单片机课程设计课题名称：基于单片机的火灾自动探测警报系统设计学院： 专业班级：姓 名： 学 号：指导教师： 摘要基于单片机的火灾报警器设计火灾作为一种发生频率高、破坏性强的灾害，受到人们的大力重视。随着经 济和城市建设的快速发展，城市高层、地下建筑以及大型综合性建筑日益增多， 火灾隐患也大大增加，火灾的数量及其造成的损失呈逐年上升趋势。火灾自动报 警系统,作为火灾的先期预报、火灾的及时扑灭、保障人身和财产安全,起到了不 可替代的作用。随着传感器技术、无线通信技术、集成电路和微电子技术日臻完 善，火灾自动报警系统迎来了良好的发展契机，其智能化程度也越来越高据统计， 我国 70 年代火灾年平均损失不到2.5亿元，80 年代火灾年平均损失不到 3.2 亿元。进入 90 年代，特别是1993年以来，火灾造成的直接财产损失上升到年均十几亿元，年均死亡 2000多人。实践证明，随着社会和经济的发展，消防工作的重要性就越来越突出。“预防火灾和减少火灾的危害”是对消防立法意义的总体概括，包括了两层含义：一是做好预防火灾的各项工作， 防止发生火灾； 二是火灾绝对不发生是不可能的，而一旦发生火灾，就应当及时、有效地进行扑救，减少火灾的危害。为了防范火灾的发生，本次课程设计采用了基于单片机设计的火灾报警装置。 系统用 STC12C5608AD单片机作为核心，数据处理速度快、适合运行较为复杂的算法；采用高灵敏度的温度传感器 DS18B20 与烟雾传感器 MQ-2作 为探测器。 蜂鸣器组成的声音报警电路，数码显示管组成的显示电路等。报警系统将传感器输出的电信号经放大滤波处理后送入 ADC0809 转 换，得到的数字信号由单片机进行处理分析，判断是否发生火灾。火灾自动报警 系统通过对传感器采集火情信息,采用多传感器信息融合技术,使用智能识别算 法实现对火灾的监测。当报警器监测到火情信息后, 立即产生声光报警信号。系 统具有声光报警、故障自诊断等功能，系统的结构简单、性能稳定，使用方便，智能化程度高。由于采用了感温和感烟探测器相结合探测方法，比使用单一的探 测器能更加准确报警、降低了误报率。 关键词：单片机 火灾报警 传感器目录第一章 绪论 3 1.1课题研究目的和意义4 1.2本次课设的安排4第二章 火灾自动报警系统的工作原理5 2.1火灾报警系统的类型5 2.2系统功能概述5第三章 系统硬件设计6 3.1主要元件功能介绍 3.1.1主控制器STC12C5608AD介绍8. 3.1.2温度传感器DS18B20介绍 8 3.1.3烟雾传感器MQ-2介绍9 3.2单片机原理接线图10 3.3温度与烟雾传感器原理接线图11 3.4报警电路原理接线图11 3.5数码管显示原理接线图12 3.6总原理接线图12 第四章 程序流程图 13 第五章 心得体会与展望14 4.1心得体会14 4.2 展望14第一章 绪论1.1 课题探究目的和意义 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。 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。烟雾报警器属于中华人 民共和国强制检定的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 国家执行新的烟雾探测器标准(GB 15322-2003) 可 测报警装置” 2003 年 12 月， 。 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。 目前我国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。如果这些家用燃气和煤气基地及中转站的 报警率按 10% 计算，烟雾检测报警器的需求量就达 2000 万台以 上。随着全社会对防火 防爆及人身安全的重视程度的提高，这个数字会继 续增长。 近十年来，农村的沼气使用也得到了极大的发展。到 2006 年底，全 国沼气 池数量已达近 1300 万座，这就为检测沼气（主要成分是甲烷）浓 度的仪器提供 了市场。可见，烟雾报警器具有十分广阔的市场前景。1.2本次课设的安排 6月18日：完成课题的选定即人员分组的安排。 6月19日-27日：完成课设的设计部分，包括设计的可行性，网上查找芯片资料，小组讨论研究，最后确定设计方案，了解总的工作原理，编写试验程序，完成实验报告。 6月28日-30日：老师进行检查，并且改进实验方案，进行拓展。第二章 报警系统的工作原理2.1火灾报警系统的类型 根据火灾报警系统中所使用的探测器种类的不同，分为几种不同的探测器，如下 （1）感烟探测器 一种是离子感烟探测器，它在内外电离室里面有放射源镅 241，电离产生的 正、负离 子，在电场的作用下各向正负电极移动。