單片機煙霧傳感器課設(shè)

.-燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書題目： 煙霧傳感器學(xué)院（系）： 電氣工程學(xué)院年級專業(yè)： 13級儀表二班學(xué) 號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師： 張淑清教師職稱： 教授.-燕山大學(xué)課程設(shè)計（論文）任務(wù)書院（系）：電氣工程學(xué)院學(xué)號

學(xué)生姓名

基層教學(xué)單位：自動化儀表專業(yè)（班級） 自動化儀表2班設(shè)計煙霧傳感器題目設(shè)采用煙霧傳感器完成煙霧檢測，采集煙霧數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到電腦上計位機。精品文檔放心下載技術(shù)參數(shù)設(shè)1、熟悉煙霧傳感器的基本原理和操作方法。計2、熟悉USART的串行通信功能和使用方法。要3、掌握ADC的使用方法。求工設(shè)計的內(nèi)容滿足課程設(shè)計的教學(xué)目的與要求，設(shè)計題目的難度和工作作量適合學(xué)生的知識和能力狀況，工作量飽滿。謝謝閱讀量工作查閱資料進(jìn)行設(shè)計準(zhǔn)備、設(shè)計硬件電路、編制程序，編制程序、驗證計設(shè)計、撰寫任務(wù)書。謝謝閱讀劃參考 嵌入式STM32設(shè)計及應(yīng)用張淑清國防工業(yè)出版社感謝閱讀資料指導(dǎo)教師簽字 基層教學(xué)單位主任簽字說明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基層教學(xué)單位、系部各一份。2015年12月29日精品文檔放心下載.-燕山大學(xué)課程設(shè)計評審意見表指導(dǎo)教師評語：成績：指導(dǎo)教師：2015年12月29日答辯小組評語：成績：評閱人：2015年12月29日課程設(shè)計總成績：答辯小組成員簽字：2015年12月29日.-摘要隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，防火工作越來越重要，但是目前國內(nèi)的許多研發(fā)都側(cè)重于大型場所的火災(zāi)報警。因此，我們就有必要研制一種結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟實用的家庭煙霧報警器以適應(yīng)市場的需求?；诠┘彝ナ褂玫臒熿F報警器應(yīng)該具備的基本要求和功能，文章設(shè)計了一種比較適合的煙霧報警器。本設(shè)計以傳感器和單片機作為煙霧報警器設(shè)計的核心器件，配合其它器件即可實現(xiàn)聲光報警等功能。設(shè)計中單片機選用STM32作為控制器件，傳感器選用MQ-2型氣體傳感器實現(xiàn)對煙霧的檢測。煙霧報警器主要由煙霧信號采集及前置放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機控制電路、顯示電路、聲光報警電路，設(shè)計合理、簡單易懂、價格低廉，使單片機在煙霧報警系統(tǒng)的控制中得到充分應(yīng)用，具有一定的實用價值。論文主要針對煙霧報警系統(tǒng)中的各個組成部分及功能進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和說明，并對其主控電路和外圍設(shè)備電路之間的接口連接方式，以及系統(tǒng)軟件設(shè)計進(jìn)行了重點的分析和講解。感謝閱讀關(guān)鍵詞：煙霧報警器單片機傳感器.-目錄摘要1緒論 31.1概述 31.2設(shè)計煙霧報警器的目的及意義 42系統(tǒng)的方案設(shè)計 52.1傳感器的選型 52.2系統(tǒng)的主要功能 62.3系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作流程 63系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計 73.1單片機選型 73.2模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 93.3Syn6288語音合成模塊 103.4藍(lán)牙串口模塊 104系統(tǒng)軟件程序設(shè)計 114.1系統(tǒng)主程序設(shè)計 124.2系統(tǒng)流程圖 12結(jié)論 13參考文獻(xiàn) 14.-基于單片機的煙霧報警器設(shè)計一、緒論1.1概述單片機及煙霧傳感器是煙霧報警器系統(tǒng)的兩大核心。單片機好比一個橋梁，聯(lián)系著傳感器和報警電路設(shè)備。