《基于STM32的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》8300字（論文）

基于STM32的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的電器產(chǎn)品出現(xiàn)在我們的生活中。因此，我們會(huì)在生活中頻繁的見(jiàn)到有火災(zāi)發(fā)生，而且，火災(zāi)會(huì)對(duì)我們的人身健康產(chǎn)生威脅以及對(duì)公共財(cái)產(chǎn)安全造成重大損失。所以，人們希望在火災(zāi)出現(xiàn)端倪時(shí)，進(jìn)行有效的預(yù)防。隨之，大量火災(zāi)預(yù)警設(shè)備出現(xiàn)了，期望在火災(zāi)蔓延之前，我們可以進(jìn)行有效的預(yù)警和防護(hù)?；馂?zāi)的威脅一步步在擴(kuò)大，對(duì)我們?cè)斐闪撕車(chē)?yán)重的后果。所以我們必須將火災(zāi)預(yù)防在萌芽狀態(tài)，以達(dá)到最大限度地減少對(duì)人類(lèi)造成的危害。由于火災(zāi)造成的后果十分嚴(yán)重，因此火災(zāi)報(bào)警器的發(fā)明就顯得尤為重要。如果我們有了先進(jìn)的火災(zāi)報(bào)警器，就可以對(duì)我們自身以及社會(huì)安全起到保護(hù)作用。之前的傳感器都是使用單個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)的方法，這樣做無(wú)法有效的預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生并且誤報(bào)率十分高。此次設(shè)計(jì)是以STM32F103C8T6單片機(jī)為主控核心，采用復(fù)合監(jiān)測(cè)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，即將氣體監(jiān)測(cè)，溫度監(jiān)測(cè)和火焰檢測(cè)相互結(jié)合。單片機(jī)通過(guò)對(duì)煙霧、可燃?xì)怏w、溫度以及火焰感應(yīng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境中可能引發(fā)火災(zāi)的因素，并通過(guò)控制蜂鳴器響鳴并報(bào)警。這種監(jiān)控系統(tǒng)有很大的優(yōu)點(diǎn)，首先它的功耗低，其次其靈敏度與穩(wěn)定性高，這就避免了許多誤報(bào)警狀況，可普遍應(yīng)用生活中的各種場(chǎng)所。關(guān)鍵詞火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)STM32F103C8T6目錄TOC\o"1-3"\h\u11524摘要 緒論1.1背景意義隨著社會(huì)的進(jìn)步，我們遇到火災(zāi)的機(jī)率也越來(lái)越大，它給我們帶來(lái)了很多的危害，對(duì)我們的生活造成了極大的影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)知，在七十年代我國(guó)遭受火災(zāi)各方面累積起來(lái)?yè)p失大約為2.5億元，八十年代的損失大約達(dá)到了3.2億元?？萍荚诓粩喟l(fā)展，進(jìn)入九十年代，火災(zāi)造成的直接財(cái)產(chǎn)損失上升到年均十幾億元并且每年因火災(zāi)致死的人大約高達(dá)2000多人。2022年4月3日，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，今年前三個(gè)月，全國(guó)共接收到火災(zāi)報(bào)案21.9萬(wàn)起，共有625人因火災(zāi)死亡、397人受傷，造成了財(cái)產(chǎn)損失高達(dá)15.2億元。所以，為了保護(hù)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，我們要對(duì)火災(zāi)進(jìn)行積極有效的防治。而火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的出現(xiàn)可以幫助我們防患于未然。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，報(bào)警器能夠迅速發(fā)現(xiàn)火情并報(bào)警。這為疏散人員提供了有力的保障，為遏制火勢(shì)的蔓延發(fā)揮了重大作用。生活中的易燃品、電子產(chǎn)品等以及人員的操作不當(dāng)，為火災(zāi)的發(fā)生留下了巨大隱患，這種隱患使人們受到威脅。