基于单片机的火灾报警系统设计ppt课件

基于单片机的火灾报警系统设计关键词：单片机、火灾报警系统、硬件设计、软件设计、可靠性、未来研究在基于单片机的火灾报警系统设计中，单片机作为系统的核心控制单元，负责处理各种传感器采集的数据，并根据预设的报警阈值发出警报。

该系统通过温度、烟雾等传感器实时监测环境参数，一旦发现异常情况，立即启动报警装置，从而有效地提高火灾发现和预警的及时性。

在进行基于单片机的火灾报警系统设计时，需要考虑硬件和软件两个方面的因素。

在硬件方面，选择合适的单片机型号和传感器至关重要。

例如，选用具有较高处理能力和丰富外设的单片机，能够更好地满足系统要求。

在传感器选择上，需要考虑传感器的灵敏度、测量范围以及响应时间等因素。

还需要设计合适的电路板，以实现数据传输和处理等功能。

在软件设计方面，需要编写程序实现单片机对传感器数据的采集和处理。

为了提高系统的可靠性，可以采用一些算法和技巧。

例如，利用滤波算法对传感器数据进行处理，以减小干扰因素的影响；采用多传感器融合技术，提高系统的感知能力；实现故障自诊断功能，及时发现系统故障并采取相应的措施。

在进行基于单片机的火灾报警系统设计时，除了考虑系统的可靠性和实用性之外，还需要根据具体需求进行个性化定制。

例如，在某些特殊场合，需要考虑如何在不同环境下进行有效的报警；如何实现对多点分散火源的监测和报警；如何提高系统的自适应性等等。

总之基于单片机的火灾报警系统设计在现代建筑尤其是公共场所以及工业生产中具有非常重要的意义及应用价值还需要进一步研究和完善实现更多功能和提升性能例如通过加入更多传感器节点实现物联网连接以及借助技术提升报警准确性和响应速度等等未来研究可以围绕这些方向展开随着城市化进程的加快，火灾事故的频率和影响力逐渐增大。

为了有效预防和及时发现火灾，提高火灾自动报警系统的性能至关重要。

本文将基于单片机技术，探讨火灾自动报警系统的设计方法。

火灾自动报警系统主要包括探测器、信号处理装置和报警装置等组成部分。

教学单位学生学号编号本科毕业设计题目基于单片机智能火灾报警系统的设计学生姓名专业名称电子电气工程学院2011级通信工程指导教师2015 年 5 月8 日基于单片机智能火灾报警系统的设计摘要：伴随着时代不断的进步，人们越来越多的使用电子类设备，无论是家庭还是工厂使用的电器都越来越多，随之而来的是因为电器的不当使用所引起的火灾也与日俱增，我们的国家每年因为所用电器造成的火灾而损失很多。

火灾不仅带来了物品财产上的损失，也带给了我们失去亲人的悲痛。

所以研制出一款针对于家庭、宿舍等小环境的火灾报警系统是非常重要的。

本次设计以传感器和单片机作为烟雾报警器设计的核心器件，配合其它器件即可实现烟雾和温度报警等功能。

设计中单片机选用STC89C52作为控制器件，传感器选用MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器实现烟雾的检测。

论文主要针对火灾报警系统中的各个组成部分及功能进行了详细的介绍和说明，在文章第二部分有该篇论文的总体方案设计，可设置烟雾浓度和高温报警值，当烟雾传感器检测到火灾释放的烟雾时，信号由ADC0832进行处理模数转化再到单片机进行处理，当检测到浓度超标时，蜂鸣器会发出滴滴的报警声。

