基于单片机的烟雾报警器的设计及其实现.doc

编号

南京航空航天大学金城学院

毕业设计

题 目
基于单片机烟雾报警器设计和实现
学生姓名

学 号

系 部

专 业

班 级

指导老师

二〇一五年五月
南京航空航天大学金城学院
本科毕业设计（论文）诚信承诺书

本人郑重申明：所呈交毕业设计（论文）（题目：基于单片机烟雾报警器设计和实现）是本人在导师指导下独立进行研究所取得结果。尽本人所知，除了毕业设计（论文）中尤其加以标注引用内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写结果作品。

作者署名： 5月10日
（学号）：

基于单片机烟雾报警器设计和实现

摘要

大家生活变得越加智能化，电器使用越加频繁，消防工作就越加关键。为了预防和降低火灾带来巨大损失，需开发一个结构简单，经济适用家用烟雾报警器并配合完善监控报警系统。
本报警器由单片机最小系统、温度、烟雾传感器两部分组成，加上其它设备可实现检测环境温度、烟雾等气体浓度并声光报警。本设计中选择STC89C52单片机作为控制元件，因为需要探测范围广、高灵敏度和优异稳定性特点，故选择了MQ-2烟雾传感器。报警器关键由烟雾信号采集，烟雾报警器模拟 - 数字转换电路，微处理器控制电路，显示电路，声光报警电路和安全电路组成，设计合理，操作简单易懂，性价比高。
烟雾报警器能够立即反应周围环境情况，发觉温度烟雾异常和实时发出警报，从而降低火灾危险性和各类损失。

关键词：烟雾报警器，单片机，传感器
Design and implementation of smoke alarm
based on microcontroller

Abstract
With the social and economic development, people's lives become increasingly intelligent use of electrical appliances has become increasingly frequent, so the fire service has become increasingly important. To prevent fires and reduce fire caused casualties and financial losses, so we need to develop a means simple, affordable home smoke alarms and with a sound alarm and monitoring systems, in order to meet market demand. Smoke alarms for the home-based microcontroller should have the basic design and function, we design and explain a smoke alarm.
The alarm system is mainly composed of MCU and temperature, smoke sensors in two parts, plus other equipment to achieve the implementation of the gas concentration detection ambient temperature, smoke, etc. and only sound and light alarms. This design choice STC89C52 microcontroller as a control element, the need for a wide range of detection characteristics of high sensitivity and excellent stability I chose MQ-2. Mainly by the smoke alarm signal acquisition and pre-amplifier, the smoke alarm analog - digital conversion circuit, microprocessor control circuit, display circuit, sound and light alarm circuit and safety circuit, reasonable design, easy to understand, inexpensive, its high cost. The main part of this paper for the alarm function of various components and systems for a detailed description and interpretation software design and system analysis and interpretation.
I wish every family a home smoke alarm is installed, it can reflect the environmental conditions around more sensitive than the human senses. Temperature anomalies found smoke, real alerts and phone alarm. Can help people ran out of the danger zone in time, reduce the risk of fire and types of losses

Key words:The smoke alarm; MCU; sensor

目录
摘要 i
Abstract ii
第一章 绪论 1
1.1设计概述 1
1.2烟雾报警器现实状况及发展 1
1.3课题研究目标和意义 2
1.4毕业设计基础内容 2
第二章 系统总体方案设计 4
2.1系统总体功效介绍 4
2.2报警系统工作原理 4
2.3烟雾传感器和单片机选择 5
2.3.1 烟雾传感器介绍和选择 5
2.3.2 stc89c52单片机介绍 5
2.3.3 单片机引脚功效描述 6
2.4 温度传感器选择 7
2.5 本章小结
第三章 系统硬件电路 8
3.1单片机最小系统 8
3.1.1 复位电路 8
3.1.2 晶振电路 9
3.1.3 电源选择 9
3.2 烟雾检测AD采集电路 10
3.4 声光报警控制电路设计 11
3.5 按键控制电路 12
3.6 温度传感器（DS18B20）电路 12
3.6.1DS18B20简单介绍 12
3.6.2 DS18B20工作原理 13
3.6.3 DS18B20供电方法电路图 14
第四章 系统软件设计 16
4.1 系统主程序初始化步骤图 16
4.2 系统烟雾采集设计及步骤图 16
4.3 报警子程序设计及步骤图 17
4.4 控制按键子程序设计及步骤图 18
第五章 软硬件调试及结果分析 20
5.1软硬件调试： 20
5.2调试中问题和处理方法： 20
5.3 结果分析 21
5.3.1 仿真电路及结果分析 21
5.3.2 实物电路及结果分析 21
第六章 设计总结及心得体会 25
6.1 设计总结 25
6.2 心得体会 25
致 谢 26
参考文件 27
附件一：总体原理设计图 27
附件二：程序源代码 29
附件三：实物图 41

