.-燕山大學課程設計說明書題目： 煙霧傳感器學院（系）： 電氣工程學院年級專業(yè)： 13級儀表二班學 號：學生姓名：指導教師： 張淑清教師職稱： 教授.-燕山大學課程設計（論文）任務書院（系）：電氣工程學院學號

學生姓名

基層教學單位：自動化儀表專業(yè)（班級） 自動化儀表2班設計煙霧傳感器題目設采用煙霧傳感器完成煙霧檢測，采集煙霧數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到電腦上計位機。精品文檔放心下載技術參數(shù)設1、熟悉煙霧傳感器的基本原理和操作方法。計2、熟悉USART的串行通信功能和使用方法。要3、掌握ADC的使用方法。求工設計的內(nèi)容滿足課程設計的教學目的與要求，設計題目的難度和工作作量適合學生的知識和能力狀況，工作量飽滿。謝謝閱讀量工作查閱資料進行設計準備、設計硬件電路、編制程序，編制程序、驗證計設計、撰寫任務書。謝謝閱讀劃參考 嵌入式STM32設計及應用張淑清國防工業(yè)出版社感謝閱讀資料指導教師簽字 基層教學單位主任簽字說明：此表一式四份，學生、指導教師、基層教學單位、系部各一份。2015年12月29日精品文檔放心下載.-燕山大學課程設計評審意見表指導教師評語：成績：指導教師：2015年12月29日答辯小組評語：成績：評閱人：2015年12月29日課程設計總成績：答辯小組成員簽字：2015年12月29日.-摘要隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，防火工作越來越重要，但是目前國內(nèi)的許多研發(fā)都側重于大型場所的火災報警。因此，我們就有必要研制一種結構簡單、經(jīng)濟實用的家庭煙霧報警器以適應市場的需求。基于供家庭使用的煙霧報警器應該具備的基本要求和功能，文章設計了一種比較適合的煙霧報警器。本設計以傳感器和單片機作為煙霧報警器設計的核心器件，配合其它器件即可實現(xiàn)聲光報警等功能。設計中單片機選用STM32作為控制器件，傳感器選用MQ-2型氣體傳感器實現(xiàn)對煙霧的檢測。煙霧報警器主要由煙霧信號采集及前置放大電路、模數(shù)轉換電路、單片機控制電路、顯示電路、聲光報警電路，設計合理、簡單易懂、價格低廉，使單片機在煙霧報警系統(tǒng)的控制中得到充分應用，具有一定的實用價值。論文主要針對煙霧報警系統(tǒng)中的各個組成部分及功能進行了詳細的介紹和說明，并對其主控電路和外圍設備電路之間的接口連接方式，以及系統(tǒng)軟件設計進行了重點的分析和講解。感謝閱讀關鍵詞：煙霧報警器單片機傳感器.-目錄摘要1緒論 31.1概述 31.2設計煙霧報警器的目的及意義 42系統(tǒng)的方案設計 52.1傳感器的選型 52.2系統(tǒng)的主要功能 62.3系統(tǒng)的結構與工作流程 63系統(tǒng)硬件模塊設計 73.1單片機選型 73.2模數(shù)轉換電路設計 93.3Syn6288語音合成模塊 103.4藍牙串口模塊 104系統(tǒng)軟件程序設計 114.1系統(tǒng)主程序設計 124.2系統(tǒng)流程圖 12結論 13參考文獻 14.-基于單片機的煙霧報警器設計一、緒論1.1概述單片機及煙霧傳感器是煙霧報警器系統(tǒng)的兩大核心。單片機好比一個橋梁，聯(lián)系著傳感器和報警電路設備。近幾年來，單片機已逐步深入應用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各部門及人們生活的各個方面。各種類型的單片機也根據(jù)社會的需求而開發(fā)出來。單片機是器件級計算機系統(tǒng)，實際上它是一個微控制器或微處理器。由于它功能齊全，體積小，成本低，因此它可以應用到所有電子系統(tǒng)中。