同时，此系统还可以检测温度，火灾发生往往环境温度会升高，当检测到温度超过设定的报警温度时候，蜂鸣器也将产生报警。

第三四部分有很详细的系统软硬件的分析与讲解，还附有系统的流程图和其主控电路及外围设备电路之间的接口连接方式，最后，对系统在电路调试中出现的问题进行了分析与总结。

关键字：单片机；传感器；烟雾报警器Design of fire alarm system for single chip computer Abstract: Along with the time progress, people more and more use of electronic equipment, whether it is family and factory use appliances are more and more, the attendant is caused by the improper use of electrical fire is also increasing, our country every year because the electricity is caused by the fire and lose a lot. Fire not only brought goods property losses, but also bring us the grief of losing loved ones. So developed a needle for families, dormitories and other small environment of the fire alarm system is very important.The design of the sensor and single-chip microcomputer as the core design of a smoke alarm devices, with other devices can realize the temperature and smoke alarm etc. function. Design of MCU choose STC89C52 as control devices and sensors use mq-2 semiconductor combustible gas sensitive element smoke sensor to achieve smoke detection. Paper for fire alarm system in each part and function of a detailed introduction and explanation, in the article the second part is the overall design of the thesis can be set up smoke concentration and high temperature alarm value, when the smoke sensor to detect fires release smoke, signal by ADC0832 were processing analog-to-digital conversion to single chip to carry on processing, when the detected exceeding, the buzzer will drop the issue alarm sound. At the same time, the system can detect the temperature, fires often environmental temperature will rise. When the detected temperature exceeds the set temperature alarm, buzzer will also generate an alarm. The third part has a very detailed analysis of the software and hardware of the system and explain the, is accompanied by the interface between the flow chart of the system and its main control circuit and peripheral circuit connection mode. Finally, the problems appeared in system debugging of circuit are analyzed and summarized.Key words: sensor ; MCU ; The smoke alarm目录一毕设正文 (1)1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 烟雾报警器的国内外现状 (1)1.3 烟雾报警器的发展趋势 (2)2 总体方案设计 (3)2.1 烟雾检测传感器选型 (3)2.2 烟雾传感器关于报警的介绍 (5)2.3 单片机选型 (5)2.3.1 STC89C52单片机简介 (5)2.3.2 单片机的引脚功能描述 (6)2.3.3 温度采集模块 (8)3 系统的硬件电路 (9)3.1 单片机最小系统 (9)3.2 单片机的时钟电路与复位电路设计 (9)3.3 烟雾检测AD采集电路 (10)3.4 显示模块 (11)3.5 声音报警电路 (11)3.6 按键控制电路 (12)3.7 电源模块 (12)3.8 温度传感器(DS18B20)电路 (13)3.8.1 DSl8B20简介 (13)3.8.2 18B20接口电路 (16)4 系统软件的设计及流程图 (17)5 电路调试中遇到的问题及总结 (18)参考文献 (19)谢辞 (20)二附录 (21)1 总体原理图设计 (22)2 部分程序源代码 (23)3 实物图 (34)4 开题报告 (35)5 结题报告 (36)6 答辩报告 (37)一毕设正文1 绪论1.1 课题背景随着科技的不断发展，人们现在对于电器的应用越来越多，无论是家用电器，还是工厂使用的电器都越来越多。

• 128•随着城市化的快速发展，高楼火灾逐渐成为了城市中最为危险的因素，火灾安全成为了一个重要问题，火宅报警系统能有效的减少火宅的发生。

由此设计一款基于STC89C52单片机的火灾报警系统。

系统由LCD 显示模块，按键模块，温度检测模块，烟雾检测模块和报警模块组成。

系统由DS18B20温度传感器和MQ2烟雾浓度传感器对温度、烟雾进行实时监控，经过AD 模数转换变为数字信号，并将温度值和烟雾值显示在LCD1602液晶显示屏上，当温度值或烟雾浓度值超过报警阈值时实现报警功能。

1 系统整体方案设计该火灾报警系统以单片机作为核心处理器，通过烟雾传感器检测当前环境，单片机通过模数转换芯片实时读取烟雾传感器转换过来的数字信号，并且对该信号进行处理分析。

通过数字温度传感器，对环境温度进行实时监测，与单片机交互相应的监测数据。

当检测到的烟雾浓度或环境温度值大于设定的安全值时，系统通过报警模块进行报警。

该系统架构图如图1所示：图1 系统整体设计方案2 系统的硬件电路设计该设计的硬件系统由单片机及最小系统，温度传感器电路、烟雾传感器电路、信号采样芯片电路、按键控制电路、LCD 显示模块电路以及报警电路构成。

以下对主要电路进行分析说明。

2.1 烟雾采集电路烟雾采集，采用MQ-2烟雾传感器。

其工作原理是利用其内部自带的电阻丝与采集到的烟雾气体进行加热和化学反应从而引起电阻丝两侧电极电流的变化，根据其电流的变化量可以测算出当前浓度，为了检测方便将电流信号转换成对应的电压信号并利用adc0832将模拟量转换成数字量，从而得到真实准确的气体浓度值烟雾采集电路如图2所示。

