智能火災(zāi)檢測(cè)

PAGEPAGE16PAGEPAGE17前言火災(zāi)的發(fā)生是目前為止最不可控的災(zāi)害之一。由于物體燃燒所引發(fā)的災(zāi)害稱為火災(zāi)。無法對(duì)它進(jìn)行控制，但它對(duì)人們的財(cái)產(chǎn)安全和自身安全都造成了巨大威脅。因此我們始終沒有停止對(duì)火災(zāi)的研究。一直以來，火災(zāi)都是各個(gè)地區(qū)最具有破壞性的災(zāi)害之一。但是伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，人們的需求也越來越高，越來越多的家用電器也相繼走入了我們的生活，各類交通工具的碳排放量也急劇能加，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展確實(shí)豐富了我們的生活，方便了我們出行的同時(shí)火災(zāi)隱患也逐漸加大，火災(zāi)發(fā)生頻率也在逐年增高。 因此為了減輕火災(zāi)事故的發(fā)生，人們一直以來都在對(duì)它進(jìn)行深究。怎樣才能避免或者將損失降至到最低。所以人們也一直在采取一些手段和措施來降低火災(zāi)的發(fā)生。但直到今天為止，人們還不能從根本上解決火災(zāi)發(fā)生問題?；馂?zāi)發(fā)生后，人們對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)都采取了很多措施，也算有不錯(cuò)的功效，但還是不夠完善。事到如今還沒有任何一種措施或方法可以避免火災(zāi)的發(fā)生，現(xiàn)在只能靠一些措施來降低火災(zāi)發(fā)生率?；馂?zāi)的發(fā)生勢(shì)必會(huì)對(duì)我們自身安全和財(cái)產(chǎn)安全造成一定威脅，也會(huì)給給國(guó)家?guī)順O大損失。因此，我們不得不對(duì)火災(zāi)這種天災(zāi)加強(qiáng)防范意識(shí)。如今，隨著火災(zāi)的頻頻發(fā)生，人們?cè)趹?yīng)對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，也開始變得相對(duì)冷靜，處事不驚，對(duì)火災(zāi)防范意識(shí)也在不斷進(jìn)步，也學(xué)會(huì)很多科學(xué)滅火方法和技巧。說明我們?nèi)祟愒诮?jīng)歷困難的同時(shí)也在不斷成長(zhǎng)。為了應(yīng)對(duì)火災(zāi)，我們只能提前做好預(yù)防準(zhǔn)備。只有提前預(yù)防才會(huì)最大可能性的來減輕火災(zāi)發(fā)生所帶來的巨大損失。所以針對(duì)以上情況，我設(shè)計(jì)了這款智能火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)通過對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，使人們提前預(yù)警，盡最大可能性的來減輕火災(zāi)帶來的巨大損失。一般發(fā)生火災(zāi)時(shí)溫度就會(huì)發(fā)生變化、煙霧濃度也會(huì)變化，系統(tǒng)會(huì)通過檢測(cè)并且將該信號(hào)輸出給系統(tǒng)來說明該環(huán)境是否有火災(zāi)發(fā)生。該設(shè)計(jì)主要檢測(cè)在環(huán)境中的溫度值和室內(nèi)煙霧濃度值，然后利用單片機(jī)STC89C51系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)負(fù)載，然后通過顯示模塊顯示出該環(huán)境溫度值和室內(nèi)煙霧濃度值，一旦檢測(cè)出室內(nèi)溫度值與煙霧濃度值超過預(yù)設(shè)值，系統(tǒng)便發(fā)出報(bào)警信號(hào)對(duì)人們作出警示，則說明該環(huán)境有火災(zāi)發(fā)生，人們就能第一時(shí)間了解火情并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采取措施，從而控制火情的蔓延。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用的是單片機(jī)處理器，性價(jià)比較高并且成本低廉。該設(shè)計(jì)還具有功耗低且可靠性高的特點(diǎn)。因此這款智能火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)可運(yùn)用在家庭、工廠、醫(yī)院等場(chǎng)所，并可以有效地降低該區(qū)域火災(zāi)的發(fā)生，可以有效降低火災(zāi)發(fā)生率高這一難題。本設(shè)計(jì)也解決了我們傳統(tǒng)滅火器所存在的問題，傳統(tǒng)滅火器太過于笨重，使用也極不方便并且只有當(dāng)人們用肉眼看到發(fā)生火災(zāi)時(shí)，傳統(tǒng)滅火器才會(huì)發(fā)揮其價(jià)值，實(shí)用性很低。本設(shè)計(jì)有效的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)滅火器的不足。極大的提高了智能火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)的性能和實(shí)用性，更能促進(jìn)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。1緒論1.1課題研究背景由于物體燃燒所引發(fā)的災(zāi)害稱為火災(zāi)。并且無法對(duì)它進(jìn)行控制，但火災(zāi)的發(fā)生卻對(duì)人們的財(cái)產(chǎn)安全和自身安全都造成了巨大威脅。