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基于单片机的烟雾报警器的设计与实现
作者：袁礼
来源：《山东工业技术》2016年第17期
摘 要：本设计是利用MQ-2型的半导体可燃性气体敏感元件烟雾传感器来实现对烟雾的浓度的检测，并且它灵敏度够高、反应速度快、抗干扰性的能力比较强等优点。并且价格也经济实惠，使用寿命也比较长。单片机则是选用的STC12C5410AD单片机，它里面包括A/D转换、硬件乘法器、硬件脉宽调制器等资源，具有高速处理、低功消耗、抗干扰性性强等优点。以STC12C5410AD单片机和MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器、温度传感器以及火焰传感器可实现声音闪光灯报警的方式、故障的自我诊断、浓度显示、报警限设置、延时报警以及与上位机串口通信的功能。是一种结构比较简单、性能相对稳定、使用方便、价格实惠、智能化的报警装置。资助具有一定的实用价值。根据其理论做出的成品进行相关的反复检测后，得出：烟雾浓度设定值为3，温度高低设定值为30℃时，报警器的各项工作情况都比较稳定和准确，火焰传感器也相对比较稳定，能够精确的进行报警。当温度超过60℃时，会有1℃左右的误差，能够适用于广大家居，工作场所。 关键词：烟雾；报警器；单片机
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.261 1 选题背景及研究意义
目前为止，为了满足不同地方的不同需求，所以不同的场所都会安装不同功能的烟雾报警系统。烟雾报警系统的主要功能就是能够实时的检测当前的环境并能够及时的报警提示该区域内的用户及周围的居民来做出相对应的防范措施。它就好比是一个称职的警卫，能够给正在忙碌或者休息中的用户提供很强的安全感 。相对的，如果能在火灾发生前能够准确，及时的发现并且能够快速的报警的话，对于提前预防所可能遇到的各种损失都能够做出及时的各种措施。
2 国内外研究现状
传感器的发展起步相对较晚，但也有三个阶段：结构传感器阶段、物性传感器阶段、智能型传感器阶段。在国内，传感器技术的起步很早，但是却不被人们看好。不管其运行速度和检测效果都差强人意。直到1986年我国才正式将传感器技术列入重点发展项目之一。虽然相对于其它国家而言比较落后，但是经过这么多年以来的发展和研究，我国的传感器技术已初具规模了。
研究成果及特色：该报警器由于是多功能集烟雾、火灾、温度报警器于一体，该设计最大的特点是能够交三种报警装置集于一体，可以节省许多不必要的开支，可以不用安装三个不同
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的报警器，能够在各种场合安装，家庭，公司以及公共场所都可以，应用广泛，实际应用比较突出。
火灾报警器的总体方案设计： 3 系统的功能要求
对于本系统的功能于研究成果中提出，详细成果为以下：（1）对于火情的检测：对于火灾的报警我们应该提高其准确性和及时性，所以该系统需要使用多种方法进行检测。所以在本课题的设计之中我们加入了对温度的检测装置、火焰检测装置和烟雾浓度的检测装置来对有可能发生的火灾进行检测并实时进行报警。（2）声光的报警功能：当探测区域烟雾浓度比较大，有火焰产生或是有故障等异常状况发生的时候，报警器就会进行灯光闪烁报警并伴随蜂鸣响动。
4 系统的技术性需求
熟悉并掌握该系统的工作原理和功能时，我们要大概的确定该系统的技术需求。 系统的组成和设计。大致上就是通过对温度高低、烟雾浓度和火焰的感应来传达到单片机上，然后单片机对获得的数据进行快速整理和分析并输出信号至终端，然后终端给出相应的显示和动作，即当检测值达到甚至超过设定值时，会显示出检测的数值并进行蜂鸣报警。 5 系统的硬件设计
主控制电路设计。本设计采用的单片机类型是与STC89C51区别不大但具备更多优点的STC89C52。STC89C52作为CMOS的8位微控制装置，它能量消耗低且性能更高，在可编程Flash储存器中更是具有8K系统。而且在单芯中，它能够有效的在嵌入式控制应用系统中提供更高的灵活度和解决方案，即他拥有了8位CPU和可编程的Flash。
单片机的时钟电路和复位电路的设计。相对于其它类型的单片机而言，本设计使用的STC类型的单片机优点更多更容易使用。
烟雾检测AD采集电路。MQ-2型烟雾传感器是作为本设计采用的主要传感器之一。实验时它能够准确和及时的将所获取的信号转入至A/D转换系统中并转换成数字显示在数码管上。
电源模块。使用带USB连线进行供电，该供电方式多适用于实验的时候使用，并且使用方便，不管是插在电脑上或者常用的充电宝上都能使用并且供电稳定。
温度传感器电路。对于烟雾传感器而言，其工作方式与温度传感器是差不多的，只是相对的进行了烟雾的检测然后进行A/D转换传至单片机内部工作。此外，本设计使用的是MQ-2型
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烟雾传感器，所以并不能够完全地检测所有气体。MQ-2型烟雾传感器主要是对烷类气体具有很强的过敏性，所以能够有效的防止煤气等的泄漏。 6 硬件的调式以及结果
调试的方法。电路成功地供电运行之后，我们要首先把显示程序加载进去观察，显示的正常与否是决定我们选择的重要指标。而在调试各个元器件的时候，我们要仔细、严谨地慢慢调试以达到理想的效果，当出现一些问题的时候，我们也有足够的能力面对和想出更好的解决办法。
调试后的结果。对仪器进行测试的时候，我们采用的是使火焰靠近火焰传感器，在烟雾传感器上释放一定量的烷类气体（典型的就是打火机释放的烷气）以及对温度传感器施加超过设定值的温度来达到报警效果。
在实际生活应用中，本设计能够作为一种正常的、重要的工具来对生活中的气体、火焰和烟雾进行检测以防止灾情的发生。 7 结论
根据其理论做出的成品进行相关的反复检测后，得出：烟雾浓度设定值为3，温度高低设定值为30℃时，报警器的各项工作情况都比较稳定和准确，火焰传感器也相对比较稳定，能够精确的进行报警。当温度超过60℃时，会有1℃左右的误差，能够适用于广大家居，工作场所。符合大众需求。 参考文献：
[1]陈海宴.51单片机原理及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010. [2]胡汉才.单片机原理及接口技术[M].北京：清华大学出版社，1996.