2016年3月9日【】本课题研究的是基于单片机的智能火灾报警系统，主要是将单片机与传感器技术结合，用于预测火灾灾情，通过检测烟雾及温度综合量的80%来确定火灾报警。在论文的开始处，通过课题的背景了解到本设计的重要性及意义。然后将系统的硬件及软件结合进行详细阐述，在硬件阐述中还特意加入一些元器件的简单介绍来理解课题中要使用的元器件，以及对各个功能模块电路的分析。软件设计中通过总体流程图来分析整个系统的软件编程流程。最后就是对此次设计的概括和总结。
目录
一、引言 1
（一）课题研究的背景及意义 1
（二）课题主要研究的内容 1
二、总体设计 1
（一）单片机型号选择 2
（二）显示器选择 2
三、硬件设计 2
（一）元件简介 2
（二）系统电路设计 5
（三）总电路设计 10
四、软件设计 11
（一）系统软件设计整体思路 11
五、程序调试 19
（一）软件开发环境的搭建 19
（二）Proteus介绍 21
（三）仿真结果 21
总结 26
附录 27
附录一 电路原理图 27
附录二 源程序 28
参考文献 38
致谢 39
一、引言
（一）课题研究的背景及意义
在工业迅速发展的当今社会，所有灾害中火灾是最经常发生，随着社会发展的不断进步，人们生活水平的不断提高，预防火灾的发生，刻不容缓。当家庭内发生火灾时，燃烧还会产生大量烟雾，烟雾浓度迅速上升，内部温度将迅速上升，因此我们可以设计一个智能火灾报警系统，在设计中可以预先设定好温度及烟雾浓度，并在外部设置一个显示装置，屋内的温度及烟雾浓度数据可以实时显示出来，当达到预设值是将报警提示，表明很有可能发生火灾，可以引起人们的注意，进行灭火或者及时逃生，因此基于单片机的智能火灾报警系统的研究及设计,对于火灾的预防具有重要意义。
（二）课题主要研究的内容
基于单片机的智能火灾报警系统是本课题的研究的内容，主要从温度控制器及烟雾传感器出
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发，通过其检测的数据传送给单片机进行处理判断，从而实现智能火灾报警功能。如发生火灾进行报警及消除火灾等并通过LCD1602进行显示。
本次设计采用了起主控作用的51内核单片机AT89C51作为核心部件。温度检测通过温度传感器DS18B20进行，烟雾检测通过一个烟雾传感器MQ2进行，蜂鸣器会在检测到烟雾浓度或者温度高于一定值时报警，喷水电路打开，本设计中烟雾浓度及温度的报警点,可以通过按键来进行调节。同时在设计时，显示器采用了一个LCD1602液晶，检测到烟雾量和温度数据会显示液晶上，从而使得整个系统加直观的显示。
二、总体设计
如图21所示，本设计核心控制器是AT89C1单片机，单片机的最小系统由晶振电路、复位电路、电源电路构造。测温电路用于检测环境内的温度，烟雾检测电路用于检测环境内的烟雾浓度，按键电路用于设定温度及烟雾浓度的报警阀值，LCD显示电路用于实时显示检测值，当检测值高于设定的阀值将驱动报警电路报警，喷水电路工作。


图21系统总设计图
（一）单片机型号选择
到目前为止，实用的单片机型号已经非常多了，AT89C51，AT89S51和52，还有功能增强型的STC51系列等，对于51系列比较常用的是这些。除了51单片机还有比较常用的有AVR和STM32型号的单片机，再上去就是ARM处理器了，对于这种的单片机我们设计中不考虑，主要是由于实际当中用这个芯片浪费，而且操作比较难。因此，在51和AVR还有STM32当中我们可以选择其中一种作为本设计系统内的主控制器。对于AVR单片机，现在市场上的应用已经比较少了，此芯片功能比较多，但是其价格是非常贵的，由于后面出现了STM32芯片，AVR的应用已经非常小了，因此出于成本考虑，我们设计中不采用AVR芯片。对于STM32，STM32是ARM处理器内的一种，其内部功能是非常强大的，由于本设计只需要对温度和湿度进行检测并显示和控制，因此应用的功能是非常少的。由于STM32配置是很复杂的，不易于操作，因此STM32芯片也不加考虑，最后可以在51单片机内进行选择，然而在51单片机中种类又是非常多，在STC51单片机系列中都数不甚数，对于STC单片机来说，其内存是比较大的，对应的功能也全，因此可以选择此芯片，但是由于有我们需要的设计不需要这么大内存的，并且Proteus软件中并没有STC系列的，因此最终选择中等合适的AT89C51单片机。此单片机除了拥有51单片机全部功能外，还有就是其价格非常便宜，对于一般设计者都非常容易上手。因此本设计中采用AT89C51单片机即可满足。
（二）显示器选择
由于系统需要对时间和一些提示字符数据进行一个显示，因此电路设计中还需要一个显示装置，现在的显示装置是非常多的，有数码管，LCD液晶，还有TFT彩屏。由于我们需要对时间和字符进行显示，如果使用数码管显示的话，那么对于数码管数量要求比较多，数码管如果使用过多的话，对于单片机IO口就要占用很多，而且需要专门设计数码管驱动电路并且数码管对显示字符是非常不方便的，对于整个设计的成本及电路体积将会增大，因此我们不采用数码管显示。由于LCD液晶中有LCD1602和LCD12864；LCD1602显示的内容很多，可以显示2行，每行字符16个。LCD12864可以显示汉子还可以显示字符，可以显示4行，显示的信息非常多。由于我们只需要显示时间和一些字符，因此采用LCD1602液晶就可以。对于TFT彩屏就不需要考虑，除了它驱动复杂，还有就是对于芯片处理速度要求非常高。
对于烟雾检测传感器我们采用的是MQ2，此传感器是专门用在烟雾检测的。因此我们可以选择此传感器。我们还需要将检测的浓度值进行数字转换，其中需要AD转换芯片，我们采用ADC0832 8位的AD芯片。
三、硬件设计
（一）元件简介
1. ADC0832芯片
如图31所示，ADC0832它是一个8位的能将模拟量转换成为数字量的模数转换集成芯片，可以直接和TTL，DTL和CMOS逻辑电平相兼容。±5V，33mW的驱动电压，其电流输出的稳定时间为150ns。引脚说明如表31所示。



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