王勇 王梨英

摘要：溫濕度、煙霧和人體防盜檢測是三種最基本的環(huán)境參數(shù)，其測量方法和裝置對現(xiàn)在的生活、生產(chǎn)具有重要的意義。本設計可分為溫濕度檢測與煙霧檢測和人體檢測部分。溫濕度檢測部分，是利用單總線型數(shù)字式溫濕度傳感器DHT11，系統(tǒng)具有測溫濕度誤差小、分辨率高、抗干擾能力強等特點。煙霧檢測電路，利用氣體傳感器MQ-2與ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)基本功能。當環(huán)境中可燃氣體濃度或有毒氣體等發(fā)生變化時系統(tǒng)會發(fā)出相應的燈光報警信號和聲音報警信號，以此來實現(xiàn)火災報警，智能化提示。

關鍵詞：煙霧報警器；環(huán)境監(jiān)測；單片機；模數(shù)轉(zhuǎn)換

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）07-0238-02

Abstract： Temperature， humidity， smoke and human body anti-theft detection are three basic environmental parameters. Their measuring methods and devices are of great significance for today's life and production. This design can be divided into temperature and humidity detection and smoke detection and human detection. The temperature and humidity detection part is based

on the single bus type digital temperature and humidity sensor DHT11. The system has the characteristics of temperature and humidity， small error， high resolution and strong anti-interference ability. Smoke detection circuit， using the gas sensor MQ-2 and ADC0832 analog to digital converter to achieve the basic functions. When the flammable gas concentration or toxic gas changes in the environment， the system will send out the corresponding lighting alarm signal and sound alarm signal， in order to achieve fire alarm and intelligent prompt.

Key words： Smoke alarm； environmental monitoring； single chip computer； analog to number conversion

隨著科技的不斷發(fā)展，智能環(huán)境監(jiān)測成了人類關注的話題。溫濕度、煙霧和人體防盜檢測是三種最基本的環(huán)境參數(shù)，本文設計了一款基于單片機的煙霧報警器，能智能檢測環(huán)境中的溫濕度、煙霧以及有毒氣體的檢測，檢測精度高，具有較好的應用前景。

1 系統(tǒng)整體方案設計

本系統(tǒng)整體方案采用STC89C52RC單片機，主要硬件部分由DHT11溫濕度傳感器模塊、人體紅外感應器模塊、MQ-2煙霧傳感器模塊、按鍵設置與LCD1602液晶顯示模塊和蜂鳴器報警電路，以及超標指示顯示模塊組成。電路框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 溫濕度檢測電路設計

DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選擇。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。

2.2 MQ-2煙霧檢測電路

MQ-2型氣體傳感器用于以氫氣為主要成分的城市煤氣、天然氣、液化石油的測量，而且它抗干擾能力強，水蒸氣、煙等干擾氣體對它的影響小。

MQ-2型氣敏元件有兩種型號。MQ-2A型適用于天然氣、城市煤氣、石油液化氣、丙丁烷及氫氣等；MQ-2型適用于煙霧等減光型有害氣體。器件的靈敏度：S=Ro/Rx為10～30。常見為QM系列的S值僅8左右。Rx為器件在丁烷濃度為0.2%時的阻抗。

電路如圖3所示：

MQ-2氣敏元件的結構和外形如上圖所示，由微型AL2O3陶瓷管、SnO2 敏感層，測量電極和加熱器構成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個用于信號取出，2個用于提供加熱電流。

圖4是MQ-2型元件典型氣體濃度測試特性曲線，在丁烷濃度0.6%以下有極高的靈敏度。

圖5是MQ-2型元件通電時間特性曲線。可看出，通電后60～90s，元件即進入穩(wěn)定待測工作狀態(tài)。

2.3 人體檢測模塊電路設計

圖6為人體感應模塊內(nèi)部圖。 本設計將人體感應模塊的輸出信號端，利用三極管的放大原理，將信號放大，來驅(qū)動信號給單片機。

3 系統(tǒng)軟件設計

本系統(tǒng)的軟件設計主要是通過對系統(tǒng)初始化之后，從單片機AT89S52的P3.0、P3.1、P3.2、P3.3 接口（分別對應電流檔位切換、脈沖周期設置、脈沖串設置、脈沖輸出處理）獲得按鍵輸入信息，通過按鍵函數(shù)顯示輸出當前時間的工作狀態(tài)，具體程序流程圖如圖8所示。

當通上電源，板子處于初始化狀態(tài)，這時會讀取AD芯片所轉(zhuǎn)換的煙霧值和濕度值，然后傳感器再判斷當前的煙霧值和濕度值范圍，再執(zhí)行相應的報警控制，然后判斷按鍵是否按下，如果是，我們可以設置煙霧值和濕度值的參數(shù)，如果不是，返回執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換。

4 系統(tǒng)測試與結論

設計成的系統(tǒng)實驗板如圖9所示。

第一個鍵為設置鍵，通過第一個鍵可以選擇溫度、濕度、煙霧濃度，第二三鍵加減，可以設置溫度濕度和煙霧濃度的上限和下限，當溫度低于設置溫度下限時第三個燈亮，并且報警，當溫度高于設置溫度上限時第二個燈亮，并報警。同樣，當濕度高于上限時第四個燈亮，低于下限時第五個燈亮。當煙霧濃度高于設置煙霧濃度第一個燈亮，當設置完煙霧濃度后再次按下設置鍵就是退出和保存；通電后的參數(shù)就是上次設置的參數(shù)。最后一個鍵為人體布放。按下后，人體離開其布放范圍二十秒鐘左右布防成功，當再次感應到人體后，最后一個燈亮，并報警。設計成功。

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