随着现代家庭用火、用电量的增加，家庭烟雾发生的频率越来越高。烟雾报警器也随之被广泛应用于各种场合。
本课题所研究的无线多功能烟雾报警器采用STC89C51为核心控制器，利用气体传感器MQ-2、ADC0832模数转换器、DS18B20温度传感器等实现基本功能。通过这些传感器和芯片，当环境中可燃气体浓度或温度等发生变化时系统会发出相应的灯光报警信号和声音报警信号，以此来实现烟雾报警，智能化提示。

目录
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 课题的研究背景
1.2 课题的研究目的与意义
1.3 烟雾报警器的发展与现状
1.4课题的研究内容
2 烟雾报警器的总体方案设计
2.1系统的功能要求
2.2 系统的技术要求
2.3 系统的组成及方案设计
3 系统的硬件设计
3.1 主控电路
3.2 烟雾探测电路的设计
3.2.1 MQ-2介绍
3.2.2 ADC0832介绍
3.3 液晶显示电路设计
3.4 声光报警提示电路
3.4.1 灯光提示电路
3.4.2 声音报警电路
3.5 温度采集电路
3.5.1 DS18B20概述
3.5.2 DS18B20引脚介绍
3.5.3 DS18B20的内部结构
3.5.4 DS18B20的程序流程图
3.6 按键电路
4 系统的软件设计
4.1 软件介绍
4.2 系统程序流程图
5烟雾报警器的测试结果及结论
5.1 调试
5.2 结论
致谢
参考文献
源程序
 

1 绪论

1.1 课题的研究背景

烟雾作为一种在时空上失去控制的燃烧所引发的灾害，对人类生命财产和社会安全构成了极大的威胁。由此引发的重大安全事故比皆是，所以人类一直也未停止过对它的研究。

烟雾早已成为我国常发性和破坏性以及影响力最强的灾害之一。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，烟雾隐患也大大增加，烟雾发生的数量及其造成的损失呈逐年上升趋势。

  在过去的很长一段时间，人类不得不进行专题研究烟雾过程中爆发，截至目前，已形成一个较为成熟的概念。烟雾的发生和发展过程是一个复杂的物理和化学过程，但也与环境很强的相关性。正常情况下，发生火警，伴随着烟雾，温度，光照，信号产生的过程。产生不同的环境和不同的火燃烧成分，烟雾粒度组成，温度分布和光谱的气体成分是不同的，所以火过程中涉及多个物理和化学参数，特点是强大的，一般的骚乱有着本质的不同。基于上述特点，早起的烟雾探测技术应运而生，特别是多的烟雾探测技术被广泛采用在烟雾探测领域，如复合材料的物理参数复合烟气温度探测器，使用不同的带光传感器的复合双波段火焰探测器。

    在我国，随着经济的发展和生活水平的提高，工业与民用建设日趋增多，烟雾发生的可能性也随之大幅提高。另外，现代建筑物中塑料制品和玻璃的大量应用使火场内外部的求援行为困难重重。现代建筑，尤其是在大型酒店，宾馆，商场，图书馆，博物馆，档案馆和办公楼及其他公共场所，对于烟雾报警系统也提出了更高的要求。一旦发生烟雾将很难及时救助，势必要给国家和个人带来不可估量的损失。

基于上述情况，烟雾自动报警技术便应运而生，烟雾自动报警系统是始终警惕烟雾报警和输出联动忠实的哨兵烟雾信号的有力手段，是一种早期预警。

1.2 课题的研究目的与意义

目的：随着现代家庭用火，用电增加，家庭烟雾发生的频率越来越高。家庭烟雾，很容易扑灭不及时，有着缺乏消防设备和在场的人战斗惊慌失措逃离缓慢的不利因素，最终导致的生命和财产的重大损失。消防部门的统计数据显示，所有的烟雾比例中，家庭烟雾占全国烟雾的30％。家庭烟雾的原因是多方面的，可能把我们的注意力，也可能隐藏在我们没有注意到的地方。

综上所述，许多人因不懂家庭安全常识引起烟雾事故，使好端端的幸福家庭眼间毁于一旦,有的导致家破人亡,而且一旦发生居民家庭烟雾,处置不当、报警迟缓,是造成人员伤亡的重要因素。所以说,人们应该积极了解家庭烟雾的主要起因，还有预防烟雾的发生。这就是我们研究声光报警器的目的。

意义：在中国的一些大、中型城市，几乎每一天发生家庭烟雾，所以每一个家庭必须始终关注防火。如果能根据你家的实际情况，提前采取简单的防火措施，有些悲剧是完全可以避免的。声音和视觉的报警，对减少烟雾损失具有现实意义。

一系列悲剧性的损失，由国家从社会各界意识到，声光报警对烟雾的报警的必要性。据调查，在最近的烟雾大部分的房子里还没有安装报警器。因此声光报警，对发生烟雾预防具有重要意义。