同樣，它也可以廣泛應用于報警技術領域，使各類報警裝置的功能更加完善，可靠性大大提高，以滿足社會發(fā)展的需要。而傳感器作為信息技術系統(tǒng)的“感官”器件，如果沒有“感官”感受信息，或者“感官”遲鈍，都難以形成高精度、高速度的控制系統(tǒng)。美國曾把二十世紀八十年代稱為傳感技術時代，日本更是把傳感技術列為十大技術之首。所以，根據(jù)報警器功能的需要，選擇合適、精確、經(jīng)濟的煙霧傳感器和單片機芯片是至關重要的。在本論文中的最主要的設計是選STM32單片機和MQ-2半導體氣體煙霧傳感器為核心器件。感謝閱讀STM32單片機，功能強大，可供許多高性價比的場合應用，能夠靈活應用于各種控制領域。MQ-2半導體氣體煙霧傳感器在較寬的濃度范圍內(nèi)對可燃氣體有良好的靈敏度，壽命長，成本低，非常適用于家庭使用的氣體泄漏報警器。由這兩個核心器件設計而成的整個煙霧報警器系統(tǒng)可實現(xiàn)聲光報警、報警狀態(tài)字符顯示、換氣扇排煙和噴水滅火等煙霧報警器應有的功能，是一種結構簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價格低廉、智能化的煙霧報警器，具有一定的實用價值。精品文檔放心下載目前，現(xiàn)代建筑都會有選擇地安裝不同功能的火災自動報警系統(tǒng)。因為火災自動報警系統(tǒng)是建筑物的神經(jīng)系統(tǒng)，它能夠感受、接收著發(fā)生火災的早期信號并及時報警，發(fā)出警報同時告知用戶和周邊居民。它就像是一個個稱職的更夫，給居住、忙碌或是休息在家庭中的人們以極大的安全感。在火災的早期階段，準確的探測到火情并迅速報警，對于及時組織有序快速疏散、積極有效地控制火災的蔓延、快速滅火和減少火災對居住人感謝閱讀.-群的損失都具有重要的意義。1.2設計煙霧報警器的目的及意義隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，家庭火災防不勝防，防火工作也就越來越重要。據(jù)美國消防學會統(tǒng)計，最近十多年中，安裝自動消防設施的建筑中發(fā)生火災，消防設施的有效率高精品文檔放心下載96.1%，確實起到了保證建筑物消防安全的作用。這是因為火災自動報警系統(tǒng)能夠及時將火災跡象通知用戶及有關管理人員，以便他們準備疏散或組織滅火，延長了建筑物可供疏散的時間并通過聯(lián)動系統(tǒng)啟動其他消防設施。所以，設計一種能夠在火災剛剛發(fā)生時或者有可燃氣體堆積引起的火災隱患時就能報警的報警器就能使人們能夠及時發(fā)現(xiàn)火災，并及時采取有效措施，撲滅初期火災，最大限度的減少或消除因火災造成的生命危害和財產(chǎn)的損失，是人們同火災做斗爭的有力工具。精品文檔放心下載目前我國火災自動報警系統(tǒng)只被安裝在重要建筑上，而在美國、日本等發(fā)達國家，包括許多居民家庭都安裝了火災自動報警系統(tǒng)。近幾年，國內(nèi)主要側重于大型場所的大型火災報警系統(tǒng)的研發(fā)，而在居民住宅區(qū)等小型防火單位，卻需要安裝廉價實用的煙霧自動報警裝置。由于我國人口不斷的增長，土地也開始的稀缺，所以為了緩解城市用地的緊張，居住的樓層不斷加高，這不但便于集中供電、供熱、供氣，而且也可以集中控制和管理。但是，人們在享受這些現(xiàn)代設施帶來了便利的時候，卻也增加了火災隱患。樓層多、人員密集，一旦發(fā)生火災，疏散困難，容易造成經(jīng)濟和人員的損失。如果在家庭中沒有安裝火災自動報警器，一旦在家庭中發(fā)生火災，火災容易由不被發(fā)現(xiàn)的早期火災而演變成為更大、更嚴重的大型火災。