第一章 绪论
1.1设计概述
伴随时代进步，高科技行业带动，在大家智能化生活和工业生产中出现了越来越来多隐患比如火灾。那么立即发觉和报警火灾对降低财产损失和保护人身安全显得尤为关键。烟雾报警器刚刚含有实时监测报警，灵敏度高，稳定性强特点，而且结构简单它方便适适用于大家日常生活和工业生产监控中。烟雾报警器关键由两个关键部件：烟雾温度传感器和单片机。传感器能够将实时监测到温度和烟雾浓度经过单片机控制系统传输到报警系统，系统会立即做出应答声光和电话报警。
单片机又称微控制器，它巧妙将中央处理器、存放器、定时/计数器、多种输入输出接口集成在一块集成电路芯片上。关键特点表现在体积小、可靠性强、控制功效高、处理信息快，便于生产和携带。传感器能够将感受到信息转变成电信号输出满足了处理存放和控制要求，它对自动检测和自动控制有着无可替换地位。本课题研究中选择了stc89c52单片机和MQ-2型烟雾传感器。
MQ-2对易燃气体含有尤其好灵敏度在较大浓度差之间，比如液化气、丙烷、氢气、酒精和烟雾等气体。另外含有易于其它传感器稳定性和使用寿命，较快响应速度，只需要简单易懂驱动电路即可工作，通常见于家庭住宅和工厂车间可燃气体和烟雾浓度监测。从这些优点中不难看出它很适宜应用在家庭智能烟雾报警系统。
stc89c52是一个只需要低量功耗却能取得强大性能单片机，完美兼容性和灵活性使它轻而易举利用于各个领域。
现在房地产开发商全部会选择安装烟雾报警系统，它能够实时监测室内温度烟雾浓度，如发觉异常能立即应答，实现声光报警，更高级会短信电话报警消防队智能发送火灾地点，给了屋主强烈安全感，大家也能够镇静秩序撤退，愈加有利于消防官员工作，降低无须要损失。
1.2烟雾报警器现实状况及发展
火发明促进了人类物质文明发展不过火又给人类带来了破坏性伤害，多少家庭支离破碎，多少建筑财物灰飞烟灭。火灾是因为多种可燃气体和固体燃烧爆炸所造成，而烟雾报警器能够监测到这些燃烧时产生物质做出应答，实现报警。最近几年中国消防自动报警技术取得了很大进步，不过在各地实际利用当中我们所利用制度不尽相同，所以中国自动报警水平较国外水平低些。我认为存在部分问题：使用范围仅限于部分易发地域和高级小区；智能化还不到位像元器件不够灵敏，软件处理信息速度较慢，不能电话报警报警系统不健全算法无法计算出烟雾浓度、温度等等，有时候报警系统错报和漏报关键信息。另外中国是用铜芯绝缘导线个电缆将控制器和传感器连接在一起，而且还有接线限制存在成本高施工复杂，而且铜线怕高温发生火灾时对监测有影响。对于上面这多个比较显著问题，我认为烟雾报警技术必需加紧发展步伐，使用全新工艺和材料，加强软件支持让中国技术变愈加可靠、智能、灵活、系统、低误和无误。利用计算机技术将“119”报警中心和报警器经过协议连接起来，实现远程控制，对室内进行网络监控，这么信息共享会立即正确被搜集到报警中心，同意调配人员进行营救扑灭。使用灵敏传感器将火灾现场气体类别浓度、温度等模拟量经过AD转化实现数字化从而正确取得信息让消防人员做出正确快速有效扑灭和营救。设计开发不能局限于发展烟雾报警器还要发展其它类别能监控火灾报警器，这么才能愈加好保护人民安全和财产。
1.3课题研究目标和意义
伴随社会进步和发展，各个领域用火用电量急剧上升肯定造成火灾发生频率升高，让大家防不胜防，手足无措。尤其是居民区火灾居民遇灾情惊慌失措，逃离现场混乱妨碍消防员救援和扑灭工作，这么无形之中加大了工作难度。可见防火显得日益关键。据统计进去90年代中国由火灾造成财产损失增加至年均十几亿元，死亡人数也打到年均多人。数据统计表现出消防工作关键性。假如每个家庭里全部有个智能烟雾报警器和强化消防意识和拓展火灾逃生知识，那么悲剧就不会那么轻易上演了。尤其是大城市房屋建设如此密集，火灾发生率较高，灾情可能也比较严重，假如我们能够立即检测到房屋烟雾异常，是不是能够免去很多无妄之灾，而烟雾报警器就含有这么直观而又智能功效。可见烟雾报警器是防患火灾必不可少一部分。
1.4毕业设计基础内容
本设计关键研究利用stc89c52单片机、MQ-2烟雾传感器和DS18B20温度传感器组成各个模块设计达成烟雾检测并声光报警功效，完成基础内容以下：
1.利用烟雾和温度传感器监测周围环境烟雾浓度和温度改变
2.设置烟雾浓度和温度报警值，紧急报警和取消紧急报警按键
3.检测信息超出报警值，进行声光报警
4.继电器驱动风扇降温和GSM信息报警