1.3 烟雾报警器的发展与现状

近年来，无线烟雾报警系统在国外已被开发，并走向实用。起初，无线烟雾报警系统不仅是价格贵，还必须连接布线，这是只适合一些特殊的地方，检测设备的一部分。今天，几乎所有的电气装置，可以通过无线遥控改变，可广泛应用于各类建筑和场所。美国松柏公司（ITI）成立于1981年，是美国最大的无线报警系统制造商制造，其产品占90％的无线报警器在北美市场的年销售额已接近一亿美元。该公司生产的无线烟雾报警系统还通过了中国的“国家消防电子产品质量监督检验测试中心”的监测，该系统可作为烟雾报警系统，但也可作为一个安全的系统，两者的结合，是一个高科技的无线安全系统。

    烟雾报警系统在中国相对较晚，与发达国家相比， 20世纪70年代末的十年间，中国开始研制生产的烟雾报警系统。 20世纪80年代后，国内各大厂商也大多是模仿国外产品，或引进国外技术生产的，没有真正意义上的核心技术，市场刚刚开始发展。真正的烟雾报警产品的发展也促进了市场的成熟，政府逐步开放的大门，在同一时间，外国公司开始进入中国的防火市场，带来先进的技术在20世纪90年代。此期间，中国生产的烟雾报警产品的企业也得到了快速发展，在一些企业中，技术合作，合资生产，并取得了不菲的成绩，但今天在市场上创造了许多强大的企业，有些技术已接近或赶上国际标准。

1.4课题的研究内容

烟雾报警器，主要检测温度和烟雾，再通过单片机控制相应的报警和驱动负载。通过液晶显示当前的烟雾值和温度值，通过按键设定相应的阀值。

该项目主要是为了完成任务，包括：

⑴硬件部分：包括传感器的选择，显示模块的选择，烟雾信号转换电路的设计，报警驱动电路的设计。

（2）软件部分：包括微处理器控制程序的编制和原理图的绘制。

（3）系统的综合调试与分析：在软硬件完成以后，要对系统进行综合的测试与实验，分析系统的可靠性与实用性，调整系统的不足。

 

2 烟雾报警器的总体方案设计

本课题主要是实现烟雾报警和烟雾发生时的报警及控制，下面分别对系统功能要求、系统技术要求及系统实现方案总体阐述。

2.1系统的功能要求

本系统的研制主要包括以下几项功能：

(1)火情探测功能：为了提高烟雾报警的准确性和及时性，烟雾报警系统需要使用各种方法进行烟雾探测。在实际使用中，根据不同的防火场所，用户可以选用温度探测法、可燃气体检测法及烟雾探测法等合适的烟雾探测方法，来有效的探测烟雾；

(2)灯光报警功能：当室内烟雾浓度过大、有火情产生、故障等异常情况发生时，报警器要进行灯光报警。当烟雾超过最大设定值时，可以蜂鸣器报警。

2.2 系统的技术要求

在了解这个系统的工作原理以及功能之后，我们就可以基本确定系统的技术要求。系统采用的单片机处理器成本都比较低，可以满足批量生产和各类工程的需求。对于完整的一个系统而言，为提高市场的竞争力，这个系统应符合体积小、功耗低、数传性能可靠和成本低廉等技术要求。具体指标和参数如下:

(1)体积小：探测器的体积要尽可能的小，这样占用的空间才能减少，使用和更换才会方便；

(2)功耗低：系统可以采用三节5号干电池供电或5v电源供电。

(3)可靠性高:由于不确定的电磁干扰可能存在在系统工作环境中，为了保证系统长时间的可靠工作，以及减少误报次数，所以选择多指示灯，指示不同的状态。

2.3 系统的组成及方案设计

本设计主要由烟雾探测传感器电路、单片机、灯光报警电路、负载驱动电路、控制程序和编解码程序等组成。

系统的组成结构如下：

 

3 系统的硬件设计

总体电路

图3.1

如图3.1所示，上面的图为protel99se所画，下面的图为proteus仿真所画。

实时显示当前的烟雾值和温度值，共有2个报警值（可以通过按键设定），分别是温度的上限和烟雾的上限报警值，当烟雾超过的时候红灯和蜂鸣器声光报警，当温度超过时候黄灯和蜂鸣器声光报警。

3.1 主控电路

STC89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X51 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。STC89C51主要功能如表1所示，其DIP封装如图2所示

表1：STC89C51主要功能

主要功能特性
兼容MCS51指令系统	4K可反复擦写Flash ROM
32个双向I/O口	256x8bit内部RAM
3个16位可编程定时/计数器中断	时钟频率0-24MHz
2个串行中断	可编程UART串行通道
2个外部中断源	共6个中断源
2个读写中断口线	3级加密位
低功耗空闲和掉电模式	软件设置睡眠和唤醒功能