因此為了有效避免火災(zāi)的發(fā)生以及盡量減少火災(zāi)災(zāi)害導(dǎo)致的重大損失，我選擇了此次題目，設(shè)計(jì)一個(gè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)來(lái)對(duì)火災(zāi)的發(fā)生進(jìn)行預(yù)防?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)能夠在火災(zāi)前期和初期發(fā)揮不可或缺的作用。它通過(guò)一系列傳感器將火災(zāi)燃燒時(shí)產(chǎn)生的各種物理量，例如：溫度，可燃?xì)怏w及煙霧濃度等轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，傳輸?shù)絊TM32單片機(jī)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理之后，發(fā)出警報(bào)。報(bào)警音可以提醒火場(chǎng)附近人員進(jìn)行疏散，并對(duì)火災(zāi)的進(jìn)一步擴(kuò)大進(jìn)行預(yù)防。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀迄今為止，我國(guó)火災(zāi)報(bào)警裝置的研制經(jīng)歷了一個(gè)極其漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程，從無(wú)到有，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從非智能到智能，一步步的改變都體現(xiàn)著科學(xué)進(jìn)步的不易，但是即便如此，也無(wú)法改變我國(guó)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)起步晚，核心技術(shù)掌握不全等一系列問(wèn)題，而我國(guó)有關(guān)火災(zāi)報(bào)警器的研究開(kāi)始于19世紀(jì)70年代，即使在80年代，面對(duì)改革開(kāi)放的主要格局，我國(guó)的火災(zāi)報(bào)警裝置也只是一味的模仿，而缺乏自我創(chuàng)新的意識(shí)，沒(méi)有獲得真正意義上屬于自己國(guó)家的專(zhuān)利技術(shù)。但也正因?yàn)楦母镩_(kāi)放的前期鋪墊，外資與90年代開(kāi)始了注資進(jìn)入中國(guó)的浪潮，給予我國(guó)的不單單是產(chǎn)業(yè)的多樣化，更是技術(shù)的多樣化，為我國(guó)的發(fā)展帶來(lái)了巨大的生機(jī)。國(guó)內(nèi)企業(yè)開(kāi)始與國(guó)外融資，獲得技術(shù)支持，開(kāi)拓國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，在世界范圍內(nèi)也占有一席之地。通過(guò)更新產(chǎn)品的性能，我國(guó)企業(yè)自身?yè)碛械募夹g(shù)水準(zhǔn)已經(jīng)處于國(guó)際普通標(biāo)準(zhǔn)之上。無(wú)論是時(shí)代背景還是政策支持，我國(guó)的火災(zāi)報(bào)警裝置行業(yè)已經(jīng)擁有了能和國(guó)外優(yōu)質(zhì)企業(yè)一爭(zhēng)高下的實(shí)力和契機(jī)。我國(guó)眾多的消防產(chǎn)品企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品度活躍在消防工作的第一線，他們不僅承擔(dān)著促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大任務(wù)還需要為我國(guó)的廣大消費(fèi)者提供更多優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。1.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外的諸多發(fā)達(dá)國(guó)家都已經(jīng)具備了相對(duì)完善的火災(zāi)報(bào)警體系，從預(yù)防、報(bào)警、撲救及善后處理一系列流程都體現(xiàn)其人性化的一面。同時(shí)，為了保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，每年政府都會(huì)花費(fèi)相當(dāng)龐大的一筆財(cái)政收入，用以對(duì)消防安全設(shè)備的更換、維修，甚至于消防安全員，也長(zhǎng)期開(kāi)展培訓(xùn)，培養(yǎng)和鍛煉消防安全知識(shí)。目前，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家達(dá)到信息共享有兩種方法:利用讓算機(jī)與用戶的終端傳感器相連接;用戶終端和信號(hào)采集器連接。