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基于单片机的火灾报警系统硬件电路设计案例

目录

TOC\o1-3\h\u2455基于单片机的火灾报警系统硬件电路设计案例 1

67921.1火灾报警系统的功能及要求 1

161661.1.1系统功能 1

242321.1.2设计要求 1

238061.2系统总体设计 2

319001.2.1实物组成设计框图 2

313131.2.2硬件设计框图 3

97821.3单片机原理及接口技术 3

172601.3.1单片机的选择 3

64721.3.2单片机的引脚及功能 4

78521.3.3时钟电路设计 6

28861.3.4复位电路设计 6

230631.4传感器的选择与应用 7

202171.4.1烟雾传感器的选择 7

119691.4.2MQ-2烟雾传感器的介绍 8

278531.5LCD1602显示电路 10

42031.6通信模块 11

272611.7A/D转换电路 12

130481.8报警电路 13

本文设计的系统主要想实现的功能：通过烟雾传感器对建筑物内的气体浓度颗粒进行探测，将探测到的数据值送入单片机，单片机对这个数据进行分析和处理，判断此数据值是否会超过预设值，如果大于预设值，会自动开启声光报警系统。并通过通信模块给事先设定的手机发送短信和拨打电话，并且打开喷淋设备。

1.1火灾报警系统的功能及要求

1.1.1系统功能

室内火灾报警系统主要由烟雾传感器、液晶显示屏LCD1602、A/D转换器、LED灯和蜂鸣器、GSM通信模块构成。主要的传感器是MQ－2，它可以收集被测室内等区域的烟雾数据。然后通过A/D转换模块处理后模拟量就转换为成数字量，然后将此数字量传递到单片机。当单片机检测到数据时，它将与预设值做对比。如果超出数据的阀值之后，则开启报警电路，系统进行声光报警，提醒居民群做好相关措施来应对火灾。同时还会打开喷淋系统进行喷水，从而进行灭火。声光报警，通信等模块与单片机的I/O口相连，实现相应的数据处理功能。

1.1.2设计要求

1、硬件设计要求

在硬件要求上主要从以下几个方面来考虑：

（1）设备的选型

选择性能优良的产品，要把可靠性作为首要的选择条件兼顾其经济性、实用性及适用性。

（2）设备的正确配置

使用与环境相符的配置设备，使设备最大限度的发挥它们的作用，使其能最早期的探测到火灾，给人与警示并联动灭火系统进行灭火。

（3）系统的供电

选择合理经济的供电方式来保证系统供电的可靠性，为系统的正常运行提供可靠的电源保障。

（4）系统的接地

良好的接地时提高电子设备电磁兼容性的重要手段之一，正确的接地才能抑制干扰的影响，而错误的接地反而能引入严重的干扰而影响系统的可靠性。

2、软件设计要求

对火灾报警系统软件有如下要求：

（1）实时性

由于火灾报警系统是一个实时控制系统，对于系统响应时间要求较高，所以对应用软件的执行速度有一定的要求，即能够在采集现场数据后，在允许的时间间隔内，及时对数据进行计算、处理、并做出正确判断，对系统进行控制。采用C编写，对于一些需要随机中断并且处理的任务，可以采用中断系统来完成，并且给不同的任务设置不同的中断优先级，保证需要及时处理的任务可以及时被响应。

（2）灵活性和通用性

为了节省内存和具有较高的适应能力，软件采用模块化结构，在编写程序的时候，采用自项向下的分析方法，将整个软件系统划分为若干个软件功能模块，然后针对每一个功能模块编写子程序。以后如果需要添加功能或修改现有功能，只需要添加或修改子程序即可。

（3）可靠性

在火灾报警系统软件设计中，可靠性是至关重要的，是系统运行的基本保障，为了保证系统软件的可靠性，通常设计一个诊断程序，定期对系统进行诊断，也可以通过软件诊断，防止程序失控

1.2系统总体设计

1.2.1实物组成设计框图

本文设计的系统是火灾时烟气参数值的显示，以及其声光报警和与灭火，通信功能于一身的室内建筑火灾报警系统，实物系统模拟图如图2.1所示。

图1.1实物系统模拟图

1.2.2硬件设计框图

通过分析系统设计方案可以知道，本次设计的室内火灾报警系统采用的是一种以单片机型号为STC89C52为核心REF_Ref32200\r\h[19]，然后通过与烟雾传感器，以继电器模拟喷淋系统，GSM模块，蜂鸣器与LED等组成的声光报警等模块组合来实现对烟雾值显示和报警。其系统组成框图如图2.2所示。

图1.2总体设计框图

1.3单片机原理及接口技术

1.3.1单片机的选择

一台微型计算机的组成就是将CPU，RAM（ROM），中断系统，定时器，计数器和IO接口的各种组件同时组合集成到一个半导体中REF_