近幾年來，單片機已逐步深入應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各部門及人們生活的各個方面。各種類型的單片機也根據(jù)社會的需求而開發(fā)出來。單片機是器件級計算機系統(tǒng)，實際上它是一個微控制器或微處理器。由于它功能齊全，體積小，成本低，因此它可以應(yīng)用到所有電子系統(tǒng)中。同樣，它也可以廣泛應(yīng)用于報警技術(shù)領(lǐng)域，使各類報警裝置的功能更加完善，可靠性大大提高，以滿足社會發(fā)展的需要。而傳感器作為信息技術(shù)系統(tǒng)的“感官”器件，如果沒有“感官”感受信息，或者“感官”遲鈍，都難以形成高精度、高速度的控制系統(tǒng)。美國曾把二十世紀(jì)八十年代稱為傳感技術(shù)時代，日本更是把傳感技術(shù)列為十大技術(shù)之首。所以，根據(jù)報警器功能的需要，選擇合適、精確、經(jīng)濟的煙霧傳感器和單片機芯片是至關(guān)重要的。在本論文中的最主要的設(shè)計是選STM32單片機和MQ-2半導(dǎo)體氣體煙霧傳感器為核心器件。感謝閱讀STM32單片機，功能強大，可供許多高性價比的場合應(yīng)用，能夠靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。MQ-2半導(dǎo)體氣體煙霧傳感器在較寬的濃度范圍內(nèi)對可燃?xì)怏w有良好的靈敏度，壽命長，成本低，非常適用于家庭使用的氣體泄漏報警器。由這兩個核心器件設(shè)計而成的整個煙霧報警器系統(tǒng)可實現(xiàn)聲光報警、報警狀態(tài)字符顯示、換氣扇排煙和噴水滅火等煙霧報警器應(yīng)有的功能，是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價格低廉、智能化的煙霧報警器，具有一定的實用價值。精品文檔放心下載目前，現(xiàn)代建筑都會有選擇地安裝不同功能的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。因為火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是建筑物的神經(jīng)系統(tǒng)，它能夠感受、接收著發(fā)生火災(zāi)的早期信號并及時報警，發(fā)出警報同時告知用戶和周邊居民。它就像是一個個稱職的更夫，給居住、忙碌或是休息在家庭中的人們以極大的安全感。在火災(zāi)的早期階段，準(zhǔn)確的探測到火情并迅速報警，對于及時組織有序快速疏散、積極有效地控制火災(zāi)的蔓延、快速滅火和減少火災(zāi)對居住人感謝閱讀.-群的損失都具有重要的意義。1.2設(shè)計煙霧報警器的目的及意義隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，家庭火災(zāi)防不勝防，防火工作也就越來越重要。據(jù)美國消防學(xué)會統(tǒng)計，最近十多年中，安裝自動消防設(shè)施的建筑中發(fā)生火災(zāi)，消防設(shè)施的有效率高精品文檔放心下載96.1%，確實起到了保證建筑物消防安全的作用。這是因為火災(zāi)自動報警系統(tǒng)能夠及時將火災(zāi)跡象通知用戶及有關(guān)管理人員，以便他們準(zhǔn)備疏散或組織滅火，延長了建筑物可供疏散的時間并通過聯(lián)動系統(tǒng)啟動其他消防設(shè)施。所以，設(shè)計一種能夠在火災(zāi)剛剛發(fā)生時或者有可燃?xì)怏w堆積引起的火災(zāi)隱患時就能報警的報警器就能使人們能夠及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并及時采取有效措施，撲滅初期火災(zāi)，最大限度的減少或消除因火災(zāi)造成的生命危害和財產(chǎn)的損失，是人們同火災(zāi)做斗爭的有力工具。精品文檔放心下載目前我國火災(zāi)自動報警系統(tǒng)只被安裝在重要建筑上，而在美國、日本等發(fā)達(dá)國家，包括許多居民家庭都安裝了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。近幾年，國內(nèi)主要側(cè)重于大型場所的大型火災(zāi)報警系統(tǒng)的研發(fā)，而在居民住宅區(qū)等小型防火單位，卻需要安裝廉價實用的煙霧自動報警裝置。由于我國人口不斷的增長，土地也開始的稀缺，所以為了緩解城市用地的緊張，居住的樓層不斷加高，這不但便于集中供電、供熱、供氣，而且也可以集中控制和管理。但是，人們在享受這些現(xiàn)代設(shè)施帶來了便利的時候，卻也增加了火災(zāi)隱患。樓層多、人員密集，一旦發(fā)生火災(zāi)，疏散困難，容易造成經(jīng)濟和人員的損失。