。随着通信，电子技术的发展，智能家居日益进入人们的视野。基于GSM网络覆盖区域广，保密性强，无距离障碍等优点，形成集实时数据采集和远程控制为一体的智能家居系统11。现在越来越多主流的烟雾报警器是通过无线传达客户检测信息，系统选用烟雾报警器采集家居信息，通过无线收发模块传递主控器件，运用信息融合技术，以期获得较为可靠的报警信息。1.2 设计烟雾报警器的目的及意义在日常生活中越来越多人注重防火，现在不止商业，还有家居。 传统的烟雾报警器是由两部分组成：一是用于检测烟雾的感应传感器，二是声音非常响亮的电子扬声器，一旦发生危险可以及时警醒人们。当今，世界上使用得最为普遍的烟雾报警器当属光电式烟雾报警器和电离式烟雾报警器4。 对于预防家庭火灾，减少火灾损失具有现实意义 在现代城市家庭里，许多人因不懂家庭安全常识引起火灾事故，使好端端的幸福家庭转眼间毁于一旦,有的导致家破人亡,而且一旦发生居民家庭火灾,处置不当、报警迟缓,是造成人员伤亡的主要原因。所以说,人们应该积极了解家庭火灾的主要起因,掌握防止发生火灾的知识和万一发生火灾时保护自己的方法,及时消除。 英国每年发生严重家庭火灾，其中大部分火灾造成人员伤亡和重大的家庭财产损失，有的还连累左邻右舍，火灾损失更加惨重。在调查火灾起因的时候，绝大多数发生火灾家庭的当事人说，以前总觉得火灾是人家的事情，与自己离得很远，没有想到这一次竟然会发生在自己的头上。家庭火灾的主要原因是麻痹大意，没有及时采取预防措施据公安部消防局2011统计，近年，国内每年发生家庭火灾死亡800余人，占火灾死亡人数的70%以上。假如能根据实际情况预先采取更方便，快捷，直观，简单的防火措施，一些悲剧是完全可以避免的。 现在几乎每个人都有一部可收发短信的手机，利用手机内置通讯GSM模块或者利用网络去监测建筑物的烟雾情况。无线烟雾报警器是由单片机电子元件做成的新型报警器，它利用手机GSM模块实现网络连接，实现远程监控房屋烟雾火灾安全。它的出现为人们的生活带来很大的方便，有很广阔的市场前景，相信随着社会的进一步发展，它的网络覆盖区域广，保密性强，无距离障碍，实时的特点会越来越得到人们的青睐.这对于越来越注重家庭防火安全的人们有莫大的帮助。1.3烟雾报警器的现状及特点 消防报警产品是一个系列产品，包括火灾探测设备、信息传输设备、报警分析控制器、消防控制联动。是物理传感技术、自动控制、计算机技术、数据传输和管理、智能楼宇等技术的综合集成，属于高新技术。依托中国多年的基本建设的发展，这个行业也得到发展，具备和国外知名企业抗衡的能力。在目前中国许多冠名以高新技术的行业中，中国企业大多做的是下游的制造和服务，分取极少一部分的利润，像消防报警产品那样又拥有自我知识产权，又拥有大量市场的行业其实是很少的。在消防报警产品的技术含量上，国内产品和国外产品差距不是很大，许多指标已经超越，存在的问题是：类似于国外消防报警产品的大规模化的生产才刚起步，有待于积累经验和技术；也因此在产品一致性和长期稳定性上有一些差距；国内正在形成权重的大型企业和集团，这样可以带领国内的各家企业去冲击海外市场，并最终占领海外的消防报警市场。1.4烟雾报警器的发展趋势 随着科技的发展，越来越多的巨大的隐患由于工业生产和人们的日常生活而产生。为了早期发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全。保卫社会主义现代化建设，防止火灾引起燃烧、爆炸等事故，造成严重的经济损失，甚至危及生命安全。为了减少这类事故的发生，就必须对烟雾进行现场实时检测，采用先进可靠的安全检测仪表，严密监测环境中烟雾的浓度， 及早发现事故隐患，采取有效措施，避免事故发生，才能确保工业安全和 家庭生活安全。因此，研究烟雾的检测方法与研制烟雾报警 器就成为传感器技术发展领域的一个重要课题 为了早期发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全。保卫社会主义现代化建设，防止火灾引起燃烧、爆炸等事故，造成严重的经济损失，甚至危及生命安全。 烟雾检测报警装置是能够检测环境中的烟雾浓度并具 有报警功能的仪器。该报警装置是石油化学工业、有气体泄漏可能 的生产工厂及家庭防火防爆必备的仪器。烟雾报警器属于工作计量器具目录中第46项，它归类于物理化学 计量器具。建筑设计防火规范(GBJ16-87)第10.3.2条明确规定:“散发可燃烟雾、可燃蒸汽的甲类厂房和场所，应设置烟雾浓度检测报警装置”。2003年12月，国家执行新的烟雾探测器标准(GB 15322-2003)可燃烟雾探测器，2004年10月国家颁布可燃烟雾检测报警器规程JJG693-2004，研究新型、性能稳定、准确监测可燃性气 体，并合乎国家相关规定的报警器具有极其重要得意义。 目前国内已有许多城市铺设了煤气管道，使用人口约达二亿人，煤气 发生基地及中转站也达几千家。如果这