在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳 定的。一旦有 烟雾窜逃外电离室。千扰了带电粒子的正常运动，使电流，电压就有所改变，破坏了内外电 离室之间的平 衡，于是就发出了信号。还有一种叫光电感应探测器，它有一个发光元件和一个光敏元件， 平常光源发出 的光，通过透镜射到光敏元件上，电路维持正常，如果有烟雾从中阻隔，到达光敏元件上的 光就显著减弱， 于是光敏元件就把光强的变化变成电的变化，通过放大电路向人们报警。还有一种叫管道抽 吸式感烟探测 器，它的工作原理与光电感应探测器中另一种散射型相似，通过烟雾的反射或散射产生光敏 电流，主要用 在船舶上。近年来还出现了激光感烟探测器，它也是利用光电感应原理，不同的是光源改用 激光束。这种 探测器采用半导体器件，体积小、价格低、耐震动、寿命长，很有发展前途。（2）感温型火灾报警系统 一种是运用金属热胀冷缩的特性。正常的情况下，探测器的电路断开；当温 度升到一 定值时，由于金属膨胀、延伸，导体接通，于是发出了信号。一种是利用某些金属易熔的特 性，在探测器 里固定一块低熔点合金，当温度升到它的熔点(7090)时，金属熔化，借助弹簧的作用力， 使触头相碰， 电路接通，发出信号。这二种探测器都属定温型。即当外界温度超过某一限值时就报警;还有 一类是差温型， 升温的速度超过特定值时，便会感应报警。如将两者结合起来，便成为差定温组合式。（3）光辐射探测器。 一种是红外光辐射探测器。物质在燃烧时，由化学反应产生闪烁的红外光 辐射使硫 化铅红外光敏元件感应，转变成电信号，经放大后，就能向人们报警。另一种是紫外光辐射 探测器，则利 用有机化合物燃烧时，火光中的紫外光，使紫外光敏管的电极激发出离子，通过继电器等， 就能打开开关 电路报警。 火灾报警器是重要的安全设备，一切重要的场所，如大型物资仓库、隧道、大型船舶、高层 建筑都应 该安装。它还可以与自动灭火设备一起组成自动报警、自动灭火的“自动消防队” 。 2.2系统功能概述 火灾报警系统一般由火灾探测器，区域报警器和集中报警器组成。火灾探测器通过对火灾发出的物理，化学现象气（燃烧气体），烟（烟雾粒子），热（温度），光（火焰）的探测，将探测到的火情信号转化成或经典信号传递给火灾报警控制器，如图（下）。STC12C5608控制模块烟雾探测模块声光报警模块数码管显示模块温度采集模块第三章 系统硬件设计3.1主要元器件功能介绍 3.1.1主控制器STC12C5608AD介绍在火灾报警器的设计中，单片机是其核心部件。它的一方面要接收来自传感器送来的温度，烟雾对应的模拟信号和故障检测信号，另一方面要对这两种信号分别进行处理，已控制后续电路进行相应动作；与此同时查询是否有键按下的请求。STC12C5608AD系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期的单片机，是高速/低功耗/超强干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，4路PWM,8路高速10位A/ 转换,针对电机控制，强干扰场合。STC12C5608AD 系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,4路PWM,8路高速10位A/D转换,针对电机控制,强干扰场合。1.增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051。2.工作电压：STC12C5620A系列工作电压：5.5V-3.5V（5V单片机）STC12LE5620A系列工作电压：3.6V-2.2V（3V单片机）3.工作频率范围：035MHz，相当于普通8051的0420MHz4.用户应用程序空间30K/28K/24K/20K/16K/12K/8K/4K字节5.片上集成768字节RAM。6.通用I/O口（27/23/15个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，强推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过55mA7.ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片8.有EEPROM功能。9.看门狗。10.内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体20M以下时，可省外部复位电路）。11.时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟常温下内部R/C振荡器频率为：5.2MHz6.8MHz精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造