學(xué)生宿舍火災(zāi)檢測(cè)器的設(shè)計(jì)論文

1、隴東學(xué)院第三屆電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽論文題目: 學(xué)生宿舍火災(zāi)檢測(cè)器的設(shè)計(jì)姓名: 周永 楊茂才 劉龍 指導(dǎo)教師: 王彥璋二一四年五月六日摘要: 學(xué)生宿舍火災(zāi)檢測(cè)器的設(shè)計(jì)，是當(dāng)環(huán)境溫度、可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)生的煙霧濃度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的燈光報(bào)警信號(hào)和聲音報(bào)警信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)檢測(cè)報(bào)警。本系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)方面，采用 AT89S52單片機(jī)作為報(bào)警裝置的檢測(cè)和控制核心；利用18B20型溫度傳感器和MQ135型煙霧傳感器作為檢測(cè)元件；采用1602LCD實(shí)時(shí)顯示環(huán)境溫度和可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)生的煙霧濃度。在軟件方面，利用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，通過(guò)軟件編程來(lái)控制報(bào)警裝置的運(yùn)行。本設(shè)計(jì)適用于家庭和學(xué)生宿舍的火災(zāi)報(bào)警裝置。 關(guān)鍵詞

2、：火災(zāi)檢測(cè)器 AT89S52單片機(jī) 18B20型溫度傳感器 MQ135型煙霧傳感器 目錄第一章 前言 1第二章 設(shè)計(jì)任務(wù) 2第三章 方案設(shè)計(jì)與論證 4第四章 硬件設(shè)計(jì) 7第五章 安裝與調(diào)試 18第六章 致謝 19附錄 程序清單 第一章 前言 本次火災(zāi)檢測(cè)器的設(shè)計(jì)，采用AT89S52單片機(jī)作為報(bào)警裝置的檢測(cè)和控制核心；利用18B20型溫度傳感器和MQ135型煙霧傳感器作為檢測(cè)元件；采用1602LCD實(shí)時(shí)顯示環(huán)境溫度和可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)生的煙霧濃度。當(dāng)環(huán)境溫度、可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)生的煙霧濃度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的燈光報(bào)警信號(hào)和聲音報(bào)警信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)檢測(cè)報(bào)警。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，具有高

3、度的智能化，適用于家庭和學(xué)生宿舍的火災(zāi)報(bào)警裝置。第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)1. 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一個(gè)火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下：主控器能對(duì)煙霧、溫度檢測(cè)器（簡(jiǎn)稱(chēng)：檢測(cè)器）通過(guò)傳輸線(xiàn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸以及顯示。2. 基本要求1）溫度檢測(cè)單元的設(shè)計(jì)，檢測(cè)的溫度范圍：060檢測(cè)分辨率1；2）煙霧檢測(cè)單元設(shè)計(jì)，當(dāng)煙霧到達(dá)一定濃度時(shí)，能檢測(cè)出煙霧；3）主控器收集各檢測(cè)單元的數(shù)據(jù)，并通過(guò)顯示器顯示；4）可由主控器設(shè)置系統(tǒng)時(shí)間以及溫度修正值。3. 發(fā)揮部份 1）提高各檢測(cè)器的檢測(cè)精度；2）檢測(cè)的溫度范圍：0400 ； 3）各檢測(cè)器與主控器之間距離100米（實(shí)驗(yàn)中用10米傳輸線(xiàn)代替）。 第三章 方案設(shè)計(jì)與驗(yàn)證1.

