MQ-2烟雾、火灾报警单片机系统程序+Proteus仿真电路图设计

ID:344780 · 发表于 2020-2-9 22:03

本系统使用烟雾火灾等传感器模拟监控家庭安全程序原理图仿真等文件都有

电路原理图如下：

计操作说明

单片机的智能火灾报警系统采用51单片机+MQ-2烟雾传感+ADC0832模数转换芯片+DS18B20温度传感器+数码管显示+按键+蜂鸣器设计而成。可设置烟雾浓度和高温报警值，可紧急报警和手动取消紧急报警功能，当有特殊情况时可按紧急报警键报警，并有掉电保存功能，设置的参数保存在单片机内部EEPOM中。当烟雾传感器检测到火灾释放的烟雾时，信号由ADC0832进行处理模数转化再到单片机进行处理，当检测到浓度超标时，蜂鸣器会发出滴滴的报警声。同时，此系统还可以检测温度，火灾发生往往环境温度会升高。到检测到温度超过设定的报警温度时候，蜂鸣器也将产生报警，系统的按键还具有连加、减功能，操作起来非常方便，系统还能够在进入设置界面后，如果没有按键按下30秒后会自动退出设置界面。

测距范围：
   烟物浓度：0——9等级
   温度范围：0——99度

按键说明：
从左边第一个起，紧急报警键、减键、加键、设置键。

三个不同的界面：

1.正常显示 2.高温度设置报警界面  3.烟物浓度等级设置界面。

菜单设置说明：
按“设置键”：第一次按进入“高温报警设置”。
         每二次按进入“烟物的浓度等级设置”。
         第三次按回到正常显示界面。

仿真原理图如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下载）

制作出来的实物图如下：

元件清单:
Comment Description Designator
ADC0832 AD采集芯片 1
蜂鸣器 Bell B1
10uF 电容 C1
20pF 电容 C2, C3
SMG04_1 4位共阳数码管发光二极管
8550/9012 三极管 Q1, Q2, Q3, Q4
8550/9012 三极管 Q5
1K 电阻 R14, R18
10K 电阻 R15, R16
4.7 大电阻 R17
SW-PB 按键 S1, S2, S3, S4, S5
sw-灰色电源开关电源开关
U1 单片机 U1
MQ-2 烟雾传感器 U2
DS18B20 温度传感器 U3
12M 晶振 Y1

单片机源程序如下:

#include <reg52.h> //调用单片机头文件
#define uchar unsigned char //无符号字符型宏定义变量范围0~255
#define uint unsigned int //无符号整型宏定义变量范围0~65535
#include <intrins.h>
#include "eeprom52.h"
//数码管段选定义 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
uchar code smg_du[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,
0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff}; //断码
//数码管位选定义
uchar code smg_we[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef};
uchar dis_smg[8] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8};
sbit CS=P3^2; //CS定义为P3口的第2位脚，连接ADC0832CS脚 PCB
sbit SCL=P3^3; //SCL定义为P3口的第3位脚，连接ADC0832SCL脚
sbit DO=P3^4; //DO定义为P3口的第4位脚，连接ADC0832DO脚
sbit dq = P3^5; //18b20 IO口的定义
sbit beep = P3^6; //蜂鸣器IO口定义
uint temperature,s_temp ; //温度的变量
uchar dengji,s_dengji; //烟物等级
uchar shoudong; //手动报警键
bit flag_300ms = 1;
uchar key_can; //按键值的变量
uchar menu_1; //菜单设计的变量
/***********************1ms延时函数*****************************/
void delay_1ms(uint q)
{
uint i,j;
for(i=0;i<q;i++)
for(j=0;j<120;j++);
}
/***********************小延时函数*****************************/
void delay_uint(uint q)
{
while(q--);
}
/******************把数据保存到单片机内部eeprom中******************/
void write_eeprom()
{
SectorErase(0x2000);
byte_write(0x2000, s_temp);
byte_write(0x2001, s_dengji);
byte_write(0x2060, a_a);
}
/******************把数据从单片机内部eeprom中读出来*****************/
void read_eeprom()
{
s_temp = byte_read(0x2000);
s_dengji = byte_read(0x2001);
a_a = byte_read(0x2060);
}
/**************开机自检eeprom初始化*****************/
void init_eeprom()
{
read_eeprom(); //先读
if(a_a != 1) //新的单片机初始单片机内问eeprom
{
s_temp = 50;
s_dengji = 5;
a_a = 1;
write_eeprom(); //保存数据
}
}
/***********************18b20初始化函数*****************************/
void init_18b20()
{
bit q;
dq = 1; //把总线拿高
delay_uint(1); //15us
dq = 0; //给复位脉冲
delay_uint(80); //750us
dq = 1; //把总线拿高等待
delay_uint(10); //110us
q = dq; //读取18b20初始化信号
delay_uint(20); //200us
dq = 1; //把总线拿高释放总线
}
/*************写18b20内的数据***************/
void write_18b20(uchar dat)
{
uchar i;
for(i=0;i<8;i++)
{ //写数据是低位开始
dq = 0; //把总线拿低写时间隙开始
dq = dat & 0x01; //向18b20总线写数据了
delay_uint(5); // 60us
dq = 1; //释放总线
dat >>= 1;
}
}
/*************读取18b20内的数据***************/
uchar read_18b20()
{
uchar i,value;
for(i=0;i<8;i++)
{
dq = 0; //把总线拿低读时间隙开始
value >>= 1; //读数据是低位开始
dq = 1; //释放总线
if(dq == 1) //开始读写数据
value |= 0x80;
delay_uint(5); //60us 读一个时间隙最少要保持60us的时间
}
return value; //返回数据
}
/*************读取温度的值读出来的是小数***************/
uint read_temp()
{
uint value;
uchar low; //在读取温度的时候如果中断的太频繁了，就应该把中断给关了，否则会影响到18b20的时序
init_18b20(); //初始化18b20
write_18b20(0xcc); //跳过64位ROM
write_18b20(0x44); //启动一次温度转换命令
delay_uint(50); //500us
init_18b20(); //初始化18b20
write_18b20(0xcc); //跳过64位ROM
write_18b20(0xbe); //发出读取暂存器命令
EA = 0;
low = read_18b20(); //读温度低字节
value = read_18b20(); //读温度高字节
EA = 1;
value <<= 8; //把温度的高位左移8位
value |= low; //把读出的温度低位放到value的低八位中
value *= 0.0625; //转换到温度值
return value; //返回读出的温度
}
/***********读数模转换数据********************************************************/
//请先了解ADC0832模数转换的串行协议，再来读本函数，主要是对应时序图来理解，本函数是模拟0832的串行协议进行的
unsigned char ad0832read(bit SGL,bit ODD)
{
unsigned char i=0,value=0,value1=0;
SCL=0;
DO=1;
CS=0; //开始
SCL=1; //第一个上升沿
SCL=0;
DO=SGL;
SCL=1; //第二个上升沿
SCL=0;
DO=ODD;
SCL=1; //第三个上升沿
SCL=0; //第三个下降沿
DO=1;
