论文总字数：19806字

摘 要

近年来，火灾事故频发，预防火灾已成为我国社会生产生活的重要议题。通过安装火灾报警器，可以实时监控环境内的情况，降低发生火灾重大事故的风险。它24小时保持戒备，让用户能放心工作、生活。通过研究火灾报警器，能使人们在火灾初期及时知晓情况，将人员、财产损失降到最低。本文便设计了一种供室内环境使用且具备了基本功能的火灾报警器。

本设计以传感器和单片机作为火灾报警器设计的核心器件。设计中单片机选用AT89C51作为控制器件，传感器选用MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器实现烟雾的检测。火灾报警器主要由烟雾检测模块、A/D转换模块、按键控制模块、AT89C51单片机主控模块、显示电路模块及报警电路模块六大模块构成。论文首先对火灾报警器的总体设计和关键器件的选型进行了介绍，再详细对系统的硬件、软件设计进行了说明和分析，最后对系统进行了仿真和调试。仿真结果显示，火灾报警器的各项功能均已实现，具有一定的实用价值。

关键词：火灾报警器 AT89C51单片机 MQ-2烟雾传感器 仿真

Design of fire alarm based on single chip microcomputer

Abstract

In recent years, fire accidents occur frequently, and fire prevention has become an important topic in our social production and life. Through the installation of fire alarm, the situation in the environment can be monitored in real time to reduce the risk of major fire accidents. It keeps alert 24 hours, so that users can work and live at ease. By studying the fire alarm, we can make people know the situation in time in the early stage of fire and minimize the loss of people and property. In this paper, a fire alarm for indoor environment and with basic functions is designed.

In this design, the sensor and single-chip microcomputer are used as the core components of the fire alarm design. In the design, AT89C51 is selected as the control device, and mq-2 semiconductor combustible gas sensor is selected as the sensor to detect the smoke. The fire alarm mainly consists of six modules: smoke detection module, A/D conversion module, key control module, AT89C51 single chip microcomputer main control module, display circuit module and alarm circuit module. Firstly, the paper introduces the overall design of the fire alarm and the selection of key components, then explains and analyzes the hardware and software design of the system in detail, and finally simulates and debugs the system. The simulation results show that all the functions of the fire alarm have been realized and have certain practical value.

Key Words:Fire alarm; AT89C51 single chip;MQ-2 smoke sensor;Simulation

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题的研究背景 1

1.2 课题的研究意义及目的 1

1.3 烟雾报警器的国内外现状 2

1.4 烟雾报警器的发展趋势 2

1.5 课题研究的主要内容 3

1.6 论文的结构安排 3

第二章 火灾报警器的总体设计 5

2.1 总体设计介绍 5

2.2 烟雾检测传感器选型 6

2.2.1 烟雾传感器的分类 6

2.2.2 MQ-2半导体气体烟雾传感器 6

2.3 单片机选型 7

第三章 系统的硬件设计 10

3.1 总体电路 10

3.2 单片机最小系统 11

3.3 烟雾检测电路的设计 12

3.4 显示模块设计 14

3.5 声光报警电路设计 14

3.5.1 蜂鸣器报警 15

3.5.2 光控报警 15

3.6 按键控制电路 16

第四章 系统的软件设计 17

4.1 系统主程序设计 17

4.2 A/D转换子程序设计 19

4.3 按键子程序设计 22

4.4 报警子程序设计 25

第五章 系统的调试与仿真 27

5.1 仿真软件环境的介绍和配置 27

5.1.1 软件工具介绍 27

5.1.2 Keil软件环境的配置 27

5.1.3 Proteus环境配置 28

5.2 仿真演示 29

5.2.1 系统整体仿真情况演示 29

5.2.2 烟雾报警 30

5.2.3 按键设定仿真 30

第六章 总结与展望 33

6.1 总结 33

6.2 展望 33

参考文献 35

致 谢 37

绪论

课题的研究背景

火灾是一种危害性极大的灾害，在电视上也常见一些因为各类火灾不能得到及时控制而引发的惨痛后果，如四川凉山，连续两年同一季节爆发森林大火，不少消防战士在灭火过程中牺牲，经济财产损失更是不计其数。而国外近两年来也爆发了多场森林大火，比如去年美国加州的森林大火、今年年初澳洲的森林大火，火情持续了几个月才见好转。不仅付出了大量的人力、财力、物力，持续燃烧产生的大量二氧化碳、一氧化碳等物质也对全球气候环境产生了不可逆的破坏。除了野外森林，乡村住房、城市里的高楼大厦都有可能发生火灾，造成严重的环境破坏、损失大量财产，甚至会有人员牺牲。火灾在全球范围内所发生的频率也是居高不下。所以，人们也从未停止过对如何预防火灾、及早发现火灾和快速控制火灾的研究。

众所周知，往往各类火灾在正常情况下，会伴随着烟雾、温度、光照、气味信号的产生。基于这些现象，主流的火灾报警器都是利用不同的传感器检测不同的气体浓度、烟雾颗粒浓度、温度等环境的变化来及早检测发现火情。并且有些特殊环境下，不仅可以检测火情，还可以检测各类可燃性气体的泄漏。

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