4、 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案根據(jù)題目要求，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)可劃分為控制部分和信號(hào)檢測(cè)部分。信號(hào)檢測(cè)部分包括溫度檢測(cè)模塊、煙霧檢測(cè)模塊；控制部分包括 顯示模塊、控制器模塊和報(bào)警設(shè)備模塊。控制部分和信號(hào)檢測(cè)部分共5模塊。設(shè)計(jì)模塊方框圖如圖1所示。圖1模擬方框圖 本設(shè)計(jì)的工作過(guò)程如下：給火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)控制器 AT89S52單片機(jī)加電，系統(tǒng)開(kāi)始工作。 當(dāng)環(huán)境溫度、可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)生的煙霧濃度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的燈光報(bào)警信號(hào)和聲音報(bào)警信號(hào)2. 控制器模塊 根據(jù)題目要求，控制器主要用于各個(gè)傳感信號(hào)的接受和辨認(rèn)、控制系統(tǒng)的正常工作、控制顯示器、發(fā)生火災(zāi)時(shí)顯示燈信號(hào)和發(fā)出聲信號(hào)等。本設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)

5、作為火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)的控制器。 3. 環(huán)境溫度檢測(cè)模塊環(huán)境溫度檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn) 當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的燈光報(bào)警信號(hào)和聲音報(bào)警信號(hào)。本設(shè)計(jì)采用 18B20型溫度傳感器對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行檢測(cè)。4. 煙霧檢測(cè)模塊煙霧檢測(cè)模塊主要用于室內(nèi)可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)生的煙霧濃度的檢測(cè)。在本系統(tǒng)中，采用MQ135型煙霧傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧的檢測(cè)。5. 顯示模塊 根據(jù)題目要求, 室內(nèi)溫度和煙霧濃度變化的過(guò)程中,系統(tǒng)需要對(duì)具體的數(shù)值進(jìn)行顯示。本設(shè)計(jì)采用1602LCD實(shí)時(shí)顯示環(huán)境溫度和煙霧濃度。1602LCD具有輕薄短小，耗電量低，穩(wěn)定不閃爍，平面直角顯示畫(huà)面效果好，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。6. 報(bào)警設(shè)備模塊報(bào)警設(shè)備模塊的

6、設(shè)計(jì)要求在環(huán)境溫度、可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)生的煙霧濃度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的燈光報(bào)警信號(hào)（LCD-RE、LCD-BL）和聲音報(bào)警信號(hào)。在發(fā)聲方面，考慮到音量要比較大，使用揚(yáng)聲器。 第四章 硬件設(shè)計(jì)此系統(tǒng)是一個(gè)綜合設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中運(yùn)用了檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和電子技術(shù)。系統(tǒng)可分為傳感器檢測(cè)部分和智能控制部分。傳感器檢測(cè)部分：系統(tǒng)利用溫度傳感器、煙霧傳感器將檢測(cè)到的一系列外部信息（例如溫度的高低、煙霧濃度的大小等）轉(zhuǎn)化為可被控制器辨認(rèn)的電信號(hào)。傳感器檢測(cè)部分包括2個(gè)單元的電路：溫度檢測(cè)電路、煙霧檢測(cè)電路。智能控制部分：系統(tǒng)中控制器根據(jù)傳感器變換輸出的電信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，控制燈光顏色的閃爍，1602L

7、CD顯示、揚(yáng)聲器，完成了火災(zāi)報(bào)警裝置的各項(xiàng)任務(wù)?？刂撇糠职?個(gè)單元的電路： 顯示器電路、揚(yáng)聲器電路。 1. 電源電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用競(jìng)賽組委會(huì)提供的鋰電池作為電源。電池不僅供控制器AT89S52單片機(jī)工作，而且報(bào)警系統(tǒng)所用到的傳感器和所有芯片均由電池供電。因此，電池系統(tǒng)對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的整體性能起著十分重要的作用。單片機(jī)和傳感器的電壓為+5V，而電池電壓最高時(shí)接近8V。因此，為保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，電池的設(shè)計(jì)十分重要。在此設(shè)計(jì)中采用LM7805設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電路,其輸出一個(gè)正5V的直流電壓 。電源穩(wěn)壓電路圖如圖2所示; LM7805的引腳圖如圖3所示。圖2 穩(wěn)壓電路圖圖3 LM7805的引腳圖