及時(shí)快捷的將火災(zāi)信號(hào)進(jìn)行傳輸。同時(shí)，在美國(guó)、日本、加拿大、英國(guó)等地則偏好于將自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)接入到公共報(bào)警系統(tǒng)中，且有效運(yùn)行多年，可以說(shuō)在準(zhǔn)確定位、確定火災(zāi)類(lèi)型、及時(shí)信息回饋等諸多方面都有著值得我國(guó)借鑒的重要意義。國(guó)外的火災(zāi)傳感裝置主要開(kāi)始于19世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)裝置主要還是以溫度傳感為主要傳導(dǎo)方式，期靈敏度低并且對(duì)于陰火的檢測(cè)微乎其微，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)于靈敏的火災(zāi)報(bào)警器的要求。20世紀(jì)50年代出現(xiàn)煙感報(bào)警器，煙感報(bào)警器由于其靈敏度以及探測(cè)效果方面成效顯著而被廣泛應(yīng)用，但由于人類(lèi)生活條件的發(fā)展，煙感報(bào)警器由于使用壽命較短而逐漸不能滿足人們對(duì)于環(huán)保的需求，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,又被一種新的材料所代替，那就是光電元件制成的光煙感報(bào)警器。1.3發(fā)展趨勢(shì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的不斷改進(jìn)已經(jīng)可以快速準(zhǔn)確的進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警。它是人類(lèi)同火災(zāi)斗爭(zhēng)必不可少的有力武器。其相關(guān)的發(fā)展主要分為以下幾個(gè)階段：第一階段主要是用一些簡(jiǎn)單的元件構(gòu)成的感溫探測(cè)器為主導(dǎo)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。這種探測(cè)器它的靈敏度比較低，并且對(duì)火災(zāi)探測(cè)的速度也比較慢，所以說(shuō)無(wú)法很好的實(shí)現(xiàn)早期火災(zāi)報(bào)警功能。第二個(gè)階段主要就是成了多線制開(kāi)關(guān)量式火災(zāi)探測(cè)報(bào)警器，這種報(bào)警器因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)太過(guò)麻煩，所以也被淘汰掉了。第三個(gè)階段就是模擬量傳輸式智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，其主要的特點(diǎn)是傳感器測(cè)到的信號(hào)的大小被以電壓或電流的大小形式傳送到控制器，探測(cè)器本身并不做判斷或處理，所有的處理過(guò)程都集中在控制器中，探測(cè)器僅僅相當(dāng)于是一只火災(zāi)傳感器。最后就是智能型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。通過(guò)結(jié)合前面的步驟，可以看到其未來(lái)發(fā)展的方向?；馂?zāi)報(bào)警器的發(fā)展方向主要是向微型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和智能化發(fā)展。從一開(kāi)始的簡(jiǎn)單溫度檢測(cè)器到現(xiàn)在的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)功能越來(lái)越齊全，對(duì)火災(zāi)響應(yīng)速度越來(lái)越快，誤報(bào)的數(shù)量也在迅速減少，這對(duì)我們的安全是更好的保證。1.4主要研究?jī)?nèi)容與論文結(jié)構(gòu)1.4.1主要研究?jī)?nèi)容此次研究課題的主要內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面：了解火災(zāi)發(fā)生初期的因素，比如說(shuō)煙霧濃度，可燃?xì)怏w濃度，周?chē)鷾囟龋鸸獾纫幌盗幸蛩?。通過(guò)第一步所了解到的參數(shù)，確定煙霧傳感器，溫度傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鞯念?lèi)型和他們可以檢測(cè)出的閾值。了解所需要的單片機(jī)類(lèi)型，并且了解此單片機(jī)對(duì)應(yīng)的模塊。選擇報(bào)警模塊所需要的LED燈和蜂鳴器等硬件。