第二章 系统总体方案设计
2.1系统总体功效介绍
通常将烟雾温度传感器、信号采集分析器、单片机、报警器等器件组成烟雾报警系统，烟雾温度传感器实时监测现场多种现象——特殊气体、实时浓度、温度大小等数据。依据原理图看出烟雾传感器检测特殊气体、实时浓度信号并经过转换器将模拟信号转变成数字信号，而温度传感器直接输出数字信号，这么单片机经过软件运行做出报警应答，实现声光报警和进行风扇降温、降水灭火等功效。系统功效原理框图图2.1所表示。
传感器
放大大电路
A
D
转
换

单

片

机
调整阀

LED状态指示灯

蜂鸣器
数码管字符显示
换气扇

图2.1 系统功效原理框图
2.2报警系统工作原理
整个报警系统由烟雾传感器将室内采集到气体种类浓度等信息经过放大电路转变成模拟信号，然后系统会自动经过AD转化电路将信号变成数字信号方便于单片机识别，而温度传感器直接输出数字量不需要转化。控制器依据信息运算和我们事先设置门限值比较，看是否已经达成危险浓度和温度，从而进行判定是否声光报警、风扇降温、降水灭火等应答。
在此次设计中出于对设计简单易操作基础要求，使用数码管显示目前浓度和温度直观表现出实时室内情况，并采取蜂鸣器和LED灯实现简单显著声光报警简单实用双重保障。这么话在比较聒噪慌乱环境中大家能够轻易发觉显著强光以防危险，使得报警系统愈加安全和全方面。还能够加上继电器控制风扇和喷水阀门来实现排烟降温和灭火，愈加智能是设计中还能够载入GSM模块实现信息或电话连线119，播报气体种类，浓度等关键讯息。
2.3烟雾传感器和单片机选择
2.3.1 烟雾传感器介绍和选择
烟雾传感器能够检测到室内气体类别和浓度，并这种模拟信号经过放大电路和AD转换电路转路能够变成单片机能够识别电信号，然后单片机进过软件运算得出信号强弱从而得悉气体在室内具体情况，各个报警器和继电器做出对应应答，达成了检测、报警、灭火自动控制要求，所以说烟雾传感器采集信息是整个报警系统第一步骤也是重中之重。那么传感器正确性、稳定性、灵敏性显得尤为关键，换句话说传感器也是必不可少关键器件，决定着本系统监测各个关键指标。
伴随现代技术不停提升，制造传感器技术逐步简单、密集度不停提升，烟雾传感器体积也日益减小，为传感器日常携带提供了方便。不过烟雾传感器通常工作得地方比较复杂，比如引发火灾烟雾种类众多，有时候可能是多个气体燃烧，火灾时工作环境温度不停升高也会影响监测性能。所以作为日常使用家用烟雾报警器必需要含有以下多个特点：
（1）能够单一检测一个烟雾具体参数，不收其它烟雾影响；
（2）对监测烟雾含有极广测量浓度范围和极高灵敏性；
（3）监测信息反应速度快，稳定性高；
（4）使用寿命较长，结构简单成本较低，易于量产和普及；
(5) 检测出二氧化碳、一氧化碳和部分易燃气体。
常见烟雾传感器种类：电解质、半导体、接触式、高分子、热传导、电化学，不过本设计报警器常常见于家庭、工厂等易燃场所，所以通常选择半导体和接触式传感器。而接触式常常暴露在外面因为氧化作用和杂志附着全部会极大影响传感器灵敏度，每多个月全部要修理维护，成本也就比较高了。和之相比半导体传感器不仅含有灵敏度高、响应快，而且使用简单、修理成本低。所以本设计选择了MQ-2半导体气体传感器，它含有探测范围广、极好灵敏度、极快应答速度、高于通常半导体传感器长寿命和稳定性、外接简单驱动电路就能安全工作，操作简单，而且适适用于液化气、丙烷、氢气、酒精和烟雾等易燃易爆气体，这些性能决定它对于工厂、车间、家庭烟雾渗漏监测很适用。
