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1、基于单片机的火灾报警器设计毕业论文 大学本科生毕业设计 基于单片机的火灾报警器设计Design of Fire Alarm System Based on Single-Chip Microcomputer 毕业论文（设计）原创性声明 本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：日期： 毕业论文（设计）授权使用说明 本论文（设计）作者完全了解*学院有关保留、使用毕业论文（设计
2、）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名：指导教师签名： 日期：日期： 注意事项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明 3）中文摘要（300字左右）、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设
3、计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。 3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。 4.文字、图表要求： 1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上 5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设计（论文） 2）附
4、件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订 3）其它 摘要 火灾是指在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。所以说人类使用火的历史与同火灾作斗争的历史是相伴相生的，人们在用火的同时，不断总结火灾发生的规律，尽可能地减少火灾及其对人类造成的危害。 随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。作为和谐社会的一个重要组成部分和发展方向，家庭CO安全检测、煤矿瓦斯安全检测等
5、可燃气体监测技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 无线传输技术做为二十一世纪传输技术的典型代表，其低功耗、高稳定性、低成本正成为一个重要的传输工具受到了广泛的应用。基于上述原因结合实际情况，以ATmegal-16单片机为核心，采用无线传输模块、传感器检测模块、显示模块和报警模块制作出了一种火灾报警器。本作品实时监测精度高，稳定性好，低功耗工作等优点，主要应用于家庭，也可引用于工厂、矿井等各种场合。 关键词：传感器；Atmegal-16；无线传输；报警器 ABSTRACT Fire is defined as b
6、urning out of control in time and space caused by disasters. In all sorts of disaster, fire is one of the most often and most widely disaster to public safety and social development. Humans can use and control on fire, is an important symbol of civilization progress. So the history of using fire lin
7、ks with that of fighting with fire, when people use fire, they always summarize unceasingly the rule of fire, as far as possible to reduce fire and the damage to human. With the arrival of the information age, as a means of obtaining information - sensor technology, has gotten significant progress,
8、its application field is more and more widely, the demand is higher and higher. As an important part of the harmonious society and the direction of development, family CO safety testing, coal gas safety testing and other flammable gas monitoring technology has become one of the important symbols of
9、measuring a national science and technology development level. For this, understanding and mastering the basic structure of sensor, working principle and characteristic is very important. For the typical representative of the twenty-first century transmission technology transmission is wireless tran
10、smission technology, high stability, low cost is becoming an important transmission tool, has been widely applied. Based on the above reason and combining theory with practice, considering ATmegal-16 microcontroller as the core, and applying wireless transmission module, sensor module, display modul
11、e and alarm module to make a fire alarm. This work has good points of high precision of real-time monitoring, good stability, low power work in etc, mainly can be used in family, also be cited in factories, mines etc . Keywords:sensors；Atmegal 16；wireless transmission；alarm 目录 1 绪论 (1) 1.1概述 (1) 1.2