因此我們?nèi)祟愂冀K沒有停止對(duì)火災(zāi)的研究。 一直以來，火災(zāi)都是各個(gè)地區(qū)最具有破壞性的災(zāi)害之一。但是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，人類的需求量和生活質(zhì)量的不斷提高，更多種類的家用電器也相繼融入了我們的生活，各類交通工具的碳排放量也急劇能加，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展確實(shí)豐富了我們的生活，方便了我們出行的同時(shí)，火災(zāi)隱患也逐漸加大，火災(zāi)發(fā)生頻率也在逐年增高。 因此為了減輕火災(zāi)事故的發(fā)生，人們一直以來都在對(duì)它進(jìn)行深究。怎樣才能避免或者將損失降至到最低。所以人們也一直在采取一些手段和措施來降低火災(zāi)的發(fā)生率。但直到今天為止，火災(zāi)發(fā)生后，人們對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)采取了很多措施，也算有不錯(cuò)的功效，但還是不夠完善?；馂?zāi)的發(fā)生勢(shì)必會(huì)對(duì)我們自身安全和財(cái)產(chǎn)安全造成一定威脅，也會(huì)給國(guó)家?guī)順O大損失。隨著火災(zāi)的頻頻發(fā)生，人們?cè)趹?yīng)對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的本領(lǐng)也在不斷進(jìn)步。 一般發(fā)生火災(zāi)時(shí)溫度就會(huì)發(fā)生變化，煙霧濃度變化通過信號(hào)傳遞來說明該環(huán)境有火災(zāi)發(fā)生。所以針對(duì)以上情況，我設(shè)計(jì)了這款智能火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)，通過對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)并對(duì)系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，使人們提前預(yù)警，盡最大可能性的來減輕火災(zāi)帶來的巨大損失。1.2課題研究目的與意義如今，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速提升，人類的需求量和生活質(zhì)量也在不斷提高高，各種各樣的家用電器也相繼融入了我們的家庭當(dāng)中，家庭的用電量、各類交通工具的碳排放量也急劇能加，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展確實(shí)豐富了我們的生活。但家庭發(fā)生火災(zāi)的現(xiàn)象也急劇增加，如果沒有及時(shí)對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)制止，最終可能會(huì)威脅到我們的財(cái)產(chǎn)安全和生命安全。 國(guó)家有效數(shù)據(jù)顯示，在我國(guó)，家庭發(fā)生火災(zāi)比例至少占全國(guó)比例的30％。所以家庭火災(zāi)的預(yù)防也是當(dāng)下急需解決的重要問題。隨著我們社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提升，對(duì)生活需求度的提高，對(duì)環(huán)境的破壞也在加深，火災(zāi)發(fā)生率也相對(duì)增加。但人們?cè)诿鎸?duì)火災(zāi)時(shí)，卻不懂得滅火方法，沒有對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)初期進(jìn)行撲救。只是慌張，盲目的逃離現(xiàn)場(chǎng)，也沒有及時(shí)報(bào)警第一時(shí)間控制現(xiàn)場(chǎng)，從而導(dǎo)致火情進(jìn)一步加深。因此，我們需要了解火災(zāi)發(fā)生的起因，做好提前預(yù)防火災(zāi)的準(zhǔn)備，在面對(duì)火災(zāi)時(shí)了解一些簡(jiǎn)單的滅火方法，在保證自身安全的情況下第一時(shí)間控制現(xiàn)場(chǎng)。這就是設(shè)計(jì)智能火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)的目的。 一些火災(zāi)的發(fā)生其實(shí)是可以避免的。我們平時(shí)應(yīng)該對(duì)火災(zāi)加強(qiáng)防范意識(shí)，一系列火災(zāi)的發(fā)生都是因?yàn)槲覀儧]有意識(shí)到火災(zāi)已經(jīng)發(fā)生了，或者當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)火災(zāi)發(fā)生時(shí)卻為時(shí)已晚，從而造成了巨大損失，甚至威脅到生命。所以這時(shí)候我們?cè)O(shè)計(jì)的這款智能火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)就發(fā)揮出了它的作用，一旦發(fā)生火災(zāi)時(shí)，他就可以第一時(shí)間監(jiān)測(cè)到并發(fā)出警報(bào)，讓我們第一時(shí)間制止火情。這就是智能火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)研發(fā)的重要意義。1.