唐山师范学院本科毕业论文题目：火灾报警器的设计学生：22222指导老师：姜丽飞讲师年级：08级专业：电子信息科学与技术系别：物理系唐山师范学院物理系2012年5 月郑重声明本人的毕业论文（设计）是在指导教师姜丽飞的指导下独立撰写完成的。

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特此郑重声明。

毕业论文（设计）作者（签名）：2012年月日目录火灾报警器的设计 (1)摘要 (1)1.序言 (1)2.硬件设计 (1)2.1 DS18B20温度传感器 (2)2.1.1 DS18B20的特性 (2)2.1.2 DS18B20内部结构及DS18B20的管脚排列 (2)2.1.3 DS18B20使用注意事项 (2)2.2.ＭＱ－２烟雾传感器 (3)2.2.1 MQ-2的特性 (3)2.2.2 MQ-2的结构 (3)2.2.3 MQ-2的原理图 (4)2.3有线通信 (5)2.4.比较器LM339 (6)2.4.1电压比较器LM339简介 (6)2.4.2应用范围 (6)2.4.3引脚配置 (6)2.4.4 LM339的特点和一些参数 (7)3．软件设计 (7)3.1程序流程图 (7)参考文献 (12)致谢 (13)外文页 (14)附录： (15)火灾报警器的设计宁波摘要随着现代家庭用火、用电量的增加，家庭火灾发生的频率越来越高，从而导致生命财产的重大损失。

火灾自动报警系统是为了早期发现通报火灾，并及时采取有效措施，控制和扑灭火灾而设置在建筑物中或其它场所的一种自动消防设施，是人们同火灾作斗争的有力工具。

报警系统主要是通过传感器自动检测，产生报警信号，从现场发出报警信号或通过专门电缆近距离报警，从而引起人们的警觉。

本设计实现了火灾报警器的小型化和智能化，使仪器具有结构简单、性能稳定、体积小、成本低等优点，具有一定的实用价值。

关键词温度传感器烟雾传感器电压比较器串口通信1.序言本设计具有一定的实用价值。

本设计实现了仪器的小型化，和智能化。

使仪器具有结构简单、性能稳定、体积小、成本低等优点。

具有一定的使用价值。

火灾自动报警系统是由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置以及具有其它辅助功能的装置组成火灾报警系统按钮的火灾报警系统。

它能够在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理量，通过感温、感烟和感光等火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时显示出火灾发生的部位，记录火灾发生的时间。

2.硬件设计原理如图1：图12.1 DS18B20温度传感器传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在实际应用中取得了良好的测温效果。

2.1.1 DS18B20的特性（1）适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，寄生电源方式下可由数据线供。

（2）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

（3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。

（4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。

（5）温范围－55℃～＋125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃。

（6）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。

（7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。

（8）测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。

（9）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

02.1.2 DS18B20内部结构及DS18B20的管脚排列64位光刻ROM是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列号。

不同的器件地址序列号不同。

DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM,温度传感器,非挥发的温度报警触发器TH和TL,高速暂存器。

[1]DS18B20的引脚定义：(1)DQ为数字信号输入/输出端。

(2)GND为电源地。

(3)VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。

[2]2.1.3 DS18B20使用注意事项在DS18B20测温程序设计中，当向DS18B20发出温度转换命令后，程序总要等待DS18B20的返同信号。

这样，一旦某个DS18B20接触不好或断线，在程序读该DS18B20时就没有返回信号，从而使程序进入死循环。

因此，在进行DS18B20硬件连接和软件设计时，应当给系统抗干扰设计。

[3]主机控制DS18B20完成温度转换时，在每一次读写之前，都要对DS18B20进行复位，而且该复位要求主CPU要将数据线下拉500μs，然后释放。

DS18B20收到信号后将等待16～60μs左右，之后再发出60～240μs的低脉冲。

主CPU收到此信号即表示复位成功。

实际上，较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿。

由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送方式，因此，在对DS18B20进行读写编程时，必须严格地保证读写时序，否则，将无法正确读取测温结果。

[4]2.2.ＭＱ－２烟雾传感器适用于家庭或工厂的气体泄漏监测装置，适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等监测装置。

2.2.1 MQ-2的特性（1）具有信号输出指示。

（2）双路信号输出。

（模拟量输出及TTL电平输出）（3）TTL输出有效信号为低电平。

（当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机）（4）模拟量输出0~5V电压，浓度越高电压越高。