如果在家庭中沒有安裝火災(zāi)自動報警器，一旦在家庭中發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)容易由不被發(fā)現(xiàn)的早期火災(zāi)而演變成為更大、更嚴(yán)重的大型火災(zāi)。結(jié)果是由于一家的起火，而火勢不能得到有效控制，使得火勢迅速蔓延并很快出現(xiàn)大面積燃燒。這不僅使的用戶本身遭受重大的損失，還容易形成“火燒連營”的局面，給周邊家庭和場所造成無法估計的損失和嚴(yán)重的影響。據(jù)公安部消防局2011統(tǒng)計，近年來，我國每年發(fā)生家庭火災(zāi)5萬余起，死亡800余人，占火災(zāi)死亡人數(shù)的70%以上。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)新聞報道可知，英國每年發(fā)生50000起以上的嚴(yán)重家庭火災(zāi)，其中大部分火災(zāi)造成傷亡和重大的家庭財產(chǎn)損失，甚至連累左鄰右舍。由此可見：家庭防火同樣是現(xiàn)今社會的重要家庭安防問題，而且刻不容緩。家庭防火重在防感謝閱讀.-患于未然，因此，我們就有必要研制一種結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的煙霧自動報警器，以適精品文檔放心下載應(yīng)市場的需求。二、系統(tǒng)方案的設(shè)計2.1．傳感器的選型對于語音防火系統(tǒng)來說，傳感器的性能在整個系統(tǒng)的工作性能上有著舉足輕重的作謝謝閱讀用，因此傳感器的選型尤為重要，根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計要求，使用溫度傳感器，煙霧傳感謝謝閱讀器。設(shè)計中的這兩種傳感器均為模擬信號傳感器，通過放大整形電路與A/D轉(zhuǎn)換后作為精品文檔放心下載送入CPU處理的數(shù)據(jù)。本設(shè)計中的傳感器的性能有著如下要求：?煙霧檢測：0-5%英尺，誤差<=10%;?溫度檢測：0-200℃，誤差<=4%；這些性能指標(biāo)即設(shè)計中各傳感器的選型依據(jù)，其次在選型中也應(yīng)考慮到元件性價比精品文檔放心下載的因素，在滿足性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上可能提高元件性能。（1）溫度傳感器本設(shè)計使用Dallas18B20單線數(shù)字溫度計的特性如下:感謝閱讀?獨特的單線接口僅需一個端口引腳進(jìn)行通訊?簡單的多點分布應(yīng)用?無需外部器件?可通過數(shù)據(jù)線供電?零待機功耗?測溫范圍:-55~+125℃，以0.5℃遞增華氏器件感謝閱讀-67~+2570F，以0.90F遞增?溫度以9位數(shù)字量讀出?溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時間200ms（典型值）?用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置?報警搜索命令識別并標(biāo)志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件謝謝閱讀?應(yīng)用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費品、溫度計或任何熱感測系統(tǒng)謝謝閱讀.-由上述性能指標(biāo)可知該傳感器符合設(shè)計的性能要求，同時其體積小、溫感靈敏而且謝謝閱讀誤差小，適合防火系統(tǒng)的溫度測量。（2）煙霧傳感器本設(shè)計使用的煙霧傳感器為MQ-2煙霧傳感器，其特性如下：感謝閱讀1>MQ-2型傳感器對天然氣、液化石油氣等煙霧有很高的靈敏度，尤其對烷類煙霧更為敏感具有良好的抗干擾性，可準(zhǔn)確排除有刺激性非可燃性煙霧的干擾信息，例如酒精和煙霧等感謝閱讀2>MQ-2型傳感器具有良好的重復(fù)性和長期的穩(wěn)定性。初始穩(wěn)定，響應(yīng)時間短，長時間工作性能好精品文檔放心下載3>其檢測可燃?xì)怏w與煙霧的范圍是100-10000ppm感謝閱讀4>電路設(shè)計電壓范圍寬，24V以下均可；加熱電壓5±0.2V謝謝閱讀由上述性能指標(biāo)可知該傳感器符合設(shè)計性能要求，MQ-2傳感器的生產(chǎn)制作符合國家標(biāo)準(zhǔn)，體積小，便于安裝；穩(wěn)定性高；響應(yīng)時間短，適于防火系統(tǒng)中煙霧測量。精品文檔放心下載2.2.