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展與現(xiàn)狀智能火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)在國(guó)外某些發(fā)達(dá)國(guó)家早已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用，例如美國(guó)、日本、以及歐洲部分發(fā)達(dá)國(guó)家等等。美國(guó)早在19世紀(jì)50年代就已經(jīng)研制出了火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，也是世界上最先研發(fā)并掌握這門技術(shù)的國(guó)家。隨后日本和歐洲國(guó)家也開始了對(duì)火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)的研究，并將該設(shè)計(jì)運(yùn)用到了公共場(chǎng)所檢測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中，用來勘測(cè)公共場(chǎng)所火災(zāi)發(fā)生情況。一旦檢測(cè)有火災(zāi)發(fā)生立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，消防部門會(huì)立即趕往火災(zāi)發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行撲救，有效地避免了火災(zāi)的蔓延。公共場(chǎng)所是人流量較大的場(chǎng)所，一旦發(fā)生火災(zāi)，后果將不可想象。因此這項(xiàng)設(shè)計(jì)的研發(fā)與應(yīng)用為人們的安全提供了安全保障。智能火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)在我們國(guó)家發(fā)展起來的相對(duì)較晚，比這些發(fā)達(dá)國(guó)家晚了甚至幾十年，從20世紀(jì)70年代末，我們國(guó)家才開始對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)。但在前期我們一直處于摸索階段，進(jìn)展的也比較慢。直到80年代以后，我們國(guó)家的研發(fā)技術(shù)大多也都是在國(guó)外引進(jìn)的，國(guó)內(nèi)自身技術(shù)還是相對(duì)落后。但是到了90年代后期，我們國(guó)家的研制技術(shù)得到了快速發(fā)展，我們也有了自己的研發(fā)體系，并且在該領(lǐng)域取得了很好的成就。如今，隨著我們國(guó)家對(duì)技術(shù)的不斷研究，深入探索。在該領(lǐng)域的研制技術(shù)也在不斷進(jìn)步，甚至在某些技術(shù)方面水準(zhǔn)已經(jīng)接近或趕超某些發(fā)達(dá)國(guó)家。我們也逐漸打開市場(chǎng)，和其他國(guó)家也有了在技術(shù)上的一些合作。如今，我們國(guó)家在研究火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)方面也在不斷走向成熟。1.4課題研究?jī)?nèi)容本設(shè)計(jì)研究的智能火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)主要是對(duì)可能發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域進(jìn)行火情檢測(cè)。系統(tǒng)對(duì)環(huán)境中的溫度值和室內(nèi)煙霧濃度值進(jìn)行檢測(cè)，然后通過單片機(jī)STC89C51系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)負(fù)載，通過顯示模塊將室內(nèi)煙霧濃度值和該環(huán)境的溫度值實(shí)時(shí)顯示在液晶顯示器上使人們可以一目了然的了解該環(huán)境火災(zāi)發(fā)生情況。系統(tǒng)一旦檢測(cè)出室內(nèi)溫度和煙霧濃度超過預(yù)設(shè)值，蜂鳴器就會(huì)通過聲響發(fā)出報(bào)警信號(hào)，發(fā)光二極管發(fā)出燈光報(bào)警信號(hào)，則說明該環(huán)境有火災(zāi)發(fā)生，人們就可以通過本設(shè)計(jì)來了解該區(qū)域火災(zāi)發(fā)生情況。本設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：（1）硬件部分：其中硬件部分由傳感器電路、模塊轉(zhuǎn)換電路、顯示模塊電路、繼電器模塊、溫度采集模塊及報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。（2）軟件部分：其中軟件部分包括該系統(tǒng)的流程圖、系統(tǒng)總電路仿真原理圖及程序編譯展示。（3）系統(tǒng)調(diào)試與分析：對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)，通過分析檢測(cè)系統(tǒng)中可能存在的問題，從而進(jìn)行調(diào)整，為提高系統(tǒng)的實(shí)用性和準(zhǔn)確性。（4）系統(tǒng)調(diào)試與改善：當(dāng)我們上述工作完成后，就必須通過調(diào)試找出系統(tǒng)中的不足并加以改善，從而提高系統(tǒng)的可靠性。