（5）对液化气，天然气，城市煤气有较好的灵敏度。

（6）具有长期的使用寿命和可靠的稳定性。

（7）快速的响应恢复特性。

[5]2.2.2 MQ-2的结构MQ-2气敏元件的结构和外形如图所示(结构 A or B), 由微型AL2O3陶瓷管、SnO2 敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。

封装好的气敏元件有６只针状管脚，其中４个用于信号取出，２个用于提供加热电流。

图2图2是传感器的基本测试电路。

该传感器需要施加2 个电压：加热器电压（VH）和测试电压（VC）。

其中VH用于为传感器提供特定的工作温度。

VC 则是用于测定与传感器串联的负载电阻（RL）上的电压（VRL）。

这种传感器具有轻微的极性，VC 需用直流电源。

在满足传感器电性能要求的前提下，VC 和VH 可以共用同一个电源电路。

为更好利用传感器的性能，需要选择恰当的RL值。

[6]2.2.3 MQ-2的原理图烟雾检测及判断的硬件设计如图3，图 3烟雾传感器MQ-2的工作条件如表：A. 标准工作条件符号参数名称技术条件备注Vc 回路电压≤15V AC or DC V H加热电压 5.0V±0.2 V AC or DC R L负载电阻可调R H加热电阻31Ω±3Ω室温P H加热功耗≤900mWB. 环境条件符号参数名称技术条件备注Tao 使用温度-10℃-50℃Tas 储存温度-20℃-70℃RH 相对湿度小于95%RHO2氧气浓度21%(标准条件)氧气浓度会影响灵敏度特性最小值大于２％C. 灵敏度特性符号参数名称技术参数备注Rs 敏感体 3KΩ-30KΩ探测浓度范围表面电阻(1000ppm 异丁烷 ) 100ppm-10000ppm 液化气和丙烷300ppm-5000ppm 丁烷 5000ppm-20000ppm 甲烷 300ppm-5000ppm 氢气 100ppm-2000ppm 酒精α(3000/1000)异丁烷浓度斜率≤0.6标准工作条件温度： 20℃±2℃ Vc:5.0V±0.1V相对湿度： 65%±5% Vh: 5.0V±0.1V预热时间不超过1小时2.3有线通信目前RS-232是PC 机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。

RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。

RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。

典型的RS-232信号在正负电平之间摆动,在发送数据时,发送端驱动器输出正电平在+5～+15V,负电平在-5～-15V 电平。

当无数据传输时,线上为TTL,从开始传送数据到结束,线上电平从TTL 电平到RS-232电平再返回TTL 电平。

接收器典型的工作电平在+3～+12V 与-3～-12V 。

由于发送电平与接收电平的差仅为2V 至3V 左右,所以其共模抑制能力差,再加上双绞线上的分布电容,其传送距离最大为约15米,最高速率为20kb/s 。

RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的,其驱动器负载为3～7k Ω。

RS-232C 对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。

在TxD 和RxD 上：逻辑1(MARK)=-3V ～-15V 。

逻辑0(SPACE)=+3～＋15V 。

在RTS 、CTS 、DSR 、DTR 和DCD 等控制线上： 信号有效（接通，ON 状态，正电压）＝+3V ～+15V 。

信号无效（断开，OFF 状态，负电压)=-3V ～-15V 。

以上规定说明了RS-323C 标准对逻辑电平的定义。

对于数据（信息码）：逻辑“1”（传号）的电平低于-3V ，逻辑“0”（空号）的电平告语+3V ；对于控制信号；接通状态（ON ）即信号有效的电平高于+3V ，断开状态(OFF)即信号无效的电平低于-3V ，也就是当传输电平的绝对值大于3V 时，电路可以有效地检查出来，介于-3～+3V 之间的电压无意义，低于-15V 或高于+15V 的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在±(3～15) V 之间。

EIA-RS-232C 与TTL 转换：EIA-RS-232C 是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL 以高低电平表示逻辑状态的规定不同。

因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL 器件连接，必须在EIA-RS-232C 与TTL 电路之间进行电平和逻辑关系的变换。

实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片。

目前较为广泛地使用集成电路转换器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL 电平到EIA 电平的转换，而MC1489、 SN75154可实现EIA 电平到TTL 电平的转换。

MAX232芯片可完成TTL←→EIA 双向电平转换，图1显示了1488和1489的内部结构和引脚。