单片机烟雾报警系统的设计与实现

论文总字数：12761字

摘 要

现代工业生产和人们的日常生活会有越来越多的设备短路失火从而造成火灾。为了减少此类事件的发生，对传统烟雾探测报警装置的需求与设计功能要求越来越高。本次设计的烟雾报警系统是一种可以探测环境中烟雾浓度并具有报警功能的装置。报警系统的硬件是由主控制电路、温度探测、烟雾探测、报警动作电路等一系列电路系统组合而成并能有效稳定的运行，本次设计能很好的检验学校所学课程的情况，通过整体思想解决一系列设计时所出现的问题。

关键词：气体浓度报警；烟雾传感器；单片机；

Design and Implementation of Smoke Alarm System Based on MCU

Abstract

In modern industrial production and people's daily life, there will be more and more equipment short circuit and fire, which will cause fire. In order to reduce the occurrence of such events, the demand for smoke detection and alarm devices and the design function requirements are getting higher and higher. The smoke alarm system designed this time is a device that can detect the smoke concentration in the environment and has an alarm function. The hardware of the alarm system is composed of a series of circuit systems such as temperature detection, smoke detection, AD conversion, single-chip control circuit, action circuit, etc. and can effectively and stably operate. , Solve a series of design problems through holistic thinking.

Keywords: Gas concentration alarm , smoke sensor , Microcontroller

目 录

摘 要Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 引言1

1.1 设计背景1

1.2 设计意义1

1.3 国内外研究现状1

第二章 硬件选择比较方案2

2.1 系统整体设计2

2.2 主控制器选择方案2

2.3 烟雾传感器选择方案5

2.4 温度传感器选择方案5

2.5 人机交互界面选择方案6

第三章 单元电路设计8

3.1 系统整体设计8

3.2 主控芯片设计11

3.2.1 单片机最小系统11

3.3 烟雾检测电路12

3.4 温度检测电路12

3.5 报警电路13

3.6 显示电路13

3.7 动作电路14

第四章 软件设计方案15

4.1主系统程序15

4.2烟雾检测子程序16

4.3温度检测子程序17

第五章 系统运行状态18

5.1仿真电路运行18

5.2实物运行与调试18

设计总结21

致 谢22

参考文献23

附 录24

第一章 引言

1.1背景设计

智能化设备飞速发展的今天，越来越多的人对于住宅房屋附带的设备功能也有一些要求，不仅要在家中舒适，还要有智能可控的硬件设备与房屋状态相互关联，在我们的家庭中安装智能系统，家庭安全系可以得到显着改善，人民的生命也能得到了很好的保护，住宅的安全设备等级和智能化系统的存在已成为一个住宅不可或缺的附加标准。尽管最初智能化家庭设备没有取得太大进步，也没有在社会应用中得到普，但随着4G网络的普及与5G网络的到来，智能化技术已经得到了广泛使用，智能化的家用设备自然地频繁出现在人们的眼中，向人们介绍了新时代智能化设备的走向。

1.2 设计意义

在工厂生产和人们的日常生活中，设备短路并起火引起火灾的情况屡见不鲜，烟雾报警器也是不可缺少的设备。一般为了防止这类情况的发生，会使用安全检测设备来密切检测周围环境中的烟雾浓度值，如果突然发生灾害事故，可以及时启动报警器提醒并执行排烟动作。信息化时代的今天，有无数工程师进一部的研究与开发，烟雾报警设备也从单一的报警功有了更多智能化、信息化的功能。

1.3 国内外研究现状

大多数国家已经在智能设备系统的研发中投入了大量的研发力量。例如，欧美由于地广人稀，各个地区警力分配不均匀，所以通过神经网络开发了计算机设备简单的学习和自适应功能，研发了火灾检测系统，从而提高了检测各个地区发生火灾的准确性并且更加可靠。

目前在中国，智能烟雾报警系统已成为住宅或者商场的安全核心设备。国家建设部有关规定指出了一些内容，其中预防火灾等级为最高。本次设计的系统是安全系数较高且显示信息较为完善的系统，以可视运行状态与烟雾浓度为基础，进一步弥补了传统烟雾报警器功能单一的缺点。也可以布置多个报警器形成多个监视点，以进行一定范围的室内温度和烟雾检测

与国外相比，中国部分地区的场所安全保障制度还存在较大可提升空间。当前，许多商场设有逃生通道，但是在人员密集的场所突然发生灾难的情况下，能否不发生人挤人的状况下逃生将成为问题。此外，社区安全措施不足，许多居民家里并没有烟雾报警装置，社区人员也没有增强居民安全的意识，促进安全措施的体系。随着国家实力的增强，人们的生活水平也相应提高，智能化设备已经成为衡量住宅或者商场水平的标准。

第二章 硬件选择比较方案

2.1 系统整体设计

本文主要使用微控制器发送的信号来检测传感器以确定是否发生火灾，并采取适当措施立即采取预防措施以防止事故发生。该项目主要包括三个部分：信息处理，信息监督和动作执行。信息处理部分由温度传感器和烟雾传感器组成。模拟量的温度和气体浓度被转换为数字信号，微控制器可以通过AD转换器识别出数字信号以进行处理和执行适当的操作；信号监控的一部分基于设计任务要求，通过单片机来收集有关外界温度和气体浓度的信息，再通过显示屏以便进行实时显示。当气体温度或浓度达到上限时，报警电路和操作电路运行，蜂鸣器等命令执行动作的部分，报警电路启动报警器以提醒用户当前情况。动作电路包括一个继电器和一个风扇。如果气体浓度超过上限，则风扇转动以释放室内的烟雾。系统的详细框图如2.1所示：

温度传感器

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