for(i=0;i<8;i++)
{
SCL=1;
SCL=0; //开始从第四个下降沿接收数据
value<<=1;
if(DO)
value++;
}
for(i=0;i<8;i++)
{ //接收校验数据
value1>>=1;
if(DO)
value1+=0x80;
SCL=1;
SCL=0;
}
CS=1;
SCL=1;
if(value==value1) //与校验数据比较，正确就返回数据，否则返回0
return value;
return 0;
}
/***********************数码显示函数*****************************/
void display()
{
uchar i;
P1 = 0xff; //消隐
P2 = smg_we[i]; //位选
P1 = dis_smg[i]; //段选
i ++;
if(i >= 4) //4位数码管显示
i = 0;
}
/*************定时器0初始化程序***************/
void time_init()
{
EA = 1; //开总中断
TMOD = 0X01; //定时器0、定时器1工作方式1
ET0 = 1; //开定时器0中断
TR0 = 1; //允许定时器0定时
}
/********************独立按键程序*****************/
uchar key_can; //按键值
void key() //独立按键程序
{
static uchar key_new;
key_can = 20; //按键值还原
P2 |= 0x0f;
if((P2 & 0x0f) != 0x0f) //按键按下
{
delay_1ms(1); //按键消抖动
if(((P2 & 0x0f) != 0x0f) && (key_new == 1))
{ //确认是按键按下
key_new = 0;
switch(P2 & 0x0f)
{
case 0x0e: key_can = 4; break; //得到k1键值
case 0x0d: key_can = 3; break; //得到k2键值
case 0x0b: key_can = 2; break; //得到k3键值
case 0x07: key_can = 1; break; //得到k4键值
}
}
}
else //按键松开
key_new = 1;
}
/****************按键处理数码管显示函数***************/
void key_with()
{
if(key_can == 4) //紧急报警键手动报警
{
if(menu_1 == 0)
shoudong = 1;
}
if(key_can == 1) //设置键
{
menu_1 ++;
if(menu_1 >= 3)
{
menu_1 = 0;
}
}
if(menu_1 == 0)
{
if((key_can == 2) || (key_can == 3))
shoudong = 0; //取消手动报警
}
if(menu_1 == 1) //设置高温报警
{
if(key_can == 2)
{
s_temp ++ ; //高温报警值加1
if(s_temp > 99)
s_temp = 99;
}
if(key_can == 3)
{
s_temp -- ; //高温报警值减1
if(s_temp <= 10)
s_temp = 10 ;
}
dis_smg[0] = smg_du[s_temp % 10]; //取个位显示
dis_smg[1] = smg_du[s_temp / 10 % 10]; //取十位显示
dis_smg[2] = 0xbf;
dis_smg[3] = smg_du[10]; //显示A
write_eeprom(); //保存数据
}
if(menu_1 == 2) //设置烟物报警
{
if(key_can == 2)
{
s_dengji ++ ; //烟物报警值加1
if(s_dengji >= 9)
s_dengji = 9;
}
if(key_can == 3)
{
s_dengji --; //烟物报警值减1
if(s_dengji <= 1)
s_dengji = 1;
}
dis_smg[0] = smg_du[s_dengji % 10]; //取个位显示
dis_smg[1] = 0xbf ;
dis_smg[2] = 0xbf;
dis_smg[3] = smg_du[11]; //显示B
write_eeprom(); //保存数据
}
}
/****************报警函数***************/
void clock_h_l()
{
static uchar value;
if((dengji >= s_dengji) || (temperature >= s_temp) || (shoudong == 1)) //报警
{
value ++;
if(value >= 2)
{
value = 10;
beep = ~beep; //蜂鸣器报警
}
}
else
{
if((dengji < s_dengji) && (temperature < s_temp) && (shoudong == 0)) //取消报警
{
value = 0;
beep = 1; //取消报警
}
}
}
/***************主函数*****************/
void main()
{
beep = 0; //开机蜂鸣器叫一声
delay_1ms(200);
P0 = P1 = P2 = P3 = 0xff; //初始化IO口为高电平
temperature = read_temp(); //读取温度值
init_eeprom(); //开始初始化保存的数据
delay_1ms(650);
temperature = read_temp(); //读取温度值
time_init(); //初始化定时器
while(1)
{
key(); //独立按键程序
if(key_can < 10)
{
key_with(); //按键按下要执行的程序
}
if(flag_300ms == 1)
{
flag_300ms = 0;
clock_h_l();
temperature = read_temp(); //读取温度值
dengji = ad0832read(1,0);
dengji = dengji * 10 / 250;
if(menu_1 == 0)
{
if(temperature >= 99)
temperature = 99;
dis_smg[3]=smg_du[dengji]; //显示烟物报警等级
dis_smg[2]= 0xbf; // -
dis_smg[1]=smg_du[temperature/10%10]; //十位
dis_smg[0]=smg_du[temperature%10]; //个位 ADC0832为8位ADC，数值为0~255，我们将其分开放入l_tmpdate数组中显示
}
}
delay_1ms(1);
}
}
/*************定时器0中断服务程序***************/
void time0_int() interrupt 1
{
static uchar value;
TH0 = 0xf8;
TL0 = 0x30; // 2ms
value ++;
display(); //数码管显示函数
if(value % 150 == 0)
{
flag_300ms = 1; //300ms
value = 0;
}
}