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烟雾报警器的国内外现状 2

1.3本论文主要任务 2

2 烟雾检测报警器的方案设计 8

2.1烟雾检测报警器设计思路 4

2.2烟雾传感器的选型 4

2.2.1烟雾传感器介绍 4

2.2.2烟雾传感器的选定 7

2.2.3 MQ-2型烟雾传感器的工作原理 8

2.2.4 MQ-2型传感器的特性及主要技术指标 9

2.3烟雾检测报警器整体设计方案 10

2.3.1烟雾检测报警器工作原理 10

2.3.2烟雾检测报警器的结构 11

2.3.3烟雾检测报警器的功能 11

2.3.4烟雾检测报警器的主要技术指标 12

2.4本章小结 12

3系统设计 13

3.1 系统功能 13

3.2 系统框图 13

3.3 单片机的介绍 14

3.4 DS18B20的介绍 17

3.4.1 DS18B20的介绍 17

3.4.2 DS18B20温度传感器与单片机的接口电路 20

3.4.3 DS18B20的控制方法 20

3.5 LED数码管 23

3.5.1 LED数码管的主要技术参数 23

3.5.2 LED数码管的引脚说明 23

3.5.3 LED数码管编码说明 25

4硬件设计 26

4.1单片机最小系统电路 26

4.2 DS18B20测温电路 26

4.3 报警电路 27

4.4四位数码管显示电路 27

4.5 报警温度设定按键电路 28

4.6烟雾传感器转换电路 29

5 烟雾检测报警器的软件设计 31

5.1 STC12系列单片机调试及开发工具 31

5.2主程序初始化流程图 32

5.3中位值平均滤波法数字滤波子程序设计及流程图 33

5.4插值法线性化处理子程序设计及流程图 34

5.5烟雾子程序设计及流程图 36

5.6报警子程序设计及流程图 37

5.7控制按键设计子程序及流程图 38

5.3本章小结 38

6 实验检定及误差分析 39

6.1烟雾检测报警器检定 39

6.1.1爆炸下限(LEL)概念介绍 39

6.1.2实验数据分析 39

6.2实验误差分析 41

6.3本章小结 42

结论 43

参考文献 44

总结 45

谢辞 46

附录 47

附录一程序源代码 47

附录二电路图 57

附录三PCB图 58

结 论

烟雾检测报警器可保障生产与生活的安全，避免火灾和爆炸事故以及煤气中毒的发生，它是防火、防爆和安全生产所必备的仪器，具有广阔的市场空间与发展前景。 

本论文在对烟雾传感器和报警技术进行深入研究的基础上，全面比较国内外同类产品的技术特点，合理地确定系统的设计方案。并对仪 器的整体设计和各个组成部分进行了详细的分析和设计。 

本论文设计的烟雾报警器由烟雾信号采集电路与单片机控制电路两大部分构成。 

根据设计要求、使用环境、成本等因素，选用MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器。该传感器是对以烷类烟雾为主的多种烟雾有良好敏感特性的广谱型半导体敏感器件。它的灵敏度适中，具有响应与恢复特性好，长期工作稳定性、重现性、不易受环境影响及抗温湿度影响等优点。 

在系统单片机控制电路的设计上，采用了高性能、高整合度的at89s52单片机作为核心芯片，充分利用了其高速数据处理能力和丰富的片内外设，实现了仪器的小型化和智能化。使仪器具有结构简单、性能稳定、体积小、成本低等优点。由于烟雾传感器需要在加热状态下工作，温度越高，反应越快，响应时间和恢复时间就越快。为提高响应时伺，保证传感器准确地、稳定地工作，需要向烟雾传感器持续供给5V的加热电压。为了保证传感器加热工作的可靠性，当传感器加热丝断线或传感器接触不良时，能够进行故障报 警。 

烟雾报警器能在较宽的温度范围工作，可将烟雾浓度显示用LCD显示。当烟雾的浓度达到设定的浓度时，发出声光报警。还具有故障自诊断功能快速重复检测和延时报警功能。在本论文研制的报警器的基础上，可以再做适当的功能扩展，使可燃性烟雾报警器的功能更加完善，安全性更高，使用更加方便等。为了能够进一步提高安全性，可以在自动声光报警的基础上，实现带动烟雾 管道关断等功能。 

应用程序以C语言编写，充分利用芯片资源，提高了测量精度和代码执行效率，减小了代码容量，采用中位值平均数字滤波算法对经A/D转换后的数字信号进行滤波处理。这种方法既可滤去脉冲干扰又可滤去小的随机干扰，不但最大限度地排除现场噪声干扰，降低烟雾报警器误报概率，而且易于在单片机中实现。 

通过现场标定及测试，分析烟雾浓度信号的实验数据，计算本报警器显示烟雾浓度与实际浓度之间的误差为2.55%LEL，在所规定误差范围±5%LEL之内，满足检测要求，达到了预期的设计效果的结论。