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泉 州 师 范 学 院 毕业论文（设计）
题 目 基于单片机的远程火灾自动报警系统的设计 学 院 专 业 学生姓名 学 号
指导教师 职 称 副教授 完成日期 教务处 制
基于单片机的远程火灾自动报警系统的设计 物理与信息工程学院 电子信息科学与技术专业 070303001 黄晋森
指导老师：蔡植善 副教授
摘要：系统以STC89C51为控制器，选用温度传感器DS18B20、烟雾传感器MQ-2为火灾探测的敏感元件，采用TC35发送短信到指定手机的报警方式，设计出适用于住房、办公室、餐厅等场所简单实用的火灾自动报警器。
关键字：单片机STC89C51、DS18B20、MQ-2、TC35、TLC549、火灾报警 目录
摘要????????????????????????????????????2 1引言
????????????????????????????????????4 2系统基本方案选择
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2.1单片机芯片的选择????????????????????????????4 2.2显示模块选择??????????????????????????????4 2.3温度传感器的选择????????????????????????????4 2.4烟雾传感器的选择????????????????????????????4 2.5 GSM模块的选择?????????????????????????????4
2.6电路设计最终方案决定??????????????????????????5 3主要元器件功能介绍?????????????????????????????5
3.1主控制器STC89C51RC介绍???????????????????????? 5 3.2温度传感器DS18B20介绍?????????????????????????6
3.3烟雾传感器MQ-2介绍?????????????????????????? 8 3.4 LCD1602液晶显示介绍??????????????????????????10
3.5 TC35短信收发模块介绍????????????????????????? 11 4 主要程序流程图
?????????????????????????????? 13 5 系统调试????????????????????????????????? 14 6 设计总结????????????????????????????????? 16 参考文献
?????????????????????????????????? 16 附录???????????????????????????????????? 18 程序清单?????????????????????????????????? 19
1 引言
火灾指燃烧引起的在任何环境中发生的难以控制的灾害，可由自然原因和人类活动引起，有的大火甚至能横扫整个城市。国内外的实践表明，火灾对城市的威胁很大，它能造成城市人口严重伤亡，使社会财富大量被毁，甚至能导致城市瘫痪。历史上的莫斯科市、伦敦市、芝加哥市、旧金山、东京市、横滨市都发生过毁灭性火灾，我国北京、武汉、长沙、杭州等市历史上屡次被烧，重庆市1949年9月2日大火，三昼夜大火熊熊、浓烟蔽空、日月无光，数千人葬身火海，数十万居民无家可归。据瑞士——保险公司调查报告，1970年~1985年世界平均每周发生3起大火，15年共造成150万人丧生，使全球5000万人无家可归，如果说天灾是人类共同面对的大敌，那么在尚不发达的发展中国家则是天灾与人祸并重，火灾隐患日益严重。火灾是日常生活中一种常见的灾害，所以准确的预报是极其重要的。很多因为没有在火灾发生的初期做出及时的补救而火势蔓延，造成极大的灾害。[1] [2]
本系统利用GSM网络覆盖广、信号稳定、保密性好、数据传输量大、可以把现场采集到的信息及时传输到远端，远端也可以及时发出相应的处理信号的优点。将GSM网络与火灾报警器相结合，即使主人不在家时也能第一时间将火灾情况通过短信发送到手机上，以降低火灾造成的损害。 2系统基本方案选择
2.1 单片机芯片的选择 采用STC89C51芯片。STC89C51功能强，速度快，寿命长，价格低。可直接将编好的程序用伟福软件配带的STC-ISP V39软件下载到STC89C51中，MCU则可执行相应的功能，而且STC89C51芯片还可以反复的进行擦写，断电不丢失。 2.2 显示模块选择
采用LCD1602液晶显示。LCD1602具有显示质量高、数字式接口、体积小、重量轻、功耗低等优点。而且LCD1602液晶能够同时显示32个字符（16列2
行），1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，使用起来更加快捷方便。
2.3 温度传感器的选择
采用数字式温度传感器DS18B20，此传感器是仅需要一条数据线进行数据传输的数字式传感器，与单片机连接简单，不需要再添加A/D模块，简化硬件电路同时降低成本。而且，数字式温度传感器测量精度高、测量范围广。 2.4 烟雾传感器的选择
采用可燃气体、烟雾传感器MQ-2，适用于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。此传感器具有探测范围广、高灵敏度/快速响应恢复、驱动电路简单、寿命长等优点。 2.5 GSM模块的选择
TC35是Siemeils公司推出的新—代无线通信GSM模块。自带RS232通讯接口,可以方便地与PC机、单片机连机通讯。它具有体积小、重量轻、低功耗等特点。可以快速、安全、可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务(Short Message Service)和传真，方便用户的应用开发和设计。 2.6 电路设计最终方案决定
综上各方案所述,对此次作品的方案选定: 采用STC89C51RC作为主控制系统；LCD1602液晶作为显示；数字式温度传感器DS18B20；可燃气体、烟雾传感器MQ-2；采 4
用TC35为GSM模块。给出的系统方框图如下：
图2-1 硬件组成
如图2-1，本系统主要由单片机控制模块、温度采集模块、烟雾探测模块、LCD显示模块、声光报警模块、GSM短信发送模块组成。设计原理：单片机巡回检测温度、烟雾并在LCD上显示其值，如果其中一项发生异常（即超过设定值时），发出声光报警，并通过GSM模块 [3]发送温度、烟雾值到指定手机。
3主要元器件功能介绍 3.1 主控制器STC89C51RC
STC89C51RC单片机是宏晶科技 推出的新一代抗干扰、高速、低功 耗的单片机，指令代码完全兼容传 统8051单片机。STC89C51RC是40 引脚的双列直插芯片，有P0，P1， P2，P3四个I/O口，每条I/O口都 能够独立作为输出或者输入。单片 机最小系统如图3-1所示，第18引 脚和第19引脚接时钟电路，XTAL1 接外部晶振和微调电容的一段，在 片内是振荡器倒相放大器的输入， XRAL2接外部晶振和微调电容的另 一端，在片内是振荡器和倒相放大 器的输出。第9引脚是复位输入端， 接上电容、电阻及开关后构成电复 位电路。第20引脚为接地端，第40
引脚为电源端。 图 3-1 单片机最小系统图
3.2 温度传感器DS18B20
DS18B20测温原理如图3-2所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。 [4]
图3-2 DS18B20测温原理图
根据DS18B20通讯协议，主机控制DS18B20完成温度转换须经过三步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。复位要求主CPU将数据线下拉500us，然后释放，DS18B20收到信号后等待16～60us左右，后发出60～240us的存在低脉冲，主CPU收到此信号表示复位成功。