基于AT89S52单片机的火灾自动报警器设计.doc

毕业论文（设计）题 目 基于AT89S52单片机的火灾自动报警器设计 院 系 自动控制系 专 业 电气工程与自动化 学生姓名 学 号 指导教师 职 称 教 授 二Ｏ一三 年 六 月 一 日目 录摘要 11绪论 11.1火灾报警器的意义 11.2火灾报警器的发展历史 21.3中国的火灾报警器 22火灾报警器的整体设计 22.1本设计的目标 22.2火灾报警器的类型 23主要硬件设计 43.1主要组成部分 43.2单片机 53.2.1单片机最小系统电路 63.3 A/D转换器 73.4烟雾传感器 83.6 LED数码管 103.6报警器 124软件设计 134.1主程序流程图 134.2 KEIL 145实物制作展示 155.1实物制作注意事项 155.2实物效果图 156总结 16参考文献 17ABSTRACT 18谢辞 19附录 20附录一 proteus仿真 20附录二 源程序 21基于AT89S52单片机的火灾自动报警器设计摘要：为了尽早的发现火灾，减少火灾中的财产和生命损失。

本文设计了一种火灾自动报警器在温度传感器DS18B20感应到温度异常升高或者烟雾传感器MQ-2感应到烟雾的变化时，将采集的数据交予单片机AT89S52处理，单片机会对数据进行判断，如果认为发生了火灾，报警器便发出警报，并显示温度和烟雾浓度相比只有单一传感器的火灾报警器该系统最大的优点便是可靠性高,大大降低了火灾错报和漏报的几率而且MQ-2烟雾传感器不仅可以探测到火灾发生时的烟雾，还能探测到一氧化碳、氢气、液化气、甲烷、丙烷等易燃易爆气体，在火灾还未发生时就及时报警，防患于未然该系统具有结构简单、灵敏度高、抗干扰能力强、性能稳定和价格低廉等优点关键词：火灾报警；单片机；烟雾传感器；温度传感器1绪论1.1火灾报警器的意义自从人类懂得使用火以来，火便成了人们生活中不可缺少的一部分，它带给了人们温暖和光明，但它也给人们带来了无数的灾难据公安部公布的《全国火灾情况分析》介绍：仅在2011一年间，全国火灾造成的直接财产损失高达20.6亿元，财产损失还是次要，更让人伤心的是因火灾逝去的1108条生命表1 全国火灾24小时分布情况时间年份2010年2011年00~0216316502~0418419304~0614312606~08869608~10736910~12705012~14455314~161036816~18664318~20545120~22844522~24134149通过表1我们可以发现每天的22时至6时是火灾死亡人数最多的，在2010年该时段共发生火灾32549起，造成624人死亡，虽然起数只占总火灾起数的24.6%，但死亡人数占到全年火灾死亡总人数的51.8%。

同样2011年间该时段共发生火灾30128起，只占了全年火灾总数的24%，但是这些火灾却造成633人死亡，占全年因火灾死亡人数总数的57.1%；全年87起较大规模以上火灾中，有60起发生在这一时间段，占全部大规模火灾总数的69%产生这种情况的原因是在夜间人们生活活动的减少，所以火灾起数不高，但夜间人们防范措施不到位，火灾容易发展成大火灾，造成重大人员损失火灾报警器正是为了弥补人力的缺失，为了尽早发现火灾才诞生的　　　　　　　　　　1.2火灾报警器的发展历史在中国古代城市建有很多很高的望楼，除了防范战争，还起着防范火灾的作用人们站在望楼里观察整个城市，观察到火灾便发出警报，这就是最早的火灾报警系统随着现代科技发展，这种人工原始的方法被各种高科技消防报警装置取代，高科技消防报警装置的诞生大大解放了人力1852年世界第一台火灾报警系统出现在美国；1874年英国安装了世界第一台用于城镇火灾报警的装置；1890年英国人研制出了感温式火灾报警器；20世纪20年代，人们掌握了升温速率原理，借此发明了差温型火灾报警器；20世纪50－70年代，随着离子烟雾传感器的发明，出现了感烟火灾报警器1.3中国的火灾报警器中国的消防报警产品是接近90年代才起步，落后外国好多年。