2.3.2 stc89c52单片机介绍
单片机是烟雾报警系统关键枢纽，在单片机各项功效控制中，必需要有快速计算数据，这么才能做出立即监控反应该时烟雾浓度和种类，产生对应应答。同时在满足运算速度和控制功效我们还要考虑到报警器量产化和工作环境复杂，就使得设计选择成本较低、体积较小、结构简单、稳定性和抗干扰性好。
在单片机学习和试验中了解到通常正常使用全部是STC系列和8051系列单片机，8051系列即使应用广泛、简单易懂、价格廉价不过运行速度缓慢、高消耗不适适用于工业制造行业。在stc系列单片机凭借低功耗、高效率、廉价、稳定性能霸占了中国单片机关键市场。本设计中选择了增强版51单片机stc89c52，含有较大区间可编程存放器，能够完美兼容8051系列多种指令代码，处理速率也是传统51单片机10倍左右。
Stc89c52是由宏晶科技企业推出一款加强版8051单片机，它强大抗骚扰、运算能力、低消耗特点令人撑舌。它关键结构组成部分有中央处理器、程序和数据存放器、8组I/O接口、定时器/计数器、看门狗和EEPROM、片内晶体振荡时钟电路等。另外它还有三种工作模式分别为：正常、掉电和空闲。
2.3.3 单片机引脚功效描述
单片机stc89c52引脚图图2.2所表示。

图2,2 单片机stc89c52引脚图
电源：
VCC：5V电源输入端；
VSS:和地连接。
I/O引脚：
P0：可作为8位双向接口，当它作为总线时相当于A0到A7低8位地址总线和D0到D7数据线，自带上啦电阻无需外接；
P1:正常8位双向接口；
P2:不仅正常8位双向接口，而且对应P1口时作为总线时可接收高位地址相当于A8到A15；
P3：除了作为平常双向接口，还有部分特殊功效比如串行输入输出口，定时器0、1外部输入还有外部中止0、1，有时候还拿它用于读写数据存放器选通信号。
时钟：
XTAL1：使用外部时钟时，可作为时钟发生电路输入端；片内振荡放大器输入端；
XTAL2;片内振荡放大器输出端。
控制线：
ALE/PROG:当单片机访问外部程序存放器时，输出锁存低8位地址信息。
PSEN:作为读片外程序存放器选通信号。
EA/VPP:和PSEN对应控制信号，决定了是否访问片外程序。
RST：复位端，两个机器周期高电平完成电路复位操作。
2.4 温度传感器选择
温度传感器基础上有三种：模拟集成温度传感器、控制器和智能温度传感器， 一开始决定采取模拟集成温度传感器LM135，AD741、AD590等。但这些传感器全部输出是模拟信号需要AD转换电路才能用单片机识别利用，增加软件编写难度和硬件电路搭建复杂性。而控制器比如LM56、AD22105即使不需要AD转换不过不受单片机控制和本设计不符合，最终就是智能温度传感器比如DS1722、DS1620、DS18B20等等，DS18B20直接输出数字信息，广范围承受电压和测温，和正常智能传感器愈加好是只需一条线即可实现和单片机双向通信，测量结果直接用数字显示很简练明了。异于一般温度传感器体积小、价格低、传输距离远、运算时间快等优点愈加符合家用烟雾报警器量产携带方便要求，而且多个类封装形式适适用于多种场所和领域，所以本系统采取DS18B20芯片。