1.4.2論文結(jié)構(gòu)論文一共存在五章：第一章：緒論。開(kāi)啟整篇論文，從各角度分析預(yù)防火災(zāi)必要性，闡述火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，表明主題與整體架構(gòu)。第二章：火災(zāi)監(jiān)測(cè)因素。該章對(duì)監(jiān)測(cè)火災(zāi)發(fā)生的因素進(jìn)行闡述，并對(duì)相關(guān)的因素的監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行論述。第三章：對(duì)火災(zāi)報(bào)警器的相關(guān)硬件。該章對(duì)stm32單片機(jī)主板以及監(jiān)測(cè)火災(zāi)發(fā)生因素的相關(guān)傳感器進(jìn)行分析和闡述。第四章：硬件電路設(shè)計(jì)。該章對(duì)單片機(jī)的程序進(jìn)行編寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)在傳感器監(jiān)測(cè)到火災(zāi)發(fā)生的因素時(shí)進(jìn)行報(bào)警使火災(zāi)及時(shí)被發(fā)現(xiàn)。第五章：總結(jié)以及展望。該章對(duì)整個(gè)文章起一個(gè)總結(jié)的作用，經(jīng)過(guò)前幾章的對(duì)比分析與詳細(xì)解說(shuō)，最后一章簡(jiǎn)明扼要，直截了當(dāng)?shù)姆治鏊婕暗倪@些問(wèn)題與取得的進(jìn)步。

第二章火災(zāi)監(jiān)測(cè)因素2.1火災(zāi)產(chǎn)生原理及過(guò)程火災(zāi)是一種在時(shí)空中不受控制的燃燒的事故?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)必須具備以下三個(gè)因素：可燃物、點(diǎn)火源、助燃劑。只有這三個(gè)因素共同存在時(shí)，火災(zāi)才有可能會(huì)發(fā)生，造成損失。一般說(shuō)來(lái)，火災(zāi)發(fā)生的過(guò)程主要是以下幾個(gè)步驟：如果可燃物是氣體，根據(jù)可燃?xì)怏w和空氣混合物,有兩種類(lèi)型的可燃。如果氣體在點(diǎn)燃前與室內(nèi)空氣均勻混雜,則稱(chēng)為預(yù)混雜點(diǎn)燃。當(dāng)易燃?xì)怏w和空氣依次流入混合點(diǎn)燃區(qū)內(nèi)時(shí),這稱(chēng)為擴(kuò)散點(diǎn)燃。如果可燃物是液態(tài)或者是固態(tài),則物體爆炸中揮發(fā)溶解成為易燃廢氣和未點(diǎn)燃的物體,未點(diǎn)燃的物體在室內(nèi)空氣中懸浮就形成了煙霧,在充足的氧氣條件實(shí)現(xiàn)徹底點(diǎn)燃,形成火光,發(fā)射看到光和不可見(jiàn)光,散發(fā)出巨大熱量,環(huán)境溫度隨時(shí)間增加而變高過(guò)程如圖2-1所示。圖2-1火災(zāi)發(fā)生各個(gè)階段溫度和煙霧隨時(shí)間變化火災(zāi)的發(fā)生一般是由于空氣中存在可燃?xì)怏w，然后在陰燃階段，可燃?xì)怏w燃燒。由于可燃物質(zhì)的燃燒，會(huì)伴隨著熱量的散發(fā)以及蒸發(fā)分解的煙霧，隨著時(shí)間的推移，火災(zāi)中產(chǎn)生的煙霧、火焰和散發(fā)的熱量等都會(huì)隨著時(shí)間的變化不斷升高。因此，我們?cè)谄鸪蹼A段主要是監(jiān)測(cè)可燃?xì)怏w的濃度，在陰燃階段主要是通過(guò)用某種特定的傳感器進(jìn)行采集煙霧的濃度和溫度就可以測(cè)定是否產(chǎn)生火災(zāi)。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)還會(huì)產(chǎn)生明火，也可以用相應(yīng)的傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)。所為了在未完全點(diǎn)燃成火災(zāi)事故之前就能檢測(cè)出火災(zāi),以便及時(shí)監(jiān)測(cè)火災(zāi)事故情況,我設(shè)計(jì)出了這個(gè)火災(zāi)報(bào)警器。若煙氣感應(yīng)器能在初燃段根據(jù)可燃?xì)怏w和煙霧濃度就能判斷出火災(zāi)事故的發(fā)展,便可將火災(zāi)帶來(lái)的危害控制在最小范圍;若溫度傳感器可能在火焰燃燒后,根據(jù)燃燒物質(zhì)生成巨大的熱能以及火焰感應(yīng)器對(duì)明火的監(jiān)測(cè)就可能進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警以達(dá)到及時(shí)有效的監(jiān)控火災(zāi)事故。