图2 烟雾采集电路2.2 环境温度传感器电路采用DS18B20数字温度传感器进行温度采集。

引脚1为GND 接地，引脚2为信号线，与单片机相连，实现传感器与微处理器之间的双向通信，引脚3和VCC 相连。

整体工作电压为3.0V-5.5V ，在寄生电源方式下可以由数据线进行供电单总线情况下使用10K 电阻对数据线进行上拉，当总线空闲时，电平状态为高，可确保稳定，提高其抗干扰能力。

随着现代家庭用火、用电量的增加，家庭火灾发生的频率越来越高，火灾报警器也随之被广泛的应用于各种场合。

本设计是利用单片机结合传感器技术而开发设计的智能火灾报警系统。

设计目的是设计和实现一种分布式智能火灾报警控制系统，实现系统软硬件的组成和实现。

论文中主要针对智能火灾报警器系统中的各个组成部件进行了介绍，对它的主控电路和外围设备电路之间的接口技术，还有软件方面进行了重点介绍.设计以MCS-51 单片机为硬件核心实现智能火灾报警系统的设计。

文中选用MQ-2 型半导体烟雾传感器实现烟雾的检测；选用DS18B20 数字温度传感器实现温度的检测；使用ADC0809 对MQ-2 采集的模拟信号进行A/D 转换，以便单片机处理。

由于ADC0809 的时钟信号通常为500KHz，故而选用74LS74 进行分频。

单片机处理数据后，与设定地上限值进行比较，超过上限值时，发出指令，实现光报警，达到预期的效果。

关键词：火灾；单片机；报警器；ADC0809；传感器AbstractWith the modern family the use of fire, electricity consumption increases, householdsare more frequent fires, fire alarm also will be widely used in various applications. Thisdesign is the use of microcomputer with the sensor technology development and designof intelligent fire alarm system. Design purpose is to design and implementation of a distributed intelligent fire alarm control system, and the composition and realization of hardware and software. The main thesis of intelligent fire alarm system of thecomponent parts have been introduced, its main control circuit and peripheral circuitsinterface between technology and software were also highlighted.Designed to MCS-51 microcontroller core for the hardware realization of intelligentfire alarm system. A selection MQ-2-type semiconductor Smoke Sensors detect smoke;optional digital temperature sensor DS18B20 Temperature measurement; use of theMQ-2 ADC0809 analog signals acquisition A / D converter for single chip processing.As the ADC0809 clock signal is usually 500KHz, Guer 74LS74 for frequency selection.MCU processing data, and set the upper limit comparison, over the limit, give directions,to achieve sound and light alarm, to achieve the desired results.Key words：Fire，MCU，alarm apparatus，ADC0809，sensorI目录第1 章概述 (1)1.1 火灾报警技术的发展概况................................. 错误！未定义书签。

基于单片机的火灾智能报警控制系统的设计目前，火灾已成为一种非常普遍的灾害，经常发生在人们的生活中。

但是，火灾给人们带来的损失是不可估量的，因此如何提前预防和避免火灾的发生，保障人们的生命和财产安全就成为了一个很重要的问题。

为此，本文设计了一种基于单片机的火灾智能报警控制系统，旨在及时发现与报警火灾，保护人们的生命和财产安全。

一、系统组成本设计的系统由传感器模块、单片机模块、蜂鸣器模块和LCD显示屏模块组成。

传感器模块主要负责检测火灾的存在与否，通过红外线传感器和烟雾传感器来检测火灾。

当红外线传感器或烟雾传感器探测到火灾时，会产生一个信号输出给单片机模块。

单片机模块通过接收传感器模块的信号，来控制蜂鸣器模块的报警和LCD显示屏模块的显示。

当单片机模块接收到传感器模块的信号时，会让蜂鸣器模块发出警报来提醒人们。

同时，单片机模块会在LCD显示屏模块上显示报警信息，让人们知道火灾的发生位置和时间。

二、系统原理三、系统实现单片机模块：该模块主要由AT89C51单片机组成，接收传感器模块的信号并进行处理，通过控制蜂鸣器模块来发出警报，并在LCD显示屏上显示火灾的信息。