第三章 系统硬件电路
3.1单片机最小系统
通常把利用最少元器件组成能够正常工作单片机系统称为单片机最小系统，其组成部分通常有单片机、内部晶振电路、RST电路和外接供电电路。单片机最小系统原理图图3.1所表示。

图3.1 单片机最小系统原理图
系统说明：
stc89c52正常工作电压为3-5V,所以正常接5V外电源电路即可。电路图3.1所表示，VCC接电源正极，VSS接地线，RST接上复位电路模块，而XTAL1和XTAL2连接内部时钟振荡电路。
3.1.1 复位电路
单片机复位电路图3.2所表示，其用途相当于各类电器重启功效，比如在使用电脑和手机忽然死机了就能够经过重启键钮让一切恢复原状，单片机也是一样道理。在运行单片机系统时，难免会会出现单片机运算失常，程序编译错误，这时候就需要复位键钮来重新运行单片机系统。从图3.2中不难看出复位电路关键由电容电阻串联而成，并利用了电容充放电电压不能突变特征，复位电路连接在RST引脚上，前面引脚功效介绍知道了RST引脚上只要出现两个机器周期或以上高电平就可复位。本设计中采取了两种方法复位一个是外部手动开关复位和开机复位两种。由图中RC元件数值我们能够算出电容充电时间为0.1S,单片机开启0.1S内时电容开始不停充电电压从零开始逐步增加，那么电阻两端电压是从5V开始减小，那么不难看出在这0.1S内RST引脚是处于高电平，所以开机会使单片机系统自动复位。另外一个就是手动开关复位了，当电容完全充满电时候，电阻两端电压为0即RST引脚为低电平，单片机正在正常工作。这时我们按下开关，电容相当于导线被短路了，处于放电过程电压不停减小这是电阻两端电压则变成高电压，所以RST引脚又处于高电平系统也随之复位。

图3.2 复位电路
3.1.2 晶振电路
单片机时钟振荡电路分为外部时钟振荡电路和内部时钟振荡电路，分别图3.3（a）、（b）所表示。图3.3（a）可知，当使用外部时钟时，XTAL1可作为时钟发生电路输入端，XTAL2不接线；图3.3（b）可知，当使用内部振荡电路时，XTAL1，2可分别作为片内振荡放大器输入输出端。每当出现一个机器周期，定时器工作计一个数，又因为12个振荡周期相当于一个机器周期，所以计数频率是振荡频率1/12。定时时间就是N个机器周期。本系统选择内部时钟振荡电路。

（a）外部时钟振荡电路 （b）内部时钟振荡电路
图3.3 时钟电路
3.1.3 电源选择
通常利用到单片机上外接电源有两种：USB接口和电池供电两种方法。首先选择了电池供电，然而电池选择也有分类比如5V蓄电池和用三节1.5V干电池组成电压为4.5V电源。蓄电池拥有稳定电压和电流，不过因为她体型过于粗笨和体积偏大，在本设计家用烟雾报警器结构简单特点相违反，所以放弃这种电池电源。然而干电池电池更换简单，携带方便而且在试用整个报警系统时，系统中各个元器件全部能有稳定足量电压正常工作，可见干电池作为外接电源是最适宜此次设计烟雾报警器。所以本设计选择外接干电池电源
电源接口图3.4所表示其中SW1是电源开关，D1电源信号灯，P1为干电池接口。
电池盒接口

图3.4 外接干电池电源电路图
3.2 烟雾检测AD采集电路
设计使用stc89c52单片机没有自带A/D转换功效，所以加上ADC0832和传感器串联，将采集到不一样气体不一样浓度经过AD转换器变成不一样电压值。MQ-2中六个引脚其中2和5是加热丝分别接电源和地，另外两对引脚用于信息取出分别接电源和地，烟雾检测浓度AD转换采集电路原理图图3.5所表示。在进行AD转化时必需要先将CS使能端置于低电平，单片机经过P3.3向CLK输入时钟脉冲，经过DI输入通道选择CH0通道转换，DO输出信号。
VCC
AD采集芯片
烟雾传感器