当时中国市场上都是国外的大品牌，但是中国企业没有放弃，抓住了机遇，在技术上不断改革创新，技术上达到了世界领先，现在国内市场上大部分产品都是中国制造，并且走出国门，进军海外根调查显示，美国93%的家庭装有火灾报警器，而我国只有在一些新建的，人口密集的公共场所才安装了火灾报警器，家庭安装的更是少有根据我国庞大的人口基数，可以预见我国在火灾报警器上有着多么大的市场，这充分说明了我国市场前景的广阔2火灾报警器的整体设计2.1本设计的目标本设计的目标是当检测到的环境温度超过设定的报警温度时，蜂鸣器会发声报警火灾发生时除了周围环境温度会升高，还会产生烟雾，本设计中的烟雾传感器检测到燃烧释放的烟雾时，将信号传送进A/D转换器进行处理模数转化再把转换好的信号送到单片机进行处理当检测到烟雾浓度超标时，蜂鸣器也会进行报警，烟雾和温度的报警值都是可以设置的此外，本设计还设计了手动报警按键，可以在因各种原因无法自动报警时可以手动报警2.2火灾报警器的类型根据报警器所使用的传感器种类不同，火灾报警器可以分为以下四种类型：（1）感温型火灾报警器由于火灾发生时燃烧会产生大量的热量，使得周围温度快速的变高温度传感器将周围环境温度的变化转换成电信号，处理器通过判断电信号的大小来判断是否发生了火灾，如果发生了火灾就会报警。

一般分为定温型（温度达到一定值报警）和温差型（升温幅度达到一定值报警）一般来说定温型容易受到外界其他因素的干扰，温差型相对抗干扰能力比较强2） 感烟型火灾报警器火灾早期，物质燃烧刚刚开始，这个时期被称为阴燃阶段一般来说这个阶段还没有明火或者火焰很小，燃烧物质接触的空气不足，氧气不足的燃烧会导致燃烧不完全，未燃尽的物质会产生大量烟雾烟雾式火灾报警器可以将空气中的烟雾转换成可用的电信号，判断电信号就能判断是否着火，并发出报警根据烟雾传感器的不同一般可分为光电感烟型、离子感烟型和激光感烟型等3） 感光型火灾报警器火灾发生时火焰燃烧除了产生热量和烟雾以外还会产生光，感光型火灾报警器将环境中光的模拟量转换成电信号，进而判断是否发生火灾，根据传感器的不同分为紫外线报警器（对短波敏感）和红外线报警器（对长波敏感）但是因为光传感器容易受到外界光源的影响，一般来说可靠性比较差4） 复合型火灾报警器单一传感器火灾报警器容易受到各种影响产生误报，可靠性差为了提高可靠性，人们将多种传感器集中到一个火灾报警器上，这就是复合型火灾报警器复合型火灾报警器有很多种，将前面的三种报警器中的任意两种组合甚至全部组合一起便是复合型火灾报警器，大大提高了可靠性。

