基于单片机的烟雾检测报警系统

摘要

本文设计的用单片机控制的烟雾检测报警系统，是采用催化燃烧效应原理的探头制成的烟雾浓度测量及报警的仪器，适用于家庭、中小型煤矿、农村沼气池等存在可燃气体的场所，进行多种可燃气体（液化石油气、氢气、甲烷）在空气中的浓度测量，系统能够根据可燃气体报警界限进行声、光报警，并留有可直接使用的扩展功能端口，可以根据用户的需要用于安全控制装置（排风、鸣笛等）。

系统由带有A/D转换模块及看门狗模块的单片机、敏感元件、前置小信号放大电路、显示电器、键盘电路、声光报警电路、模式切换电路、电源电路、继电器控制电路等组成。其中单片机为系统的核心，完成数据的采集、处理、输出、显示等功能；双通道模式的敏感元件用于准确检测烟雾的含量，其输出与烟雾浓度对应的电压信号；小信号放大电路用于放大敏感元件输出的电压；显示电路用于显示烟雾的浓度；键盘电路用于调整报警界限及消音；报警电路用于对超限的烟雾进行声光报警；模式切换电路用于切换测量哪种可燃烟雾（液化石油气、氢气、甲烷）；电源电路为系统提供稳定的电压；继电器控制电路为用户需要留下扩展功能。

该系统的特点是测量气体种类多，测量范围宽，精度高；结构简单，成本低；可靠性和稳定性好；具有死机自动重启、双通道传感器测量功能，是一种电路设计新颖、参数测量准确、操作方便的多种烟雾浓度检测与报警的实用设备。

关键词：烟雾检测；传感器；单片机

ABSTRACT

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目 录

1绪论1

1.1论文研究来源、目的和意义1

1.1.1论文研究来源1

1.1.2论文研究目的和意义1

1.2烟雾报警系统的国内外现况2

1.3本论文的主要任务与创新思路3

2系统的总体方案设计5

2.1烟雾传感器的选型5

2.1.1烟雾传感器介绍5

2.1.2烟雾传感器的选型8

2.1.3 MC101型烟雾传感器的工作原理8

2.1.4 MC101型烟雾传感器的特点与技术指标9

2.2烟雾报警系统总体设计方案11

2.2.1烟雾检测报警系统工作原理11

2.2.2烟雾检测报警系统的结构11

2.2.3烟雾检测报警系统的功能11

2.2.4烟雾检测报警系统的主要技术指标13

3烟雾检测报警系统硬件设计14

3.1单片机的选型14

3.1.1单片机的选型14

3.1.2 STC12C5410AD单片机的特点15

3.2烟雾检测报警系统硬件电路设计17

3.2.1信号采集及前置信号放大电路17

3.2.2声光报警电路18

3.2.3数码管显示电路19

3.2.4键盘控制与模式切换控制电路20

3.2.5安全控制装置电路21

3.2.6直流稳压电源电路22

3.3基于单片机的烟雾检测报警系统硬件总电路23

4烟雾检测报警系统软件设计24

4.1 STC12系列单片机调试及开发工具24

4.2烟雾检测报警系统软件流程及设计25

4.2.1主程序设计及流程图25

4.2.2主程序初始化设计及流程图26

4.2.3数码管显示程序设计27

4.2.4外部中断0程序设计及流程图27

4.2.5 T0中断程序设计及流程图28

4.2.6 ADC中断程序设计及流程图29

5仪器标定及误差分析31

5.1烟雾检测报警系统标定31

5.1.1爆炸下限（LEL）概念介绍31

5.1.2仪器的标定32

5.2烟雾检测报警系统误差分析33

结论35

参考文献37

致谢37

附录A39