2系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)的功能是對(duì)可能發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。一旦有火災(zāi)發(fā)生時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)該環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)并發(fā)出報(bào)警信號(hào)提示人們。下面是我們分別對(duì)該設(shè)計(jì)技術(shù)要求以及功能要求做出的大體方案設(shè)計(jì)。2.1系統(tǒng)的功能要求本設(shè)計(jì)研究主要功能包括：（1）檢測(cè)火情功能：智能火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)要對(duì)該環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，為了提高火災(zāi)報(bào)警的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，那么就要分別對(duì)環(huán)境的溫度檢測(cè)和室內(nèi)煙霧濃度進(jìn)行檢測(cè)，人們可以根據(jù)環(huán)境的不同進(jìn)行檢測(cè)來了解該環(huán)境的火情。（2）報(bào)警功能：當(dāng)室內(nèi)溫度過高時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)行紅燈報(bào)警蜂鳴器報(bào)警。當(dāng)煙霧濃度超過報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)進(jìn)行黃燈報(bào)警蜂鳴器報(bào)警。當(dāng)室內(nèi)溫度過高并且煙霧濃度過大，即表明室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)起燈光與聲音報(bào)警信號(hào)并自行開啟撲救措施。（3）自動(dòng)滅火功能：當(dāng)室內(nèi)煙霧濃度過大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開啟排氣扇功能，降低室內(nèi)煙霧濃度，直至煙霧濃度降低。當(dāng)室內(nèi)溫度與煙霧濃度都過高時(shí)，代表發(fā)生火災(zāi)，此時(shí)自動(dòng)滅火裝置自動(dòng)開啟，對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行滅火。2.2系統(tǒng)的技術(shù)要求對(duì)該系統(tǒng)工作原理以及功能有了大體了解后，對(duì)該系統(tǒng)的技術(shù)要求就有了一個(gè)大概體系。系統(tǒng)采用單片機(jī)處理器性價(jià)比較高并且成本低廉，，可以滿足批量生產(chǎn)和技術(shù)要求的基本需求。具體指標(biāo)和參數(shù)如下：（1）功耗較低：本系統(tǒng)采用的較低電壓，可直接接入5V電壓就可以使系統(tǒng)正常進(jìn)入工作狀態(tài)，可以滿足本設(shè)計(jì)基本要求。（2）可靠性高：該系統(tǒng)在工作時(shí)，為了避免系統(tǒng)在工作時(shí)存在誤差和誤報(bào)情況考慮，所以在系統(tǒng)中選擇多指示燈，用來表示火災(zāi)發(fā)生時(shí)的不同的狀態(tài)。來提高智能火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)的可靠性。（3）體積較小：該報(bào)警器的體積較小，因此空間占用率特別小，可利于在任何空間安裝與使用，更換方便（4）價(jià)格低廉：由于本設(shè)計(jì)采用的是單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能，所以該設(shè)計(jì)的成本較低，并且可以基本滿足該設(shè)計(jì)功能的基本要求。（4）實(shí)用性高：該系統(tǒng)運(yùn)用到實(shí)際生活中可以有效地降低火災(zāi)發(fā)生率問題，運(yùn)用在生活中實(shí)用性極高。2.3系統(tǒng)的組成及方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要由單片機(jī)、傳感器電路、ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、溫度采集模塊、繼電器模塊、液晶顯示電路、聲光報(bào)警模塊、AD煙霧采集模塊、按鍵電路、復(fù)位電路及晶振電路構(gòu)成了系統(tǒng)基本電路。系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如下：AD煙霧采集模塊溫度采集模塊液晶顯示模塊按鍵模塊晶振電路單片機(jī)AD煙霧采集模塊溫度采集模塊液晶顯示模塊按鍵模塊晶振電路單片機(jī)聲光報(bào)警模塊聲光報(bào)警模塊復(fù)位電路復(fù)位電路繼電器模塊繼電器模塊圖2.1系統(tǒng)模塊原理框圖Fig.2.1Systemmoduleprincipleblockdiagram利用AD煙霧采集模塊氣體敏感元件MQ-2來實(shí)現(xiàn)可燃?xì)怏w檢測(cè)。當(dāng)環(huán)境溫度與空氣中可燃?xì)怏w的濃度超標(biāo)時(shí)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。利用溫度采集模塊溫度傳感器對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，判斷溫度的變化，以此判斷是否有火災(zāi)發(fā)生。3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1主控制系統(tǒng)如圖3.1所示是該設(shè)計(jì)的總電路仿真圖，該系統(tǒng)以單片機(jī)C51為控制核心器件，配合各個(gè)模塊對(duì)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。