可见，复合型火灾报警器要优于单一的火灾报警器，因此本文设计了一种复合型火灾报警器根据火灾时现象的不同，可以将火灾分为起初、阴燃、全燃、熄灭等普通可燃物在燃烧时的过程首先是产生燃烧气体，然后放出烟雾，进入阴燃，在氧气充足的条件下才能全燃，产生火焰，火焰发出可见光和不可见光，并向周围散发大量的热，环境温度随之升高在起火过程中，起初和阴燃两个阶段所占的时间比较长，虽然产生大量的烟雾，但危害和造成的损失也相对较小，因为没有大的明火，所以环境温度较低，温度传感器无法感应，但是产生的大量的烟雾却会向上飘，堆积在天花板上，这时若是使用安装在天花板上的烟雾传感器，就可以及时发现火灾，将火灾损失控制在最小而一些情况下的燃烧并不会产生烟雾或很少有烟雾，比如氢气燃烧，这时就需要温度传感器来进行探测所以本文设计了一种烟雾温度复合型火灾报警器起火过程曲线如图2-1所示图2-1火灾过程中温度和烟雾曲线3主要硬件设计硬件设计使用的工具是proteus，proteus是目前使用最多的最好的单片机仿真软件本设计作为一个典型的单片机设计，首先也是必要的就是做出仿真，仿真做好才能调试软件，并且制作实物图3-1 Proteus界面图3.1主要组成部分本设计的火灾报警器由火灾探测部分（温度和烟雾传感器）、报警控制器（单片机）、报警和显示部分（数码管、蜂鸣器等）组成，也就是一个系统的输入部分、处理部分、输出部分。

火灾探测部分通过对火灾发出的气体烟雾和温度的探测，将探测到的信号转化成数字信号传递给控制器也就是单片机单片机将接收到信号后经分析处理后判断是否发出报警信号，并在屏幕上显示当前温度和烟雾浓度如果判断有火灾，蜂鸣器将在单片机的指挥下发出警报声警示火灾的发生图3-2主要结构图3.2单片机 本设计使用的是AT89S52单片机，AT89系列单片机是ATMEL公司以Intel的8051为核心加以改进，结合自身优势构造而成的对于8051来说，AT89系列单片机具有以下几个优点：和8051系列指令、管脚完全兼容，因为它们采用的是一样的内核；含有Flash存储器，这种存储器可以使用户很方便的用电的方式瞬间擦写程序，这使开发设备的要求降低，开发时间缩短并且可以随意进行程序的擦写，AT89S52单片机含有8KB的Flash，擦写次数不小于1000次；采用静态时钟方式，这种方式可以节省电能；综上所述AT89系列单片机具有其独特的优点，这也是广大用户选择它的主要原因引脚图如3-3所示图3-3 AT89S52引脚图（1）Vcc和GND——电源端和接地端2）P0口有两种功能，第一种功能用作通用Ｉ/Ｏ口，用做通用Ｉ/Ｏ口时，因为P0口是开漏级，这时必须外接上拉电阻；当用做输入时每个端口首先要置1，作为输出时不用置1。

第二种功能P0口用作访问片外数据或程序存储器时的低8位地址/数据总线的复用口，因为P0口内含上拉电阻，所以无需外接上拉电阻P0口每个引脚可驱动8个TTL负载（晶体管-晶体管逻辑电路），其他引脚只能驱动4个TTL负载3）P1口只有一种功能那就是用做通用Ｉ/Ｏ口，没有第二种功能因为其内部已经接有上拉电阻，所以P1口不需要外接上拉电阻当用做输入时，每个端口首先要置1P1.0和P1.1引脚也可以用做定时器2的触发器输入（P1.1/T2EX）和外部计数输入（P1.0/T2)4）P2口也有两种功能第一种就是P2口作为通用Ｉ/Ｏ口使用，不需要外接上拉电阻；第二种就是作为地址线使用，这种情况只有当系统有外部扩展存储器或者Ｉ/Ｏ接口时才会发生，这种时候P2口用作地址高8位信号线5）P3口比较特殊，除了同样用来做通用Ｉ/Ｏ口使用外，每个引脚都具有自己的第二功能（复用功能）当这些引脚使用第二功能时，就不能再把它当作通用Ｉ/Ｏ口使用，而其他的引脚不会受到影响，仍然可以作为通用Ｉ/Ｏ口使用P3口作为通用Ｉ/Ｏ口使用时，与P1口相类似，无需外接上拉电阻P3引脚的复用功能具体如表2所示表2 P3端口引脚与复用功能表（6）RST是复位输入端。

当系统处于运行状态时我们有时候会需要系统回到开始的时候，这个时候向RST引脚输入一段。