烟雾火灾报警器开题报告讲述讲解

本科毕业设计（论文）开题报告

论文题目：基于单片机的火灾自动报警系统的设计与开发

学生姓名：舒伟学号：120706202

二级学院名称：电子信息学院专业：电子科学与技术

指导教师：金步平职称：研究员.

合作/企业教师：职称：

填表日期：2015年12 月23日

一、前言

1.1 选题背景及意义

随着科技的发展，越来越多的巨大的隐患由于工业生产和人们的日常生活而产生。为

了早期发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全，需要建立火灾自动

报警系统。

单片机及烟雾传感器是烟雾报警器系统的两大核心。单片机好比一个桥梁，联系着传

感器和报警电路设备。近几年来，单片机已逐步深入应用到工农业生产各部门及人们生活

的各个方面。各种类型的单片机也根据社会的需求而开发出来。单片机是器件级计算机系

统，实际上它是一个微控制器或微处理器。由于它功能齐全，体积小，成本低，因此它可

以应用到所有电子系统中。同样，它也可以广泛应用于报警技术领域，使各类报警装置的

功能更加完善，可靠性大大提高，以满足社会发展的需要。而传感器作为信息技术系统的“感官”器件，如果没有“感官”感受信息，或者“感官”迟钝，都难以形成高精度、高速度的控制系统。美国曾把二十世纪八十年代称为传感技术时代，日本更是把传感技术列为十大技术

之首。所以，根据报警器功能的需要，选择合适、精确、经济的烟雾传感器和单片机芯片

是至关重要的。在本论文中的最主要的设计是选STC89C52单片机和MQ-2半导体气体烟雾传感器为核心器件。

目前，现代建筑都会有选择地安装不同功能的烟雾自动报警系统。因为烟雾自动报警

系统是建筑物的神经系统，它能够感受、接收着发生火灾的早期信号并及时报警，发出警

报同时告知用户和周边居民。它就像是一个个称职的更夫，给居住、忙碌或是休息在家庭

中的人们以极大的安全感。在火灾的早期阶段，准确的探测到火情并迅速报警，对于及时

组织有序快速疏散、积极有效地控制火灾的蔓延、快速灭火和减少火灾对居住人群的损失

都具有重要的意义。

本次设计一个以STC89C52单片机为核心的火灾报警器可以实现声光报警、故障自诊断、浓度显示、报警限设置。是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化

的火灾报警器，具有一定的实用价值。

以下为主要实现的功能：

能够感知烟雾的浓度，到达一定的数值之后实现报警功能。

能够检测现场的温度，到达一定的数值之后实现报警功能。实现三极管驱动数码管显示当前采集模块烟物浓度和温度值功能。

实现两种报警方式可紧急报警方式和手动取消紧急报警方式。

实现可设置烟雾浓度和高温报警值功能，并在掉电情况下有掉电保存功能。

实现一旦检测到火宅释放的烟雾超过一定数值，即可进行蜂鸣器同步报警功能；

实现能够检测到温度的升高，当超过设定的报警温度时候，蜂鸣器也将产生报警功能。

1.2 基于单片机的火灾自动报警系统的设计与开发的研究价值

如今社会火灾事故频繁发生，为了尽可能减少生活中火灾事故的发生，就必须对烟雾

进行现场实时检测，采用先进可靠的安全检测仪表，严密监测环境中烟雾的浓度，及早发现事故隐患，采取有效措施，避免事故发生，才能确保工业安全和家庭生活安全。因此，研究烟雾的检测方法与研制烟雾报警器就成为传感器技术发展领域的一个重要课题。

二、研究的基本内容

2.1 整体设计思路

本系统是一个由单片机控制的火灾烟雾浓度、温度检测系统，它将传感器输出的电压

信号进行A/D 转换、滤波、线性化，由单片机将电压值转换为气体浓度和温度送LED 显示，并判断是否超过报警上限，若超过，则发出声光报警。同时用户可以自己设定报警上限和定时时间，使用户可以根据实际情况方便的掌握安全状况。

烟雾报警器是能够检测环境中的烟雾浓度，并具有报警功能的仪器。该报警系统的最

基本组成部分应包括：信号采集模数转换电路、单片机控制电路、字符显示电路、声光报警电路和安全保护电路等部分组成。

为适应家庭和工业等场所对可燃性易爆烟雾安全性要求，设计的烟雾报警器具有显示

报警状态。报警器采用延时的工作方式，烟雾检测报警器以STC89C52单片机为控制核心，选用MQ-2半导体气体烟雾传感器采集烟雾浓度信息，配合外围电路构成烟雾报警系统。本设计包括硬件和软件设计两个部分。

从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：烟雾检测部分、

STC89C52单片机主控部分、报警部分，AD 采集四大部分。电路总体设计框图如图

1所示。图1 总体设计框图

处理器采用51系列单片机STC89C52。整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在监测点上的烟雾检测探头将检测到的烟雾变换成电信号，送出模拟信号，给AD 采集电路采集。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出烟雾报警状态控制信号。驱动蜂鸣器及报警指示灯报警。

电源开关电源

STC89C52 单片机AD 采集电路

显示电路

报警电路

按键控制

2.2 器材的选择与简介

2.2.1 烟雾检测传感器选型

烟雾传感器是测量装置和控制系统的首要环节。而烟雾报警器的信号采集由烟雾传感

器负责。烟雾传感器能够将气体的种类及其浓度有关的信息转换为电信号，根据这些电信

号的强弱就可以获得与待测气体在环境中存在的情况有关的信息，从而达到检测、监控、

报警的功能。可以说，没有精确可靠的传感器，就没有精确可靠的自动检测、控制和报警

系统。烟雾传感器作为报警器中不可缺少的核心器件，它决定了所采集的烟雾浓度信号的

准确性和可靠性。烟雾传感器内部结构如图2所示。

图 2 烟雾传感器及其结构图

烟雾传感器是模拟传感器。它能将空气中的烟雾浓度变量转换成有一定对应关系的输

出信号的装置。烟雾传感器就是通过监测环境中烟雾的浓度来实现火灾防范的。当烟雾探

头碰到烟雾或某些特定的气体，烟雾探头内部阻值发生变化，产生一个模拟值，从而对其

进行控制。烟雾传感器利用烟雾敏感元件的电阻受烟雾（主要是可燃颗粒）浓度影响阻值

变化的原理向单片机发送烟雾浓度相应的模拟信号。

在智能建筑中对火灾探测器的应用主要以感烟火灾探测器选用为主。随着传感器生产

工艺水平逐步提高，传感器日益小型化、集成度不断增大，使得烟雾探测器的体积也逐渐

变小，提高了烟雾探测器的便携性，更加利于生产、运输和市场推广。目前，烟雾传感器

广泛应用在城市安防、小区、工厂、公司、学校、家庭、别墅、仓库、资源、石油、化工、燃气输配等众多领域。

在国内的产品中，无论哪家生产的烟雾探测器，都可以探测到火灾的发生，都具有比

较高的灵敏度，而且在安装中都比较简单。但是，由于各生产的设备不可通用，独立为正，不但不可彼此互相代替，更不可以互相通讯。使得用户面对众多厂家生产的烟雾探测器感

到不知所措。而这也正是国内产品市场的一个重大缺陷。