結果是由于一家的起火，而火勢不能得到有效控制，使得火勢迅速蔓延并很快出現(xiàn)大面積燃燒。這不僅使的用戶本身遭受重大的損失，還容易形成“火燒連營”的局面，給周邊家庭和場所造成無法估計的損失和嚴重的影響。據(jù)公安部消防局2011統(tǒng)計，近年來，我國每年發(fā)生家庭火災5萬余起，死亡800余人，占火災死亡人數(shù)的70%以上。根據(jù)網(wǎng)絡新聞報道可知，英國每年發(fā)生50000起以上的嚴重家庭火災，其中大部分火災造成傷亡和重大的家庭財產(chǎn)損失，甚至連累左鄰右舍。由此可見：家庭防火同樣是現(xiàn)今社會的重要家庭安防問題，而且刻不容緩。家庭防火重在防感謝閱讀.-患于未然，因此，我們就有必要研制一種結構簡單、價格低廉的煙霧自動報警器，以適精品文檔放心下載應市場的需求。二、系統(tǒng)方案的設計2.1．傳感器的選型對于語音防火系統(tǒng)來說，傳感器的性能在整個系統(tǒng)的工作性能上有著舉足輕重的作謝謝閱讀用，因此傳感器的選型尤為重要，根據(jù)本系統(tǒng)的設計要求，使用溫度傳感器，煙霧傳感謝謝閱讀器。設計中的這兩種傳感器均為模擬信號傳感器，通過放大整形電路與A/D轉換后作為精品文檔放心下載送入CPU處理的數(shù)據(jù)。本設計中的傳感器的性能有著如下要求：?煙霧檢測：0-5%英尺，誤差<=10%;?溫度檢測：0-200℃，誤差<=4%；這些性能指標即設計中各傳感器的選型依據(jù)，其次在選型中也應考慮到元件性價比精品文檔放心下載的因素，在滿足性能指標的基礎上可能提高元件性能。（1）溫度傳感器本設計使用Dallas18B20單線數(shù)字溫度計的特性如下:感謝閱讀?獨特的單線接口僅需一個端口引腳進行通訊?簡單的多點分布應用?無需外部器件?可通過數(shù)據(jù)線供電?零待機功耗?測溫范圍:-55~+125℃，以0.5℃遞增華氏器件感謝閱讀-67~+2570F，以0.90F遞增?溫度以9位數(shù)字量讀出?溫度數(shù)字量轉換時間200ms（典型值）?用戶可定義的非易失性溫度報警設置?報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件謝謝閱讀?應用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費品、溫度計或任何熱感測系統(tǒng)謝謝閱讀.-由上述性能指標可知該傳感器符合設計的性能要求，同時其體積小、溫感靈敏而且謝謝閱讀誤差小，適合防火系統(tǒng)的溫度測量。（2）煙霧傳感器本設計使用的煙霧傳感器為MQ-2煙霧傳感器，其特性如下：感謝閱讀1>MQ-2型傳感器對天然氣、液化石油氣等煙霧有很高的靈敏度，尤其對烷類煙霧更為敏感具有良好的抗干擾性，可準確排除有刺激性非可燃性煙霧的干擾信息，例如酒精和煙霧等感謝閱讀2>MQ-2型傳感器具有良好的重復性和長期的穩(wěn)定性。初始穩(wěn)定，響應時間短，長時間工作性能好精品文檔放心下載3>其檢測可燃氣體與煙霧的范圍是100-10000ppm感謝閱讀4>電路設計電壓范圍寬，24V以下均可；加熱電壓5±0.2V謝謝閱讀由上述性能指標可知該傳感器符合設計性能要求，MQ-2傳感器的生產(chǎn)制作符合國家標準，體積小，便于安裝；穩(wěn)定性高；響應時間短，適于防火系統(tǒng)中煙霧測量。精品文檔放心下載2.2.系統(tǒng)的主要功能本設計的語音防火系統(tǒng)具有以下幾個功能：1）火災檢測：傳感器返回的數(shù)據(jù)經(jīng)過STM32判斷為火災時，發(fā)出語音信號，并精品文檔放心下載顯示在顯示器上；2）語音播報：STM32根據(jù)傳感器返回的環(huán)境信息，發(fā)出語音提示大家安全撤離；感謝閱讀3）藍牙傳輸：STM32根據(jù)傳感器返回的環(huán)境信息，通過藍牙向救援人員發(fā)出信精品文檔放心下載號，減小損失；2.3.