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設計要求
- 掌握51單片機的軟、硬件原理及常規應用；
- 掌握MQ-2煙霧報警器的工作原理、制作及控制方法；
- 掌握DS18B20溫度傳感器的工作原理、制作及控制方法；
- 掌握ADC0832模數轉換芯片的工作原理與使用方法；
- 設計一個基于單片機的煙霧報警系統，并對其的各種功能和指標進行測量、分析和總結。
系統概述
本設計選用MQ-2煙霧傳感器、DS18B20溫度傳感器以及AT89C51單片機作為核心器件并與其他電子技術相結合，通過AT89C51單片機控制傳感器對檢測地點的煙霧、溫度進行實時檢測，并把檢測結果進行數據信息處理，可以實現聲光電一體化報警、濃度顯示、溫度顯示等功能。
煙霧-溫度報警系統的組成部分有：MQ-2煙霧信號采集電路、ADC0832模數轉換電路、DS18B20溫度信號采集電路、單片機控制電路、LCD顯示電路、按鍵電路、繼電器電路（在實際應用中，繼電器電路可以用來控制電閘、噴淋設施和消防設施等）和聲光報警電路。系統框架如下所示。
MQ-2靈敏度特性
煙霧傳感器在最佳工作條件下，接觸同一種煙霧，其電阻值RS隨氣體濃度變化的特性稱之為靈敏度特性，用K表示。
K=RS/RO
式中，RS為煙霧傳感器潔凈空氣條件下的電阻值，RS為煙霧傳感器在一定濃度的檢測煙霧中的電阻值。雖然對于不同的煙霧，器件靈敏度特性K的值也會各有差異，但是它們都遵循同一規律。
logRS=mlogC+n
式中，m為器件相對煙霧濃度變化的敏感性，又稱煙霧分離能，對于煙霧，m值為1/2～1/3；C為檢測煙霧的濃度。n為與檢測煙霧，器件材料有關，并隨測試溫度和材料中有無增感劑而有所不同。（MQ-2傳感器詳細介紹請見論文）
設計說明
首先，需要說明的是：由于Proteus軟件沒有MQ-2煙霧傳感器模型，仿真中用滑動變阻器代替。
MQ-2氣體傳感器內部結構電導率隨著氣體濃度的增大而增大，其電阻是電導率的倒數，所以電阻是隨之減小的。其特性就相當于一個滑動變阻器。所以在仿真中用滑動變阻器替代。
而在實際運用中，原理圖中，MQ-2接線方式如下圖所示。
由于MQ-2輸出電壓與煙霧濃度不成線性關系，濃度大小需要根據上文計算公式計算出Rs/R0的比值，然后查靈敏度特性曲線表得出，具體操作方法請見器件資料文件夾中關于MQ-2的電壓-濃度轉換操作說明。
仿真為了簡便該過程，將煙霧等級（Smoke）分為5檔，其與MQ-2輸出電壓對應關系如下表所示。
仿真電路圖
原理圖和PCB圖
洞洞板實物圖
仿真結果分析
打開“火災溫度煙霧報警系統設計.DSN”仿真文件，雙擊單片機加載“報警.hex”文件，運行仿真，其結果如下所示。
從圖中可以看出，LCD顯示當前煙霧等級為3，小于設定的報警等級4；系統當前溫度為29.8℃，在溫度范圍內（5～30℃）；綠色LED燈點亮，指示系統處于正常工作狀態下；繼電器和蜂鳴器處于工作停止狀態。
通過調節DS18B20傳感器和RV3滑動變阻器上下紅色箭頭，改變溫度大小或煙霧等級，使系統達到報警狀態。此時，仿真結果如下3個圖所示。
從以上3個報警狀態可以看出，無論溫度或煙霧是單獨報警還是同時報警，系統動作都是一樣的，即紅色LED報警指示燈點亮，蜂鳴器鳴叫，繼電器動作，達到聲光電一體式報警動作。
可以通過“調整”、“調大”和“調小”按鍵，設置煙霧報警等級和溫度報警上下限。按下“調整”鍵，進入煙霧報警等級設置，LCD光標閃爍，通過“調大”和“調小”鍵設置等級大??；設置完成好后，再次按下“調整”鍵，進入溫度報警下限設置，同樣操作。當3個參數都設置好后，按下“調整”鍵，即可退出系統設置。
本例中，我們設置煙霧報警等級為3，溫度范圍為20～60℃，結果如圖所示。
當系統處于正常工作狀態時，按下“呼叫”鍵，此時系統立刻進入報警狀態：紅色LED燈點亮，蜂鳴器鳴叫，繼電器動作。呼叫鍵用于模擬系統失效或者出現緊急情況時，巡檢人員手動操作直接報警。
分享的資源有
（1）基于MQ-2和DS18B20的火災溫度煙霧報警系統設計論文完整版；
（2）Keil C程序；
（3）Proteus仿真文件；
（4）開題報告和任務書；
（5）器件資料；
（6）原理圖和PCB文件；
（7）元件清單；
（8）實物圖；
資源截圖
重要的事情說3遍！
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