2.2火災(zāi)監(jiān)測(cè)因素所以說(shuō)監(jiān)測(cè)火災(zāi)發(fā)生主要是在起初階段和陰燃階段?；馂?zāi)所需監(jiān)測(cè)的因素主要有以下幾個(gè)方面：1.可燃?xì)怏w濃度：在火災(zāi)發(fā)生前期，空氣中必然會(huì)存在一些可燃?xì)怏w，如H2，CO等等。這些氣體的濃度達(dá)到一定閾值就極易引發(fā)火災(zāi)。所以說(shuō)可燃?xì)怏w濃度也可以作為檢測(cè)火災(zāi)是否發(fā)生的因素。2.煙霧：伴隨著物質(zhì)的燃燒就會(huì)產(chǎn)生濃煙?；馂?zāi)產(chǎn)生的煙霧通常是由以下三種物質(zhì)組合成的混合氣溶膠：氣體燃燒產(chǎn)物、未完全燃燒的液體固體分解所產(chǎn)生的物質(zhì)以及未燃的高溫可燃蒸汽。煙霧是火災(zāi)發(fā)生產(chǎn)生的重要指標(biāo)之一所以說(shuō)可以通過(guò)是否產(chǎn)生煙霧來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。3.溫度：當(dāng)物質(zhì)燃燒的時(shí)候，便會(huì)釋放出許多的熱能，因此，周?chē)臏囟缺銜?huì)變得越來(lái)越高。所以說(shuō)可以通過(guò)監(jiān)測(cè)溫度來(lái)進(jìn)行火災(zāi)預(yù)警。4.火焰：火焰的本質(zhì)是放熱反應(yīng)中反應(yīng)區(qū)周邊空氣分子加熱而高速運(yùn)動(dòng)，從而發(fā)光的現(xiàn)象。物質(zhì)燃燒到發(fā)光階段，是物質(zhì)的全燃階段。所以說(shuō)火焰也可以作為監(jiān)測(cè)火災(zāi)是否發(fā)生的因素。2.3監(jiān)測(cè)因素指標(biāo)及檢測(cè)方法1.煙霧和可燃?xì)怏w濃度在火災(zāi)事故爆發(fā)前期會(huì)有易燃毒氣的存在,可以通過(guò)MQ-2半導(dǎo)體廢氣煙塵含量探測(cè)器來(lái)監(jiān)視。MQ-2半電導(dǎo)氣體煙塵感應(yīng)器可以用來(lái)監(jiān)測(cè)煙塵以及一些可燃?xì)怏w。對(duì)可燃性氣體的檢測(cè)十分的靈敏。如果一定范圍內(nèi)存在著煙霧氣體，那么這種傳感器會(huì)準(zhǔn)確快速的檢測(cè)出來(lái)，如果一定范圍內(nèi)存在著可燃?xì)怏w，也可以被檢測(cè)出來(lái)。如下圖2-2所示是MQ-2型氣敏元件的靈敏度特性。圖2-2MQ-2型氣敏元件的靈敏度特性如圖2-3所示是MQ-2煙霧傳感器對(duì)相關(guān)氣體的靈敏度特性圖2-3MQ-2煙霧傳感器的和靈敏度特性在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，隨著物質(zhì)的燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧，所以要使用MQ-2半導(dǎo)體傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)。煙霧的濃度越大，導(dǎo)電率越大，輸出電阻越低，則輸出的模擬信號(hào)就越大。2.溫度圖2-4溫度隨時(shí)間變化曲線如圖2-4所示可知隨著火災(zāi)的發(fā)生，溫度會(huì)隨時(shí)間的增長(zhǎng)而不斷上升，所以說(shuō)要選取一個(gè)溫度閾值當(dāng)達(dá)到此溫度時(shí)，進(jìn)行報(bào)警。監(jiān)測(cè)溫度的變化主要是通過(guò)DSl8B20溫度傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)。3.火焰在火災(zāi)發(fā)生時(shí)會(huì)產(chǎn)生火焰，火焰會(huì)發(fā)光發(fā)熱。此時(shí)可以通過(guò)紅外接收二極管來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。使用火光形成的紅外線對(duì)它極其靈敏的特性,當(dāng)火苗光度變大時(shí),發(fā)射的紅外線越多,火苗感應(yīng)器管腳間的阻抗變小,當(dāng)火苗光度變小時(shí),發(fā)射的紅外線越少,火苗感應(yīng)器管腳間的阻抗變大。2.4本章小結(jié)本章主要介紹了預(yù)防火災(zāi)發(fā)生需要監(jiān)測(cè)的因素，并對(duì)其相關(guān)的指標(biāo)和檢測(cè)方法進(jìn)行簡(jiǎn)介，對(duì)之后的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)建立基礎(chǔ)。