系統(tǒng)的結構與工作流程該語音防火系統(tǒng)由圖2-1中所示的幾個部分構成。傳感器安裝于檢測現(xiàn)場，通過導線連接到主板傳感器驅動電路，傳感器返回的信號送到整形電路后轉換為0-5V的電平信號，由A/D轉換芯片轉換為數(shù)字信號送入STM32。謝謝閱讀系統(tǒng)的其他部分均安裝在主板上，STM32接收來自傳感器的數(shù)據(jù)后將數(shù)值顯示與液晶感謝閱讀.-屏，并且通過藍牙傳送給上位機，如果有火災情況則將報警信號顯示，同時驅動語音模塊發(fā)出語音提示，并可以在需要的情況下啟動外部設備。謝謝閱讀圖2-1語音防火系統(tǒng)整體機構圖三、語音防火系統(tǒng)硬件模塊設計3.1.單片機選型單片機的類型為STM32f103ze76，其功能如下：謝謝閱讀·內(nèi)核：ARM32位的Cortex?-M3CPU感謝閱讀?最高72MHz工作頻率，在存儲器的0等待周期訪問時可達1.25DMips/MHz感謝閱讀?單周期乘法和硬件除法·存儲器?從256K至512K字節(jié)的閃存程序存儲器?高達64K字節(jié)的SRAM.-4個片選的靜態(tài)存儲器控制器。支持CF卡、SRAM、PSRAM、NOR和NAND存儲器并行LCD接口，兼容8080/6800模式感謝閱讀·時鐘、復位和電源管理2.0～3.6伏供電和I/O引腳上電/斷電復位(POR/PDR)、可編程電壓監(jiān)測器(PVD)精品文檔放心下載4～16MHz晶體振蕩器內(nèi)嵌經(jīng)出廠調(diào)校的8MHz的RC振蕩器內(nèi)嵌帶校準的40kHz的RC振蕩器帶校準功能的32kHzRTC振蕩器·低功耗睡眠、停機和待機模式VBAT為RTC和后備寄存器供電·3個12位模數(shù)轉換器，1μs轉換時間(多達21個輸入通道)謝謝閱讀轉換范圍：0至3.6V三倍采樣和保持功能溫度傳感器·2通道12位D/A轉換器·DMA：12通道DMA控制器支持的外設：定時器、ADC、DAC、SDIO、I2S、SPI、I2C和USART感謝閱讀·調(diào)試模式串行單線調(diào)試(SWD)和JTAG接口Cortex-M3內(nèi)嵌跟蹤模塊(ETM).-·多達112個快速I/O端口?51/80/112個多功能雙向的I/O口，所有I/O口可以映像到16個外部中斷；幾乎所有端口均可容忍5V信號感謝閱讀·多達11個定時器多達4個16位定時器，每個定時器有多達4個用于輸入捕獲/輸出比較/PWM或脈沖計數(shù)的通道和增量編碼器輸入謝謝閱讀2個16位帶死區(qū)控制和緊急剎車，用于電機控制的PWM高級控制定時器謝謝閱讀2個看門狗定時器(獨立的和窗口型的)系統(tǒng)時間定時器：24位自減型計數(shù)器2個16位基本定時器用于驅動DAC·多達13個通信接口多達2個I2C接口(支持SMBus/PMBus)謝謝閱讀多達5個USART接口(支持ISO7816，LIN，IrDA接口和調(diào)制解調(diào)控制)謝謝閱讀多達3個SPI接口(18M位/秒)，2個可復用為I2S接口感謝閱讀CAN接口(2.0B主動)USB2.0全速接口SDIO接口·CRC計算單元，96位的芯片唯一代碼·ECOPACK?封裝3.2.模數(shù)轉換電路設計由上面的敘述可知，系統(tǒng)中的各個傳感器返回的信號均為模擬量，無法被STM32直接接收和處理，所以需要將這些信號進行A/D轉換，又因為各個傳感器的參考電壓并不完感謝閱讀.-全相同，因此不能簡單使用多通道A/D轉換芯片來統(tǒng)一處理，所以本設計中選擇A/D轉謝謝閱讀換轉