然后在顯示模塊中實(shí)時(shí)顯示出當(dāng)前環(huán)境溫度和室內(nèi)煙霧濃度值，并設(shè)有煙霧濃度值和溫度值的上限報(bào)警設(shè)計(jì)，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)行紅燈報(bào)警和蜂鳴器報(bào)警。當(dāng)煙霧達(dá)到報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)進(jìn)行黃燈報(bào)警蜂鳴器報(bào)警。當(dāng)室內(nèi)溫度值達(dá)到報(bào)警值并且煙霧濃度也過高時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自行啟動(dòng)撲救措施來滅火。圖3.1總電路仿真圖Fig.3.1Totalcircuitsimulationdiagram在系統(tǒng)電路的基本構(gòu)成中，復(fù)位電路和時(shí)鐘電路構(gòu)成了該電路的主要組成部分，利用這兩種電路的基本功能，才能使單片機(jī)處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，構(gòu)成了這個(gè)最基本的電路。再利用單片機(jī)STC89C51的中斷技術(shù)可以對(duì)整個(gè)電路起到一個(gè)保護(hù)作用，可以實(shí)時(shí)解決單片機(jī)在系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種故障。可以極大的提高系統(tǒng)的工作效率和利用率。如圖3.2所示是該電路最小系統(tǒng)原理框圖。時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路STC89C51單片機(jī)I/O口圖3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)原理框圖Fig.3.2minimumsystemprincipleblockdiagramofsinglechipmicrocomputer時(shí)鐘電路單片機(jī)STC89C51時(shí)鐘電路分為內(nèi)部程序和外部程序兩種。如下圖所示是單片機(jī)STC89C51系統(tǒng)的一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘電路。該系統(tǒng)的內(nèi)部實(shí)質(zhì)是一個(gè)反向放大器，主要起振蕩作用。在該電路中反向放大器的輸出端和輸入端之間接入了兩個(gè)微調(diào)電容和一個(gè)石英晶體振蕩器，才構(gòu)成了這個(gè)基本電路。石英晶體振蕩器在電路中的頻率范圍在0至24兆赫茲。這兩個(gè)電容在電路中用來穩(wěn)定頻率并對(duì)頻率起微調(diào)作用，一般為30皮法左右。在該電路中時(shí)鐘電路是由兩個(gè)分頻觸發(fā)器構(gòu)成，通過它才能把振蕩頻率脈沖信號(hào)經(jīng)過二分頻轉(zhuǎn)化為該電路時(shí)鐘脈沖信號(hào)。圖3.3STC89C51內(nèi)部時(shí)鐘電路Fig.3.3STC89C51internalclockcircuit（2）復(fù)位電路在單片機(jī)振蕩電路工作時(shí)，此時(shí)的復(fù)位端引腳至少有兩個(gè)機(jī)器周期此時(shí)處于上升沿狀態(tài)，此時(shí)單片機(jī)STC89C51就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。但是為了使復(fù)位功能更加穩(wěn)定，那么復(fù)位端的引腳就一定要長(zhǎng)期處于上升沿狀態(tài)，并保持兩個(gè)時(shí)間周期才可以實(shí)現(xiàn)電路的復(fù)位功能。上電復(fù)位時(shí)復(fù)位端（9引腳）和電源一定都要處于上升沿，此時(shí)接通電源后才能開啟復(fù)位功能，此時(shí)該電容處于充電狀態(tài)，復(fù)位端引腳處于上升沿狀態(tài)開始降為下降沿狀態(tài)，此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)電路循環(huán)復(fù)位。一般電容在10微伏左右，電阻是10千歐左右。完成該電路的復(fù)位功能。圖3.4STC89C51復(fù)位電路Fig.3.4STC89C51resetcircuit（3）STC89C51中斷技術(shù)中斷技術(shù)是指在系統(tǒng)執(zhí)行程序時(shí)，單片機(jī)申請(qǐng)中斷該執(zhí)行程序轉(zhuǎn)去處理另一項(xiàng)執(zhí)行程序，倘若系統(tǒng)允許操作該指令，系統(tǒng)會(huì)自己中斷曾經(jīng)執(zhí)行程序，當(dāng)該指令程序執(zhí)行完成后會(huì)繼續(xù)執(zhí)行原程序。這個(gè)中斷過程在系統(tǒng)中稱為中斷。并且單片機(jī)中斷技術(shù)可以在系統(tǒng)中起到一個(gè)保護(hù)作用。如圖3.5是該系統(tǒng)中斷響應(yīng)和處理過程。圖3.5中斷響應(yīng)和處理過程Fig.3.5interruptresponseandprocessing倘若沒有此項(xiàng)中斷技術(shù)，系統(tǒng)會(huì)在運(yùn)行過程中突然發(fā)生故障，如內(nèi)存錯(cuò)誤，電源掉電等故障。