12、 火灾报警器技术现状及发展趋势 (1) 1.3毕业设计任务及要求 (2) 2 火灾报警器总体设计 (4) 2.1 火灾报警器组成 (4) 2.2 火灾报警器工作原理 (5) 3 烟雾传感器选型及烟雾检测电路设计 (6) 3.1 烟雾传感器的选型 (6) 3.2 MQ-2传感器 (7) 3.3 基于MQ-2的可燃气体检测电路设计 (9) 4 温度检测电路设计 (10) 4.1 温度传感器选型 (10) 4.2 DS18B20温度传感器 (11) 4.2 基于DS18B20的温度检测电路设计 (13) 5 报警显示电路设计 (14) 5.1 报警电路设计 (14) 5.2显示电路设计 (14) 6
13、 数据通信模块 (16) 6.1数据通信模块选型 (16) 6.2 NRF24L01工作原理 (16) 7 软件流程图及软件设计 (18) 7.1系统软件流程图 (18) 7.2软件程序设计 (19) 8 系统调试与改进 (19) 结论 (23) 参考文献 (24) 附录1 (26) 附录2 (27) 附录3 (28) 致谢 (56) 1 绪论 1.1概述 近年来，全国可燃气体泄漏事故频繁发生，造成了巨大的人员伤亡和物力损失，随着现代家庭用火、用电量的增加，家庭火灾发生的频率越来越高。家庭火灾一旦发生，很容易出现扑救不及时、灭火器材缺乏及在场人惊慌失措、逃生迟缓等不利因素，最终导致重大生命财产
14、损失。探讨家庭火灾的特点及防火对策，针对多起气体泄漏事故的分析，排除监测系统老化等因素外，气体泄漏监测系统精度不高、响应慢、稳定性能不好都是事故发生造成损失的重要原因。 无线传感器网络是由大量体积较小、能源受限，具有一定计算、存储和无线通讯能力的传感器节点组成的网络，其综合了传感器、嵌入式、无线网络、分布式信息处理等技术。 NRF24L01无线模块是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据传输速率、低成本的单向无线通信技术，主要适合于自动控制和远程控制等领域，可以嵌入各种设备中。 整个火灾报警器报警系统由电源模块、可燃气体检测模块、温度检测模块、数据通信模块、报警显示模块五个模块组成。通过有线传感
15、器网络实现数据的聚集传输，通过无线传感器网络实现采样数据的传输。该系统由多个终端节点 (无线传感器)与汇集节点决定检测区域的范围，各终端节点监测数据通过自组织的多跳路由网络传送至网关节点并将接收的数据进行初步处理，然后通过单片机处理（或者串行通信接口-有线网络，传送至监测预警终端服务器）由它来对接收到的数据进行分析和报警处理。 单片机已广泛地应用于军事、工业、家用电器、智能玩具、便携式智能仪表和机器人制作等领域。产品功能、精度和质量大幅度提升，且电路简单，故障率低，可靠性高，成本低廉。 基于上述原因，根据要求制作出了一套高精度、高效率、低功耗的气体泄漏监测报警系统。本气体监测报警系统运用无线传
16、输技术，具有低功耗、低成本的优势，主要应用于家庭，也可引用于工厂、矿井等各种场合。 1.2 火灾报警器技术现状及发展趋势 消防报警产品是一个系列产品，包括火灾探测设备、信息传输设备、报警分析 控制器、消防控制联动。是物理传感技术、自动控制、计算机技术、数据传输和管理、智能楼宇等技术的综合集成，属于高新技术。依托中国多年的基本建设的发展， 这个行业也得到发展，具备了和国外知名企业抗衡的能力。在目前中国许多冠名以高新技术的行业中，中国企业大多做的是下游的制造和服务，分取极少一部分的利润，象消防报警产品那样又拥有自我知识产权，又拥有大量市场的行业其实是很少的。 在消防报警产品的技术含量上，国内产品和
17、国外产品差距不是很大，许多指标已经超越，存在的问题是：类似于国外消防报警产品的大批量规模化的生产才刚起步，有待于积累经验和技术；也因此在产品一致性和长期稳定性上有一些差距；国内正在形成权重的大型企业和集团，这样可以带领国内的各家企业去冲击海外市场，并最终占领海外的消防报警市场。 二十多年前，中国的消防报警产品刚刚起步，无论产品技术含量、产品系列完整性、使用性，还是社会影响程度都是相当低的。国外的产品和品牌一统天下，占领中国的大部分市场。由于中国的建设正在飞速发展，市场大的惊人，难道这由中国发展带来的成果只能由外国企业来瓜分？可幸的是中国企业抓住了机遇，顶住了挑战，先是一批国家的科研院所，后是一
18、批国营企业、民营企业，业内也吸引和凝聚一大批国内的技术和管理精英，花了十多年时间，通过几次产品更新换代，就使自己的产品紧紧跟上了国际水平，并且夺回了大部分国内市场，使得现在大多国外产品只有招架之功，这是典型的自力更生，走自己的路。当然目前而言，我们基本占据的是国内市场，对外还刚启动。中国企业正虎视眈眈，准备进军海外市场。 1.3毕业设计任务及要求 一、主要内容 采用较为熟悉且实用的Atmegal-16单片机和温度传感器、烟雾传感器、无线传输模块，设计一种火灾报警器。按照功能和技术指标要求，采取“自顶向下”的方式开展设计工作：1)拟定总体设计方案（硬件、软件）。2)单元电路和软件功能模块设计。3
19、）单元电路和软件功能模试验调试。4）整体试验调试、功能和技术指标检验。 二、主要功能和设计要求 1、温度检测范围：-50100，检测精度：1。 2、烟雾传感器检测范围及灵敏度：达到消防报警有关标准要求 3、温度传感器检测范围及灵敏度：达到消防报警有关标准要求 4、报警方式：声音报警，显示报警状态。 三、文献资料收集 1、温度传感器、烟雾传感器、无线传输资料； 2、火灾报警相关标准； 3、所选单片机硬件和软件设计资料； 4、相关器件数据手册（含应用实例）等。 2 火灾报警器总体设计 2.1 火灾报警器组成 火灾报警器总体方案设计思想： 此次设计是针对于单片机原理及其应用展开的。其中包含了我们大学
20、五年中所学到的相关知识，运用我们所学的电子技术、计算机技术、传感器技术、单片机技术去设计基于单片机的火灾报警器。整个火灾报警器报警系统由电源模块、可燃气体检测模块、温度检测模块、数据通信模块、报警显示模块五个模块组成。通过无线传输来实现数据发送与接收，由烟雾传感器MQ-2检测可燃气体或烟雾浓度，当达到浓度范围之内，由无线传输模块把单片机主机的数据传给接收部分由单片机从机处理，并且发出报警及显示地址。我们把温度作为辅助报警条件，当监测温度达到预设温度时即发生报警。 根据方案的设计思想，我们从中就可以得到了火灾报警系统的总体框图如图2-1所示。 图2-1火灾报警系统的总体框图 1、电源模块：供给火灾报警器的各个模块电路提供直流稳压电源（+5V，0V）。 2、可燃气体检测模块：由MQ-2可燃气体检测传感器组成的可燃气体检测电路，对液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等进行检测。 3、温度检测模块：对给定环境进行温度测量。