图3.5 烟雾检测浓度AD转换采集电路
3.3 数码管显示模块
本设计中数码管显示电路用是4位共阳数码管采取接三极管驱动，单片机P1口分别接数码管a，b，c，d，e，f，g，dp，第28管角（P2.7）、27管脚（P2.6）、26管脚（P2.5）、25管脚（P2.4)和三极管基极相连控制数码管灯开关，而数码管四个位选择管脚和三极管集电极相连。因为是共阳极数码管，当和基极相连P2口管脚时低电平时三级管导通，数码管亮。数码管驱动电路原理图图3.6所表示。

图3.6 数码管驱动电路原理图
3.4 声光报警控制电路设计
利用单片机P3.6引脚控制电路通断，当室内温度或烟雾浓度超出我们预设警戒值，那么和三极管基极相连P3.6是低电平，三级管导通，这时蜂鸣器发出声音警报和LED灯发光警报。声光报警电路图3.7所表示。
P3.6

GND
GND

图3.7 声光报警电路
3.5 按键控制电路
设计中利用独立按键设计控制电路，系统中设置了四个按键开关，每个开关对应着不一样功效，也对应着不一样输出管脚。按键控制电路原理图图3.8所表示,下面给出四个按键定义和功效：
（1）s5设置键：按下开关系统进入设置警戒值状态包含温度和烟雾浓度；
（2）s3加号按键：每按一次能够让烟雾浓度提升一个量级或温度提升一个度数；
（3）s4减号按键：每按一次能够让烟雾浓度降低一个量级或温度提升降低度数；
（4）s2紧急报警键：当系统有时候来不及反应，我们碰到了危急情况，按下紧急键就能实现即时报警。

P2.0
P2.1
P2.2
P2.333

图3.8 按键控制电路原理图
3.6 温度传感器（DS18B20）电路
3.6.1DS18B20简单介绍
数字温度传感器DS18B20结构简单只有三个VCC、VDD、DQ引脚，测量结果很简练明了数字显示，9到12位高正确度测量水准，还有一百多摄氏度测量区间，另外只需要单独一根I/O接口就能够和单片机形成通信。温度传感器电路图图3.9所表示。

图3.9 温度传感器电路
引脚说明：
DQ:数据传输接口；寄生供电电源工作方法电源线；
GND:地线；
VDD:外接电源供电方法电源线；寄生供电电源工作方法时必需接地。
3.6.2 DS18B20工作原理
此次设计温度测量系统时由stc89c52作为控制主机，DS18B20温度传感器是负责采集信息从机，经过AD转换电路数据在数码管上显示，单片机依据得出为温度大小做出多种应答。该传感器有两个温度系数，低温度系数中温度改变对晶振频率影响不大，能够产生稳定频率脉冲信号给计数器1，和之相反高温度系数晶振频率轻易受到温度影响，产生脉冲信号送给计数器2，传感器中温度寄存器中有一个预设值。每当低温度系数晶振发出一个脉冲信号，计数器1则减一直到预设值变成零为止，相反温度寄存器值加一，接着预设值会自动重新被载入到计数器1中，并开始重新计数，根据这种工作方法循环往复，计数器二中数字变成零食，温度寄存器停止自加，此时寄存器中数字就是室内立即温度大小。DS18B20测温原理框图图3.10所表示。

图3.10 DS18B20测温原理框图
3.6.3 DS18B20供电方法电路图
DS18B20有两种供电方法，分别为寄生电源供电方法和外接电源供电方法。
1.寄生电源供电方法：

图3.11 温度转换期间强上拉供电（寄生电源）
寄生电源供电方法电路图图3.11所表示。因为所需要温度测量数据必需要正确，而在温度转换期间，为了确保DS18B20测量正确接口就必需流通着足够稳定电流强度，仅仅靠一个4.7欧姆上拉电阻是远远不够，会造成极大误差。我们必需制造强上拉环境拥有足够电压产生电流，只需要将I/O接口和场效应管连上VCC就可切换到强上拉环境，同时VDD和GND端口要同时接地。
2. 外接电源供电方法：