實(shí)時(shí)控制處理并保護(hù)該系統(tǒng)是單片機(jī)系統(tǒng)重要的應(yīng)用領(lǐng)域，此技術(shù)可以實(shí)時(shí)解決單片機(jī)在系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題?？梢苑謺r(shí)操作使系統(tǒng)與外圍設(shè)備同時(shí)工作，可以極大的提高工作效率和利用率。3.2煙霧檢測(cè)電路設(shè)計(jì)MQ-2煙霧傳感器主要用于檢測(cè)環(huán)境中液化氣，天然氣，酒精以及煙霧等可燃?xì)怏w檢測(cè)。當(dāng)空氣中可燃?xì)怏w濃度過高時(shí)，傳感器就會(huì)將該信號(hào)進(jìn)行輸出。MQ-2煙霧傳感器的特點(diǎn)：（1）TTL有效輸出信號(hào)為下降沿。（2）雙路信號(hào)輸出，單電源供電（功耗在0.7瓦左右）。（3）具有壽命高，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。（4）對(duì)環(huán)境可燃?xì)怏w的敏感度較高。（5）對(duì)信號(hào)檢測(cè)響應(yīng)速度很快，重復(fù)檢測(cè)性能穩(wěn)定。（6）價(jià)格低廉，制造成本較低，安裝與使用也較為方便。（7）監(jiān)測(cè)范圍較廣，MQ-2煙霧傳感器一般用于家庭、工廠和醫(yī)院等場(chǎng)所對(duì)煙霧進(jìn)行檢測(cè)。圖3.6煙霧探測(cè)電路Fig.3.6smokedetectioncircuit如圖3.6所示為煙霧探測(cè)電路，在該系統(tǒng)電路中，系統(tǒng)主要分為兩個(gè)模塊，煙霧檢測(cè)模塊和ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。單片機(jī)通過煙霧傳感器會(huì)將檢測(cè)到的模擬信號(hào)通過ADC0809模塊把模擬信號(hào)以數(shù)字信號(hào)的形式傳給單片機(jī)STC89C51，然后系統(tǒng)再對(duì)該信號(hào)做出讀取處理。圖3.7MQ-2傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖Fig.3.7MQ-2sensorinternalstructurediagram如3.7圖所示，該傳感器是由SnO2敏感層、加熱層還有微型AL203陶瓷管構(gòu)成。該元件有6個(gè)針狀型引腳，其中有4個(gè)引腳是用來做信號(hào)引出作用，另外2個(gè)引腳用來提供熱電流。其外部結(jié)構(gòu)采用硬度較高的特殊塑料制作，外殼采用強(qiáng)度較高的雙層密紋不銹鋼網(wǎng)制成，該器件擁有較高的強(qiáng)度和防爆能力。并且該器件抗干擾能力極強(qiáng)，恢復(fù)時(shí)間快等優(yōu)點(diǎn)。圖3.8MQ-2氣體濃度測(cè)試曲線Fig.3.8Gasconcentrationtestcurve如上圖所示，該圖是MQ-2氣體濃度測(cè)試曲線，在該圖中可以看出當(dāng)氣體濃度越低時(shí)該元件的靈敏度就明顯升高，當(dāng)氣體濃度超過0.6時(shí)，該元件的靈敏度也開始降低，漸漸進(jìn)入平穩(wěn)狀態(tài)，即可說明該元件的靈敏度與空氣中氣體濃度有關(guān)，當(dāng)環(huán)境中煙霧濃度較低時(shí)該器件就越靈敏。圖3.9MQ-2型元件通電時(shí)間特性曲線Fig.3.9timecharacteristiccurveofpoweronMQ-2elements如圖3.9是MQ-2型元件通電時(shí)間特性曲線。從圖中可看出，該器件的前20秒鐘系統(tǒng)一直處于初始化狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)無法正常對(duì)該環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)出的值也不準(zhǔn)確。所以為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，一般都會(huì)在開機(jī)后等待20秒左右等待系統(tǒng)初始化完成。通電20秒以后，該元件就可以正常進(jìn)入穩(wěn)定待測(cè)工作狀態(tài)。3.3ADC0809模塊設(shè)計(jì)圖3.10ADC0809內(nèi)部構(gòu)成圖Fig.3.10ADC0809Internalcompositiondiagram如上圖所示，是該元件的內(nèi)部構(gòu)成圖，該元件擁有28條引腳。ADC0809在電路中用來做模擬轉(zhuǎn)換，它可以將多電路轉(zhuǎn)換器的模擬量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間非常迅速，所以非常節(jié)約時(shí)間。并可以高效的完成分配工作。它的主要工作形式就是系統(tǒng)把輸入的模擬信號(hào)以數(shù)字信號(hào)的形式傳送給該系統(tǒng)STC89C51，然后系統(tǒng)再對(duì)該輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取處理。表3.1引腳介紹及功能Tab.3.1Introductionandfunctionofpin引腳功能IN0～I(xiàn)N7模擬輸入端接口STARTA/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端（下降沿有效，）CLK輸入時(shí)鐘脈信號(hào)（一般時(shí)鐘頻率在500KHZ左右）ALE地址鎖存信號(hào)（上升沿有效）OE允許輸出信號(hào)（輸入，下降沿有效）Vcc電源輸出端（+5v）GND接地端EOCA/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)（輸出上升沿時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束）ADDA、ADDB、ADDC輸入地址線，端口選擇線D0~D7數(shù)據(jù)輸出線（D0為最低位,D7為最高位）Vref基準(zhǔn)電壓3.4液晶顯示模塊設(shè)計(jì)液晶顯示電路就是將接收到單片機(jī)的輸出信號(hào)以數(shù)據(jù)的形式呈現(xiàn)在人們面前，使人能更加清楚地了解此時(shí)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)值。