第三章硬件電路設(shè)計(jì)3.1硬件系統(tǒng)總體框架為了更快、更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)火災(zāi)事故，確保在發(fā)現(xiàn)火災(zāi)事故后及時(shí)有效地報(bào)警，控制系統(tǒng)必須輔以多個(gè)子模塊系統(tǒng)。根據(jù)對(duì)系統(tǒng)所需功能數(shù)據(jù)的分析可以看出，操作系統(tǒng)的整個(gè)子軟件模塊應(yīng)由單片機(jī)模塊STM32F103C8T6、液晶顯示模塊、溫度傳感器模塊、火焰?zhèn)鞲衅髂K、煙霧傳感器模塊、報(bào)警蜂鳴模塊、LED指示燈模塊等組成。具體的硬件系統(tǒng)總體框架如圖3-1所示。 圖3-1硬件系統(tǒng)總體框架根據(jù)控制系統(tǒng)的總體模塊圖，可以得出以下結(jié)論?？刂葡到y(tǒng)必須將三個(gè)傳感器采集到的信息數(shù)據(jù)輸入到STM32F103C8T6單片機(jī)控制處理器。STM32F103C8T6單片機(jī)模塊對(duì)接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理后在液晶屏上自動(dòng)執(zhí)行，顯示相關(guān)數(shù)字信息，在與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較滯后，使用LED燈和蜂鳴器實(shí)現(xiàn)有效報(bào)警。3.2單片機(jī)控制電路STM32F103C8T6的實(shí)物如圖3-2所示。圖3-2STM32F103C8T6實(shí)物圖STM32F103C8T6單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)主要如圖3-3所示。圖3-3最小系統(tǒng)時(shí)鐘電路單片機(jī)的時(shí)鐘電路主要是包含兩個(gè)，一個(gè)是PC14，PC15接外部低速時(shí)鐘，采用32.768KHZ的晶振，另一個(gè)PD0,PD1接外部高速時(shí)鐘，用8MHZ的晶振。（2）啟動(dòng)模式選擇電路我們可以通過(guò)配置BOOT引腳而選擇不同的啟動(dòng)模式，如下表3-1所示。表3-1STM32啟動(dòng)模式表啟動(dòng)模式選擇腳啟動(dòng)模式說(shuō)明BOOT0BOOT1X0主閃存存儲(chǔ)器啟動(dòng)區(qū)域?yàn)橹鏖W存存儲(chǔ)器01系統(tǒng)存儲(chǔ)器啟動(dòng)區(qū)域?yàn)橄到y(tǒng)存儲(chǔ)器11內(nèi)置SRAM啟動(dòng)區(qū)域?yàn)閮?nèi)置SRAM復(fù)位電路此最小系統(tǒng)的復(fù)位電路包括軟件復(fù)位和硬件復(fù)位兩種，上電復(fù)位芯片需要足夠時(shí)間進(jìn)行初始化，需要在NRST腳保持低電平信號(hào)，利用復(fù)位電路的電容充放電作用，STM32啟動(dòng)時(shí)由低電平變高，芯片從而復(fù)位，轉(zhuǎn)換芯片正常工作。3.3火焰?zhèn)鞲衅麟娐吩诒O(jiān)測(cè)火焰方面使用YS—17火焰?zhèn)鞲衅?。如圖3-4所示此火焰?zhèn)鞲衅?即紅外接收二極管)是用來(lái)搜尋火焰的傳感器，這種傳感器對(duì)火光特別靈敏。它的基本原理是運(yùn)用火光形成的紅外線對(duì)它極為靈敏的特性,當(dāng)火苗光度變大時(shí),發(fā)射的紅外線越多,火苗感應(yīng)器管腳間的阻抗變小,當(dāng)火苗光度變小時(shí),發(fā)射的紅外線越少,火苗感應(yīng)器管腳間的阻抗變大。圖3-4火焰?zhèn)鞲衅麟娐?.4煙霧與可燃?xì)怏w傳感器1.簡(jiǎn)介：MQ-2常用于家庭和工廠的氣體泄漏監(jiān)測(cè)裝置，適宜于煙霧和可燃?xì)怏w的探測(cè)。所以，MQ-2可以準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)是一個(gè)多種氣體探測(cè)器。MQ-2對(duì)可燃?xì)怏w及煙霧的監(jiān)測(cè)范圍十分的廣泛。它的優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。2.結(jié)構(gòu)：MQ-2的結(jié)構(gòu)如圖3-5所示。圖3-5MQ-2結(jié)構(gòu)圖3.特性此傳感器對(duì)煙霧和可燃?xì)怏w有很高的靈敏度，尤其對(duì)含有烷烴類(lèi)氣體的煙霧更加敏感。此傳感器可以重復(fù)進(jìn)行使用并且它的穩(wěn)定性十分好。這種傳感器在開(kāi)始的時(shí)候穩(wěn)定，響應(yīng)時(shí)間短，而且它在經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的工作后性能依舊很穩(wěn)定。但是，這種傳感器在使用之前需要預(yù)熱一段時(shí)間，不然它輸出的電阻和電壓會(huì)出現(xiàn)一定的偏差。