蜂鸣器模块：该模块主要负责发出警报声音，根据实际需要可设置报警声音的频率和时长。

LCD显示屏模块：该模块主要用于显示火灾信息，通过控制单片机模块来显示相应的信息。

四、系统优点本设计的系统具有以下几个优点：1. 实时性高：通过传感器模块的检测和单片机模块的处理，能够实时检测火灾的存在并发出警报，提高了应对火灾的速度。

2. 灵敏度高：采用多传感器模块检测火灾，能够更准确地确定火灾的存在位置和时间，增强了火灾预警的准确性。

3. 可靠性强：可以进行自动报警和手动报警设置，保障人们在火灾发生时可以及时得到警报信息。

4. 易维护：该系统由单片机模块组成，易于进行维护和改造。

五、总结本设计的基于单片机的火灾智能报警控制系统，能够通过高灵敏度的传感器模块和实时的单片机模块来检测和报警火灾，从而保障人们的生命和财产安全。

目录设计任务书 (1)1．引言 (2)2．报警器硬件设计 (2)2.1硬件组成 (2)2.2单片机控制模块 (3)2.2.1AT89C51的简介 (3)2.2.2单片机接线 (3)2.3数码显示电路 (4)2.4声光报警电路 (4)2.5数据检测电路 (5)2.5.1烟雾检测模块 (5)2.5.2红外探测模块 (5)2.5.3温度采集模块 (6)2.6原理图及分析 (7)3．软件设计 (9)3.1主体设计思路 (9)3.2主程序流程图 (10)4．结束语 (11)参考文献 (11)程序清单 (12)1、引言我国的火灾自动报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也越来越高，灵敏度也越来越高[1]。

目前国内厂家多偏重用于大型仓库、商场、高级写字楼、宾馆等场所大型火灾报警系统的研发，他们采用集中区域报警控制方式，其系统复杂、成本较高[2]。

本系统则主要应用于居民住宅、机房、办公室等场所的小型防火报警器。

廉价实用且可在火灾发生的初期就检测到并且发出声光报警，同时可实时显示该场所的环境温度[3]。

2、报警器硬件设计设计原理：单片机巡回检测温度、红外辐射、烟雾并显示各自的值，当以上一项发生异常时系统认为发生了火灾，发出声光报警信号，直到异常被排除，系统才自动停止报警。

2.1硬件组成图2-1硬件组成如图2-1，本系统主要由单片机控制模块、温度采集模块、烟雾探测模块、红外探测模块、数码管显示模块、声光报警模块。

AT89C51 控制模块温度采集模块红外检测模块烟雾探测模块声光报警模块数码管显示模块2.2单片机控制模块因本系统要求实时显示检测值，涉及到一些计算及BCD转化的处理，同时考虑到功耗等问题，综合考虑后选择AT89C51作为本系统的中央控制器。

2.2.1 AT89C51的简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

郑州大学本科毕业论文基于单片机的火灾自动报警系统Based On SCM Automatic Fire Alarm System毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

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涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日河南大学2010届毕业论文（设计、创作）开题报告（由学生本人认真填写）河南大学2010届毕业论文（设计、创作）任务书指导教师签名：2009年12 月8 日河南大学2010届毕业设计（论文、创作）中期检查表学院名称：计算机与信息工程学院此表由教师填写备注：一、论文的质量评定，应包括对论文的语言表达、结构层次、逻辑性理论分析、设计计算、分析和概括能力及在论文中是否有新的见解或创新性成果等做出评价。