圖3.11液晶顯示模塊Fig.3.11Liquidcrystaldisplaymodule顯示電路是本設(shè)計(jì)的重要組成部分。如圖3.11是該設(shè)計(jì)的液晶顯示模塊，本顯示模塊設(shè)計(jì)采用的是LCD1602。引腳1端是接地端，引腳2可直接接入5伏電源就可以正常驅(qū)動(dòng)。引腳3接入兩個(gè)負(fù)載，負(fù)載的兩端一端接地另一端接電源，通過對(duì)電阻的調(diào)整可以調(diào)節(jié)顯示器的灰度值。引腳4是電路中的的一個(gè)寄存器（上升沿有效）。引腳5是該電路中的讀寫信號(hào)端，可對(duì)輸出的信號(hào)進(jìn)行讀寫處理。引腳6是該電路的使能端，可以將電路的上升沿切換為下降沿輸出。其余沒有用到的引腳可以直接閑置，也可以將其接地。在該系統(tǒng)中，顯示電路可以直接呈現(xiàn)該環(huán)境中溫度值與煙霧濃度值的實(shí)時(shí)變化情況，并且可在液晶顯示器中能清晰直觀的將輸出結(jié)果顯示出來，使人們一目了然的了解該環(huán)境火災(zāi)發(fā)生情況。由于液晶顯示器的體積小、重量輕、配置靈活、顯示質(zhì)量高并且功耗較低等優(yōu)點(diǎn)。一般直接接入5V電壓就可以使該液晶顯示器正常工作，并且可以顯示兩行數(shù)據(jù)，因此這種液晶顯示器也一直被廣泛使用。例如：家用萬用表、溫度顯示器、計(jì)算器等等。3.5溫度采集模塊設(shè)計(jì)圖3.12溫度采集電路Fig.3.12temperatureacquisitioncircuit如圖3.12所示，是本設(shè)計(jì)的溫度采集模塊電路圖。引腳1端是接地端，引腳3是電源端接入+5伏電壓即可正常工作。2端是數(shù)據(jù)讀取端。在DQ端與電源端接入一個(gè)10千歐的上拉電阻，保持總線為高電平，確保數(shù)據(jù)的正常輸送。溫度傳感器是一種有著特別的接線接口方式的數(shù)字化感應(yīng)器。對(duì)溫度變化測(cè)量范圍比較廣，一般檢測(cè)范圍在零下55度至零上125度左右。具有靈敏度高，功耗較低等優(yōu)點(diǎn)。圖3.13DS18B20內(nèi)部構(gòu)造圖Fig.3.13DS18B20Internalstructuremap如圖3.13所示是液晶顯示器DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，它主要包括溫度靈敏元件、配置寄存器、64位ROM和單總線接口、高溫觸發(fā)器TH、低溫觸發(fā)器TL、高速緩存儲(chǔ)存器、存儲(chǔ)器和控制器以及8位CRC生成器構(gòu)成該設(shè)計(jì)模塊的基本電路。溫度傳感器的種類繁多。本設(shè)計(jì)采用的是DS18B20溫度傳感器。該器件有著體積較小，精度較高，抗干擾能力很強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。并且該器件特別適用于火災(zāi)報(bào)警裝置檢測(cè)溫度。3.6按鍵電路按鍵電路的自鎖開關(guān)作用相當(dāng)于電路中的一個(gè)開關(guān)。當(dāng)電路在初始化狀態(tài)時(shí)，因?yàn)殡娐饭ぷ鲿r(shí)一直處于上升沿，當(dāng)按下按鈕后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)該系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，生成一個(gè)下降沿信號(hào)，然后單片機(jī)再對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。圖3.14按鍵電路Fig.3.14keycircuit單片機(jī)的鍵盤可分為矩陣式鍵盤和獨(dú)立鍵盤兩種，矩陣式鍵盤式接法程序比較復(fù)雜，但是占用的I/O較少。而獨(dú)立鍵盤的每個(gè)I/O接口上只允許接一個(gè)按鍵，而另一端一般接地，這種獨(dú)立式鍵盤使用更廣泛且更加穩(wěn)定。因此根據(jù)設(shè)計(jì)需求我選用了獨(dú)立式鍵盤的接法。實(shí)現(xiàn)方法是我們充分利用單片機(jī)I/O端接口的電平高低來判斷按鍵是否執(zhí)行。把電路中常開按鍵接入DC電源端口，常開的另一端接電路的Vcc。此時(shí)，在電路中的I/O端口應(yīng)處于上升沿。只有當(dāng)按鍵閉合時(shí)，此I/O端口才會(huì)降為下降沿。但當(dāng)按鍵復(fù)位后，電路中的I/O端口仍處于上升沿。我們只要觀察I/O端口的電平狀態(tài)就明白在電路中是否有按鍵動(dòng)作了。4系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)程序流程圖圖4.1系統(tǒng)程序流程圖Fig.4.1systemprogramflowchart如上圖所示是該設(shè)計(jì)的系統(tǒng)流程圖。首先系統(tǒng)必須給電源供電電路才能正常工作。然后按下開始按鈕，此時(shí)系統(tǒng)自行進(jìn)入初始化模式，大約過20s左右初始化完成。