图3.12 外接电源供电电路图
外接电源供电电路图图3.12所表示。外部供电工作方法下，传感器电源是从VDD引脚引入5V电压，就不会存在工作电压不够产生不稳定电流问题，温度测量良好正确度，不过有个小缺点就是GND引脚必需接地，不然传感器温度转换就不能是实现。本设计选择外部供电方法。

第四章 系统软件设计
4.1 系统主程序初始化步骤图
这部分主程序步骤关键为寄存器初值、I/O输入输出形式初始确定还有定时器初值实现中止所设计。首先初始换过程就是选定哪个定时器并设置它工作方法和定时时间，接下来就是响应中止程序，传感器搜集温度和气体浓度，最终关上蜂鸣器警报，将预先准备警戒值设置好返回中止在和所测数据比较单片机作出应答。主程序初始化步骤图图4.1所表示。

图4.1 主程序初始化步骤图
4.2 系统烟雾采集设计及步骤图
主程序步骤图所表示，因为设计中采取MQ-2烟雾传感器是半导体电阻式，立即通电时传感器没有进入工作状态不能立即工作，所以必需在系统开始之前要有一个预热传感器几分钟动作，烟雾传感器将测到烟雾浓度信息经过AD转换电路变成电信号，单片机stc89c52对电信号和预先设置警戒值比较，假如超出则实施报警子程序，假如没有则回到烟雾传感器采集模块中，另外程序中还包含温度传感器采集温度，并和烟雾浓度一起在数码管显示，按键子程序，LED灯显示程序，多种中止响应程序。主程序设计很智能完善，给用户简单保障体检。烟雾采集步骤图图4.2所表示。

图4.2 烟雾采集设计步骤图
4.3 报警子程序设计及步骤图
将立即采集到烟雾浓度和室内温度和预先设置警戒值相比较，假如没有超出则继续监控，若超出警戒值蜂鸣器发出声音报警，LED灯光报警，提醒大家做出紧抢救护工作，继电器控制风扇和喷水阀门也会打开，有效预防和解救火灾和爆炸事故发生，最大程度保障了大家生命和财产安全。不过为了预防信息错报漏报现象出现，设计编写子程序实现了对气体浓度和温度立即快速和反复测量，并采取了延时报警方法来检测出是哪里出了故障造成烟雾采集数据不正确，比如是烟雾自己泄露或是检测设备和储藏气体设备故障等等原因。报警子程序步骤图图4.3所表示。

图4.3 报警子程序步骤图
4.4 控制按键子程序设计及步骤图
因为按键设计中使用是轻触按键，因为按键有轻量弹性作用，按下和松开按键时候会出现轻微抖动现象，电压值也会伴随按键抖动也会出现不稳定颤动改变，设计按键程序处理抖动现象。控制按键子程序步骤图图4.4所表示。

图4.4 控制按键子程序步骤图

第五章 软硬件调试及结果分析
5.1软硬件调试：
①在KEIL中调试源程序
（1）打开KEIL软件，新建一个工程文件取名烟雾报警，不用加后缀。
（2）选择STC89C52芯片作为控制芯片
（3）在文件选项中新建一个空白文件，并输入源程序。
（4）检验原文件无误，点击另存为在刚刚建立工程文件中，假如是C语言编写，加后缀*.c，假如是汇编语言编写加后缀*.asm。
（5）在左面窗口中点击Add Files to ，选择刚才创建文件点击Add，完成了将源程序文件添加到已建立工程项目中操作。
（6）在工具选项中设置晶振频率，创建hex.文件，debug中选择仿真等
（7）最终编译链接，假如编译结果出现错误，那点击错误鼠标即可找到程序错误位置，重新修改程序检验无误保留编译链接。
②首先在Proteus绘制好设计电路原理图，将编译无误源程序载入原理图中单片机中进行仿真，看能否实现功效。
③制成万能板实物，实际操作按键检验功效标准。
硬件电路调试：
①先检验元器件是否损坏。
②对照电路原理图连接实物，连接成功以后按模块检验电路正确性，比如电源、二极管正负极；电源和地线是否短接，有没有虚焊等等。
③通电检验看是否有元器件因短路烧坏，假如有立即断掉电源换掉元器件；假如没有则用万用表测量每个模块每个元器件两端电压是否正确。
5.2调试中问题和处理方法：
（1）定义变量类型错误和定义变量位置不对，有变量甚至没有定义；
（2）常常会把字母O和数字0相混淆还有在编写程序时切换输入法时会造成部分标点符号改变比如句号和分号等等；
（3）有时候需要补充指定位置分号，比较看运气感觉；
（4）插入元器件将正负极靠太近；
（5）实物搭建时候一开始操作不熟练常常虚焊，烙铁温度过高造成焊盘烧焦。
5.3 结果分析
5.3.1 仿真电路及结果分析
仿真结果电路图图5.1所表示。