本设计使用了烟雾传感器模块（MQ-2），它可以检测空气中的可燃气体（如烟雾、甲烷、丙烷、液化石油气等），当检测到烟雾或其他可燃气体时，就会引起警报。

我们通过将烟雾传感器模块与单片机相连接，通过程序对传感器模块的检测结果进行处理，从而实现火灾警报的功能。

具体设计流程如下：初始化单片机。

定义IO口，将烟雾传感器模块的DOUT引脚接入P1.0口。

在主循环中读取烟雾传感器模块的输出电平值。

当输出电平值低于某个阈值时，发出火灾警报信号。

以下是实现代码：scssCopy code#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DOUT=P1^0; //定义模块输出口P1.0void delay(uint z) //延时函数{uint x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}void main(){uchar i,flag;P1=0xff; //初始化端口为高电平while(1){flag=0; //将标志位清零DOUT=1; //模块输出高电平delay(5); //延时等待模块稳定DOUT=0; //模块输出低电平while(DOUT); //等待模块输出高电平for(i=0;i<10;i++) //连续读取10次输出电平值{if(DOUT==0) //当输出低电平时flag=1; //将标志位设为1break; //跳出循环}}if(flag==1) //当标志位为1时{P2=0x00; //LED闪烁delay(100);P2=0xff;delay(100);}elseP2=0xff; //LED熄灭}}以上代码中，我们定义了DOUT口用来接收烟雾传感器模块的输出电平，通过读取模块输出的电平值来判断是否发生了火灾，并发出火灾警报信号。

基于单片机的火灾报警器电路设计摘要伴随着中国经济的快速崛起，人民生活质量水平的提高，电子产品备受大众的欢迎，而且应用范围逐渐广泛，与此同时，火灾隐患数量持续增加，一旦发生火灾，不但会危及大众的生命和财产安全，而且还会给社会带来巨大的经济损失。

当前，无论是生产场所还是办公场所，又或者居住场所，易燃产品的使用比较常见，这也大大增加外部救援的难度，所以，针对上述场所，怎样第一时间发现起火苗头，并及时制止，最大程度上减少公共问题财产的损失，已经开始成为社会发展过程中重要的问题之一。

关键词：51系列单片机，烟雾传感器，火灾报警第1章报警器核心芯片的选择1.1课题设计方案本次设计的火灾报警系统主要用STC89C52单片机实现大部分功能，加上其他传感器等装置，此时，单片机的最小模块系统由此诞生。

当然，本次设计的系统是由多个模块组成，而且离不开单片机的支持。

其中在烟雾浓度检测环节，往往会选择两种传感器，分别是MQ-2，MQ-2，随着模拟信号的发出，借助芯片片ADC0832，可以实现信号转换工作，最终以数字信号的形式出现，便于单片机接收，声光报警器主要是由两个部分组成，首先是蜂鸣器，其次是LED灯，LED灯的类型不一，分别代表两种报警方式，一种是烟雾报警，另一种是温度报警，只要其中一个出现问题或者是有一个超过阈值，蜂鸣器将会自行报警；在本次设计中，在实际选择输入设备时，主要运用了3个按键，以此实现报警阈值大小的有效调节；供电系统通常采用5V电压。

1.2烟雾传感器的选择烟雾报警器。

一般都是独立存在的一部分，现在一部分市场上存在的烟雾报警系统都可以独立发出声光报警，称为独立式烟雾报警器。

一般是一个总线提供电源，往下各个支线可以存在很多个，当有很多个时火灾报警系统加上网络的存在可以在和通讯组成一个完整报警系统，当发生火灾时候火灾现场没有任何声光报警，但是负责专门监管主机的地方会收到声光报警，然后第一时间发布紧急通知，这类感烟报警装置一般称之为感烟探测器。

基于单片机的智能火灾报警系统的设计Design Of Intelligent Fire Alarm SystemBased On SCM学生姓名：所在学院：所在专业：指导教师：职称：所在单位：论文提交日期：论文答辩日期：学位授予单位：目录摘要 (I)Abstract .............................................................................................................................. I I 第1章绪论. (1)1.1 论文研究背景 (1)1.2 研究现状 (1)1.3 论文研究内容 (2)第2章火灾报警系统分析 (3)2.1 系统整体分析 (3)2.2 系统工作原理 (3)2.3监测器材研究 (3)2.3.1烟雾传感器 (3)2.3.2温度传感器 (5)第3章硬件模块设计 (6)3.1控制模块 (6)3.2温度传感器模块 (6)3.3烟雾传感器模块 (7)3.4 电源模块 (8)3.5 状态指示灯及蜂鸣器 (9)3.6 系统硬件电路原理图设计 (9)3.6.1 开发环境介绍 (9)3.6.2 硬件原理图设计 (9)第4章软件程序设计 (11)第5章软件仿真 (13)结论 (17)参考文献............................................................................................. 错误!未定义书签。

攻读学士学位期间发表的论文和取得的科研成果......................... 错误!未定义书签。

致谢................................................................................................. 错误!未定义书签。