MQ-2型煙霧傳感器檢測(cè)可燃?xì)怏w與煙霧的范圍十分的廣泛，可以達(dá)到100~10000ppm(ppm為體積濃度）。這種傳感器的電路設(shè)計(jì)電壓范圍很大，24V以下均可，在使用之前需要預(yù)熱，加熱電壓5±0.2V。典型的測(cè)量電路如圖3-6所示。圖3-6MQ-2測(cè)量電路我設(shè)計(jì)的煙霧濃度采集電路的原理圖如圖3-7所示。電路中MQ-2的4腳輸出隨煙霧濃度變化的直流信號(hào)，被加到比較器U1A的2腳，Rp構(gòu)成比較器的門(mén)檻電壓。當(dāng)煙氣含量較高輸出頻率大于門(mén)檻電流時(shí),比較器自動(dòng)產(chǎn)生低信號(hào)電平(0v),此時(shí)LED亮顯示告警;當(dāng)濃度降低感應(yīng)器的出口電流小于門(mén)檻電流時(shí),比較器翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生高電平(Vcc),LED熄滅。調(diào)整Rp,通過(guò)調(diào)整比較器門(mén)檻電流,進(jìn)而調(diào)整自動(dòng)報(bào)警輸入輸出電路的敏感度。圖3-7煙霧濃度采集電路3.5溫度傳感器DSl8B20溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司繼DSl820之后更新發(fā)布的智能改進(jìn)型智能溫度傳感器。與常規(guī)的熱敏電阻比較,他可以直觀讀取被測(cè)環(huán)境溫度而且可按照需要進(jìn)行簡(jiǎn)易的編程實(shí)現(xiàn)9~l2位的數(shù)碼直讀方法。從DSl8B20讀取的消息或輸入DSl8B20的消息僅要求一根口線(單線連接)讀取,溫度轉(zhuǎn)換功率來(lái)自數(shù)據(jù)總線端口,總線端口自身也能夠向所掛接DSl8B20提供電力,而無(wú)需額外電源。因而采用DSl8B20可讓控制系統(tǒng)構(gòu)造更趨簡(jiǎn)化,安全可靠更好。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)使用在線高溫測(cè)量技術(shù),測(cè)試區(qū)域?yàn)?5~125°C,在-10~85℃時(shí),精確度為±0.5°C。DS18B20的內(nèi)在構(gòu)造一般有四部門(mén)構(gòu)成:64位光刻ROM、高溫感應(yīng)器、非揮發(fā)性的高溫報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)大致如圖3-8所示。圖3-8DSl8B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20的管腳排列如圖3-9所示。圖3-9DS18B20的管腳DS18B20的引腳說(shuō)明如下：GND:地DQ：數(shù)據(jù)I/OVDD:電源NC：空腳DS18B20溫度傳感器與單片機(jī)連接的原理圖如圖3-10所示。圖3-10度傳感器接口電路圖3.6電源模塊由于本控制系統(tǒng)使用電池供電。所以我們使用4節(jié)1.5V干電池共4.5V做電源,通過(guò)實(shí)測(cè)證明控制系統(tǒng)實(shí)際工作時(shí),單片機(jī)控制模塊、感應(yīng)器的工作電壓穩(wěn)定可以達(dá)到控制系統(tǒng)實(shí)際工作的需要。電源接口電路原理圖如圖3-11所示。其中P1為電源線接口,SW1為電源開(kāi)關(guān)。圖3-11電源接口電路3.7按鍵控制電路此次按鍵控制工作電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)了四種按鈕,依次為設(shè)置鍵、加鍵、減鍵、應(yīng)急告警鍵,當(dāng)出現(xiàn)情況時(shí),可按下應(yīng)急告警鍵,使鳴聲器完成告警。按鍵連接電路工作原理圖如圖3-12所示。圖3-12消音按鍵連接電路圖3.8聲音報(bào)警電路本集成電路是利用三極管基極和一組電阻串連之后與單片機(jī)模塊PB8端口相連進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制蜂鳴器報(bào)警。聲音自動(dòng)報(bào)警電路工作原理圖如圖3-13所示。圖3-13聲音報(bào)警電路圖3.9顯示模塊本次系統(tǒng)中使用LCD1602來(lái)作為顯示屏件輸出數(shù)據(jù)信息。液晶顯示模組具備容積小、耗電低、展示信息內(nèi)容豐富多彩等優(yōu)勢(shì),而且不要求外加控制驅(qū)動(dòng)集成電路,現(xiàn)在液晶顯示模組早已變成了嵌入式數(shù)字單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品設(shè)計(jì)中最普遍的顯示屏件了。