系統(tǒng)的主要功能本設(shè)計的語音防火系統(tǒng)具有以下幾個功能：1）火災(zāi)檢測：傳感器返回的數(shù)據(jù)經(jīng)過STM32判斷為火災(zāi)時，發(fā)出語音信號，并精品文檔放心下載顯示在顯示器上；2）語音播報：STM32根據(jù)傳感器返回的環(huán)境信息，發(fā)出語音提示大家安全撤離；感謝閱讀3）藍(lán)牙傳輸：STM32根據(jù)傳感器返回的環(huán)境信息，通過藍(lán)牙向救援人員發(fā)出信精品文檔放心下載號，減小損失；2.3.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作流程該語音防火系統(tǒng)由圖2-1中所示的幾個部分構(gòu)成。傳感器安裝于檢測現(xiàn)場，通過導(dǎo)線連接到主板傳感器驅(qū)動電路，傳感器返回的信號送到整形電路后轉(zhuǎn)換為0-5V的電平信號，由A/D轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送入STM32。謝謝閱讀系統(tǒng)的其他部分均安裝在主板上，STM32接收來自傳感器的數(shù)據(jù)后將數(shù)值顯示與液晶感謝閱讀.-屏，并且通過藍(lán)牙傳送給上位機，如果有火災(zāi)情況則將報警信號顯示，同時驅(qū)動語音模塊發(fā)出語音提示，并可以在需要的情況下啟動外部設(shè)備。謝謝閱讀圖2-1語音防火系統(tǒng)整體機構(gòu)圖三、語音防火系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計3.1.單片機選型單片機的類型為STM32f103ze76，其功能如下：謝謝閱讀·內(nèi)核：ARM32位的Cortex?-M3CPU感謝閱讀?最高72MHz工作頻率，在存儲器的0等待周期訪問時可達(dá)1.25DMips/MHz感謝閱讀?單周期乘法和硬件除法·存儲器?從256K至512K字節(jié)的閃存程序存儲器?高達(dá)64K字節(jié)的SRAM.-4個片選的靜態(tài)存儲器控制器。支持CF卡、SRAM、PSRAM、NOR和NAND存儲器并行LCD接口，兼容8080/6800模式感謝閱讀·時鐘、復(fù)位和電源管理2.0～3.6伏供電和I/O引腳上電/斷電復(fù)位(POR/PDR)、可編程電壓監(jiān)測器(PVD)精品文檔放心下載4～16MHz晶體振蕩器內(nèi)嵌經(jīng)出廠調(diào)校的8MHz的RC振蕩器內(nèi)嵌帶校準(zhǔn)的40kHz的RC振蕩器帶校準(zhǔn)功能的32kHzRTC振蕩器·低功耗睡眠、停機和待機模式VBAT為RTC和后備寄存器供電·3個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，1μs轉(zhuǎn)換時間(多達(dá)21個輸入通道)謝謝閱讀轉(zhuǎn)換范圍：0至3.6V三倍采樣和保持功能溫度傳感器·2通道12位D/A轉(zhuǎn)換器·DMA：12通道DMA控制器支持的外設(shè)：定時器、ADC、DAC、SDIO、I2S、SPI、I2C和USART感謝閱讀·調(diào)試模式串行單線調(diào)試(SWD)和JTAG接口Cortex-M3內(nèi)嵌跟蹤模塊(ETM).-·多達(dá)112個快速I/O端口?51/80/112個多功能雙向的I/O口，所有I/O口可以映像到16個外部中斷；幾乎所有端口均可容忍5V信號感謝閱讀·多達(dá)11個定時器多達(dá)4個16位定時器，每個定時器有多達(dá)4個用于輸入捕獲/輸出比較/PWM或脈沖計數(shù)的通道和增量編碼器輸入謝謝閱讀2個16位帶死區(qū)控制和緊急剎車，用于電機控制的PWM高級控制定時器謝謝閱讀2個看門狗定時器(獨立的和窗口型的)系統(tǒng)時間定時器：24位自減型計數(shù)器2個16位基本定時器用于驅(qū)動DAC·多達(dá)13個通信接口多達(dá)2個I2C接口(支持SMBus/PMBus)謝謝閱讀多達(dá)5個USART接口(支持ISO7816，LIN，IrDA接口和調(diào)制解調(diào)控制)謝謝閱讀多達(dá)3個SPI接口(18M位/秒)，2個可復(fù)用為I2S接口感謝閱讀CAN接口(2.0B主動)USB2.0全速接口SDIO接口·CRC計算單元，96位的芯片唯一代碼·ECOPACK?封裝3.2.模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計由上面的敘述可知，系統(tǒng)中的各個傳感器返回的信號均為模擬量，無法被STM32直接接收和處理，所以需要將這些信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，又因為各個傳感器的參考電壓并不完感謝閱讀.-全相同，因此不能簡單使用多通道A/D轉(zhuǎn)換芯片來統(tǒng)一處理，所以本設(shè)計中選擇A/D轉(zhuǎn)謝謝閱讀換轉(zhuǎn)