8、2. 單片機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)作為火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的檢測(cè)和控制核心。單片機(jī)外接顯示電路、溫度檢測(cè)電路、煙霧檢測(cè)電路、揚(yáng)聲器發(fā)聲電路。其中溫度檢測(cè)電路和煙霧檢測(cè)電路是信號(hào)輸入，顯示電路、揚(yáng)聲器發(fā)聲電路是輸出。單片機(jī)AT89S52接受各傳感器檢測(cè)電路產(chǎn)生的信號(hào)，完成火災(zāi)報(bào)警功能。 AT89S52單片機(jī)的最小系統(tǒng)及外圍電路如圖4所示。圖4 AT89S52的最小系統(tǒng)及外圍電路3. 溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用了18B20型溫度傳感器。傳感器檢測(cè)室內(nèi)溫度的不斷變化，此信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換后，會(huì)被AT89S52單片機(jī)接受。當(dāng)達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，單片機(jī)會(huì)控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的燈光報(bào)警信號(hào)LCD-BL和聲音

9、報(bào)警信號(hào)。溫度檢測(cè)電路如圖5所示。 圖5 溫度檢測(cè)電路4. 煙霧檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用MQ135型煙霧傳感器。 傳感器檢測(cè)室內(nèi)可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)生的煙霧濃度的不斷變化，此信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換后，會(huì)被AT89S52單片機(jī)接受。當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)，單片機(jī)會(huì)控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的燈光報(bào)警信號(hào)LCD-RE和聲音報(bào)警信號(hào)。煙霧檢測(cè)電路如圖6所示。 圖6 煙霧檢測(cè)電路5. 報(bào)警設(shè)備電路的設(shè)計(jì)當(dāng)環(huán)境溫度、可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)生的煙霧濃度達(dá)到一定數(shù)值，各傳感器把此信息送給單片機(jī)，單片機(jī)會(huì)控制揚(yáng)聲器發(fā)出聲信號(hào)。揚(yáng)聲器電路如圖7所示。 圖7 揚(yáng)聲器發(fā)聲電路6. 顯示器電路的設(shè)計(jì) 在本系統(tǒng)中采用1602LCD來(lái)顯示環(huán)境溫度和可燃?xì)怏w燃燒

10、產(chǎn)生的煙霧濃度。1602LCD直接與單片機(jī)引腳相連接。第五章 安裝與調(diào)試在安裝過(guò)程中，對(duì)報(bào)警裝置的調(diào)試分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩個(gè)部分。首先，我們對(duì)電源穩(wěn)壓電路和單片機(jī)最小系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，用萬(wàn)用表對(duì)各個(gè)引腳的電壓進(jìn)行了驗(yàn)證。1. 各傳感器及外圍電路的調(diào)試我們把兩個(gè)傳感器安裝好之后，單步檢查了外圍電路，確定沒(méi)有問(wèn)題。另外要使傳感器的靈敏度，經(jīng)過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)，測(cè)得較為合適的數(shù)值。 2. 軟件部分的調(diào)試 軟件部分我們采取了單步模塊調(diào)試的辦法。首先對(duì)各模塊的子程序進(jìn)行了調(diào)試，結(jié)果顯示子程序和傳感器檢測(cè)模塊出現(xiàn)了問(wèn)題。經(jīng)過(guò)不斷地修改和調(diào)試。在每一部分子程序調(diào)試通過(guò)后，結(jié)合外圍電路對(duì)所有子程序進(jìn)行了整合，編出了完整的主程序。3. 報(bào)警裝置的整體測(cè)試 最后，我們報(bào)警裝置進(jìn)行了完整的測(cè)試。檢測(cè)器的運(yùn)行完成了競(jìng)賽題目的任務(wù)，其穩(wěn)定性和可靠性符合題目要求。 第六章 致謝時(shí)間總是過(guò)得很快,我們?cè)谶@緊張的挑戰(zhàn)中度過(guò)了最充實(shí)的一周。參加這次電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，使我們深刻的認(rèn)識(shí)到學(xué)好專(zhuān)業(yè)知識(shí)和自身建設(shè)方面的重要性，讓我們感受到了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的至關(guān)作用，讓我們體會(huì)到了理論知識(shí)與實(shí)踐操作的差距。短短的一周，讓我們學(xué)到了好多好多的東西，雖然我