系統(tǒng)自行對(duì)該環(huán)境中溫度值及煙霧濃度值進(jìn)行檢測(cè)，然后將系統(tǒng)中的模擬信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出，系統(tǒng)再對(duì)該環(huán)境輸出的信號(hào)做出判斷。倘若數(shù)值在額定值以下，繼續(xù)對(duì)上述操作無限循環(huán)。但當(dāng)數(shù)值超過額定值，系統(tǒng)會(huì)立即做出判斷并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，即表示有火災(zāi)發(fā)生。并且會(huì)在液晶顯示器顯示當(dāng)前數(shù)值，結(jié)束。這就是該系統(tǒng)的大體工作流程。4.2軟件設(shè)計(jì)如下圖所示，是本設(shè)計(jì)總電路原理圖。是用Prtel99SE軟件來制作完成的。Prtel99SE是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件。該軟件主要是對(duì)電路原理圖的設(shè)計(jì)、PCB板的設(shè)計(jì)以及印制板圖的設(shè)計(jì)。Prtel99SE軟件具有大量標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)化電路設(shè)計(jì)模版并有強(qiáng)大的設(shè)計(jì)自動(dòng)化功能。其中集成電路的應(yīng)用比較廣泛。因此Prtel99SE軟件的應(yīng)用也是非常廣泛的。圖4.2Prtel99SE軟件設(shè)計(jì)總圖Fig.4.2Prtel99SESoftwaredesigndiagramKeil是基于Windows平臺(tái)環(huán)境下開發(fā)的一款嵌入式集成開發(fā)軟件，具有程序書寫，編譯等功能，并且還具有對(duì)程序進(jìn)行單步仿真調(diào)試功能，能夠使開發(fā)者更加便利的進(jìn)行調(diào)試。這款軟件對(duì)硬件的要求較低，并且能夠在windows下多個(gè)版本進(jìn)行運(yùn)行。Keil常用的有C51和MDK-Ram兩個(gè)版本，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)是基于89c51單片機(jī)環(huán)境下開發(fā)的，所以本次設(shè)計(jì)采用的是Keiluvision4開發(fā)軟件對(duì)程序進(jìn)行編譯完成的。Keil這款軟件能夠進(jìn)行多語(yǔ)言交叉編譯，可以單獨(dú)使用C語(yǔ)言編寫，也可以使用匯編語(yǔ)言編寫，還可以使用C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言交替編程，便于開發(fā)者對(duì)硬件底層的控制與使用。圖4.3軟件程序設(shè)計(jì)Fig.4.3Softwareprogramming如圖4.3所示是本設(shè)計(jì)的程序軟件編譯頁(yè)面。本設(shè)計(jì)是利用了keilC51軟件對(duì)該程序進(jìn)行編譯。利用C語(yǔ)言作為編譯語(yǔ)言，通過對(duì)庫(kù)函數(shù)的調(diào)用，將按鍵、液晶顯示模塊等驅(qū)動(dòng)對(duì)庫(kù)函數(shù)進(jìn)行調(diào)用編譯，并對(duì)錯(cuò)誤程序進(jìn)行修改。以此來完成對(duì)該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分。5系統(tǒng)測(cè)試與聯(lián)調(diào)5.1系統(tǒng)硬件調(diào)試本設(shè)計(jì)在調(diào)試過程中遇到了很多問題，但在老師和同學(xué)的幫助下問題都一一迎刃而解。調(diào)試過程主要檢查電路設(shè)計(jì)是否合理，能否達(dá)到理想效果。其次檢查電路板的焊接情況，為防止電路短路或者短路，就必須檢查電路是否有焊接錯(cuò)誤或者存在虛焊的現(xiàn)象。最后，檢測(cè)一下煙霧傳感器和溫度傳感器的靈敏度和準(zhǔn)確度，為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。一系列工作做完之后，對(duì)該設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)踐檢測(cè)，看本設(shè)計(jì)能否達(dá)到預(yù)期效果。圖5.1實(shí)物演示圖Fig.5.1physicaldemonstrationdiagram如圖5.1是該設(shè)計(jì)實(shí)物演示圖。對(duì)該環(huán)境的溫度值及煙霧濃度值進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。接通電源，按下啟動(dòng)開關(guān)，電路進(jìn)入初始化狀態(tài)。大約過20s左右電路初始化完成可正常工作。系統(tǒng)會(huì)自行對(duì)該環(huán)境中溫度值及煙霧濃度值進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)該環(huán)境的數(shù)值做出判斷。倘若數(shù)值在額定值以下，繼續(xù)對(duì)該環(huán)境作進(jìn)行無限循環(huán)監(jiān)測(cè)。如上圖所示此時(shí)溫度值在26.2度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于報(bào)警溫度值。煙霧濃度也僅僅在008，所以電路會(huì)無限循環(huán)對(duì)該環(huán)境進(jìn)行勘測(cè)。圖5.2實(shí)物演示圖Fig.5.2physicaldemonstr