顯示電路原理圖如圖3-14所示。圖3-14LCD1602液晶顯示圖3-15各引腳功能LCD1602的引腳功能等情況如圖3-15所示。3.10本章小結(jié)本章主要對(duì)相關(guān)的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)和介紹，在完成硬件調(diào)試之后進(jìn)行程序的編寫(xiě)以實(shí)現(xiàn)相關(guān)的報(bào)警功能。第四章軟件設(shè)計(jì)4.1主程序及其流程框圖主程序流程圖如下圖4-1所示圖4-1火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主程序流程圖4.2子程序及其流程圖煙霧傳感器子程序流程圖如下圖4-2所示。圖4-2煙霧傳感器子程序流程圖溫度傳感器子程序流程圖如圖4-3所示圖4-3溫服傳感器子程序流程圖LCD1602顯示屏子程序如圖4-5所示：圖4-5LCD1602子程序流程圖4.3本章小結(jié)本章主要介紹基于stm32單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的軟件程序及其流程圖。對(duì)硬件進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)相關(guān)的報(bào)警功能。、總結(jié)與展望隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷進(jìn)步和科技創(chuàng)新能力的迅速提高,人民的生活蒸蒸日上。在衣食住行等各個(gè)方面都都獲得了很大的方便并且人民的生活獲得了很大的提高。然而,任何事情都是一支雙刃劍。科技在給我們提供很大方便的時(shí)候也帶給了許多風(fēng)險(xiǎn),導(dǎo)致了許多災(zāi)難的發(fā)生，例如火災(zāi)。生活中的電子產(chǎn)品以及各種易燃易爆物品，為火災(zāi)的發(fā)生留下了巨大隱患。通常人們會(huì)受到火災(zāi)的威脅，為了有效避免火災(zāi)的發(fā)生以及盡量減少火災(zāi)所造成的人身安全的威脅以及其他經(jīng)濟(jì)社會(huì)層面的重大損失，所以進(jìn)行了此次設(shè)計(jì)。此篇論文主要是介紹了基于stm32單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是在單片機(jī)的基礎(chǔ)上復(fù)合了火焰?zhèn)鞲衅鳎瑴囟葌鞲衅骱蜔熿F傳感器。通過(guò)傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)火災(zāi)發(fā)生時(shí)的一系列因素例如火焰、煙霧濃度、空氣中的可燃?xì)怏w濃度、溫度。當(dāng)達(dá)到傳感器規(guī)定的閾值時(shí)進(jìn)行報(bào)警，以達(dá)到在火災(zāi)前期以及火災(zāi)初期對(duì)火災(zāi)進(jìn)行預(yù)防的效果?？萍荚陔S著時(shí)間而變得越來(lái)越發(fā)達(dá)，我們?cè)谙硎芸萍冀o我們帶來(lái)便利的同時(shí)，也要利用科技來(lái)預(yù)防它所造成的不好的后果。在此次設(shè)計(jì)之后，我希望可以通過(guò)不斷得加強(qiáng)我的專(zhuān)業(yè)知識(shí)來(lái)不斷改進(jìn)現(xiàn)有得事物，使這個(gè)社會(huì)更加安全。參考文獻(xiàn)[1]鄧飛消防火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀器儀表.2012(06)[2]李明關(guān)于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警器的設(shè)計(jì)[J].經(jīng)營(yíng)管理者.2010(07)[3]賈姝娟，顧春祿，張艷杰基于單片機(jī)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信息與電腦(理論版).2010(10)[4]于波,王琮澤,蔣智偉,等.基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的煙霧及溫度信號(hào)報(bào)警[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2021（20）：163-164.[5]李繼紅,安迎建.基于51單片機(jī)的智能家居火災(zāi)報(bào)警的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2021（12）：60-61.[6]周航帆，傅寧，劉宇翔，等.北斗通信與森林防火應(yīng)急終端的設(shè)計(jì)[J].通信電源技術(shù)，2018（5）：162-165.[7]林佩仰.超