图5.1仿真结果电路图
警戒值预设：温度30摄氏度，烟雾等级4。
仿真结果：数码管显示温度32摄氏度，烟雾等级4，蜂鸣器报警LED灯亮。
5.3.2 实物电路及结果分析
此次设计智能家用烟雾报警器采取STC89C52单片机、MQ-2烟雾传感器、DS18B20温度传感器、ADC0832模数转换器、数码管、LED灯和蜂鸣器组成。设置了四个按键分别是加减键、紧急报警键和设置警戒值键，而且还有手动取消紧急报警功效。设计里设定测量范围在烟雾是0-9级，温度在0-99度，传感器将搜集到烟雾浓度和温度经过数模转换在数码管上显示，依据单片机程序运算只要有一个信息超出警戒值，蜂鸣器和LED立即声光报警。第一次按设置键进入温度设置，再按一次是烟雾浓度设置，再按一次是正常显示画面。假如发生紧急情况能够按下紧急报警键，要消除警报只需按下加减随便哪个键。实物结果图图5.2所表示。

图5.2 实物结果图
警戒值预设：烟雾浓度等级2，温度30摄氏度。
温度报警实物图图5.3所表示；
烟雾报警实物图图5.4所表示；
温度烟雾报警实物图图5.5所表示。

图5.3 温度报警实物图

图5.4烟雾报警实物图

图5.5 温度烟雾报警实物图
表5.6 浓度值设定和距离对报警影响数据表

表5.6展现烟雾报警结果是报警器处于在不一样浓度警戒值和距离情况下结果分析：本毕业设计进过反复试验操作和调试修改基础上能够实现一开始毕业设计基础内容，能够良好监测周围特殊和可燃气体，超出警戒值时声光报警。不过设计本身还是有很多缺点，最大问题就是在实际生活利用中传感器测试范围比较小，这就会影响预先报警速度，造成火势抵达比较危险程度时才能够报警，大家也可能错了最好撤离时间。

第六章 设计总结及心得体会
6.1 设计总结
即使本设计监测、转换、报警、灭火这些组成一个完善报警系统，完成了毕业设计中基础内容，整个报警器设计也是结构简单，体型轻巧，操作简易、功效全方面完全符合家用要求，不过缺点还是有，比如监测平方范围比较小、灭火力度不够、大型场所不适用等等。期望以后研究能过愈加深入，多方面多层次考虑设计；比如换取更大电源、风扇、喷水器，想措施提升烟雾传感器监测范围大小来增强系统灵敏度和安全性。
6.2 心得体会
最终临近毕业了，毕业设计总算完成了，在这拿到设计题目标多个月里自己艰苦努力也有了回报，有种说不出激动和喜悦，大学生涯最终一项工作也要宣告告终，和同学们相聚时光也极少。写这些话时难免有点伤感，天下无不散之宴席，仿佛再过几年大学欢乐时光。
毕业设计是对自己大学四年学习检测也是对自我设计能力实践。一开始拿到设计题目标时候一片茫然不知道怎样下手，平时考试成绩不错总认为自己学不错眼高手低，但大学四年学东西有点杂而且了解尚浅，不能融会贯通对设计一点帮助全部没有，根本没有突破点。不过在老师和有科创经验同学那里得到了帮助，她们帮我梳理了设计基础原理和各个模块，介绍部分书籍、原理图和源程序，自己课后也查找不少资料，在自我设计过程中有实在自己处理不了问题请教了老师，提升了自我学习和独立工作能力。整个毕业设计过程让我这个立即步入社会学生知道了“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”道理，
学习过程中要时刻