MQ-2煙霧、火災報警單片機系統程序+Proteus仿真電路圖設計

ID:344780 · 發表于 2020-2-9 22:03

本系統使用煙霧火災等傳感器模擬監控家庭安全程序原理圖仿真等文件都有

電路原理圖如下：

計操作說明

單片機的智能火災報警系統采用51單片機+MQ-2煙霧傳感+ADC0832模數轉換芯片+DS18B20溫度傳感器+數碼管顯示+按鍵+蜂鳴器設計而成。可設置煙霧濃度和高溫報警值，可緊急報警和手動取消緊急報警功能，當有特殊情況時可按緊急報警鍵報警，并有掉電保存功能，設置的參數保存在單片機內部EEPOM中。當煙霧傳感器檢測到火災釋放的煙霧時，信號由ADC0832進行處理模數轉化再到單片機進行處理，當檢測到濃度超標時，蜂鳴器會發出滴滴的報警聲。同時，此系統還可以檢測溫度，火災發生往往環境溫度會升高。到檢測到溫度超過設定的報警溫度時候，蜂鳴器也將產生報警，系統的按鍵還具有連加、減功能，操作起來非常方便，系統還能夠在進入設置界面后，如果沒有按鍵按下30秒后會自動退出設置界面。

測距范圍：
   煙物濃度：0——9等級
   溫度范圍：0——99度

按鍵說明：
從左邊第一個起，緊急報警鍵、減鍵、加鍵、設置鍵。

三個不同的界面：

1.正常顯示 2.高溫度設置報警界面  3.煙物濃度等級設置界面。

菜單設置說明：
按“設置鍵”：第一次按進入“高溫報警設置”。
         每二次按進入“煙物的濃度等級設置”。
         第三次按回到正常顯示界面。

仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）

制作出來的實物圖如下：

元件清單:
Comment Description Designator
ADC0832 AD采集芯片 1
蜂鳴器 Bell B1
10uF 電容 C1
20pF 電容 C2, C3
SMG04_1 4位共陽數碼管發光二極管
8550/9012 三極管 Q1, Q2, Q3, Q4
8550/9012 三極管 Q5
1K 電阻 R14, R18
10K 電阻 R15, R16
4.7 大電阻 R17
SW-PB 按鍵 S1, S2, S3, S4, S5
sw-灰色電源開關電源開關
U1 單片機 U1
MQ-2 煙霧傳感器 U2
DS18B20 溫度傳感器 U3
12M 晶振 Y1

單片機源程序如下:

#include <reg52.h> //調用單片機頭文件
#define uchar unsigned char //無符號字符型宏定義變量范圍0~255
#define uint unsigned int //無符號整型宏定義變量范圍0~65535
#include <intrins.h>
#include "eeprom52.h"
//數碼管段選定義 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}; //斷碼
//數碼管位選定義
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定義為P3口的第2位腳，連接ADC0832CS腳 PCB
sbit SCL=P3^3; //SCL定義為P3口的第3位腳，連接ADC0832SCL腳
sbit DO=P3^4; //DO定義為P3口的第4位腳，連接ADC0832DO腳
sbit dq = P3^5; //18b20 IO口的定義
sbit beep = P3^6; //蜂鳴器IO口定義
uint temperature,s_temp ; //溫度的變量
uchar dengji,s_dengji; //煙物等級
uchar shoudong; //手動報警鍵
bit flag_300ms = 1;
uchar key_can; //按鍵值的變量
uchar menu_1; //菜單設計的變量
/***********************1ms延時函數*****************************/
void delay_1ms(uint q)
{
uint i,j;
for(i=0;i<q;i++)
for(j=0;j<120;j++);
}
/***********************小延時函數*****************************/
void delay_uint(uint q)
{
while(q--);
}
/******************把數據保存到單片機內部eeprom中******************/
void write_eeprom()
{
SectorErase(0x2000);
byte_write(0x2000, s_temp);
byte_write(0x2001, s_dengji);
byte_write(0x2060, a_a);
}
/******************把數據從單片機內部eeprom中讀出來*****************/
void read_eeprom()
{
s_temp = byte_read(0x2000);
s_dengji = byte_read(0x2001);
a_a = byte_read(0x2060);
}
/**************開機自檢eeprom初始化*****************/
void init_eeprom()
{
read_eeprom(); //先讀
if(a_a != 1) //新的單片機初始單片機內問eeprom
{
s_temp = 50;
s_dengji = 5;
a_a = 1;
write_eeprom(); //保存數據
}
}
/***********************18b20初始化函數*****************************/
void init_18b20()
{
bit q;
dq = 1; //把總線拿高
delay_uint(1); //15us
dq = 0; //給復位脈沖
delay_uint(80); //750us
dq = 1; //把總線拿高等待
delay_uint(10); //110us
q = dq; //讀取18b20初始化信號
delay_uint(20); //200us
dq = 1; //把總線拿高釋放總線
}
/*************寫18b20內的數據***************/
void write_18b20(uchar dat)
{
uchar i;
for(i=0;i<8;i++)
{ //寫數據是低位開始
dq = 0; //把總線拿低寫時間隙開始
dq = dat & 0x01; //向18b20總線寫數據了
delay_uint(5); // 60us
dq = 1; //釋放總線
dat >>= 1;
}
}
/*************讀取18b20內的數據***************/
uchar read_18b20()
{
uchar i,value;
for(i=0;i<8;i++)
{
dq = 0; //把總線拿低讀時間隙開始
value >>= 1; //讀數據是低位開始
dq = 1; //釋放總線
if(dq == 1) //開始讀寫數據
value |= 0x80;
delay_uint(5); //60us 讀一個時間隙最少要保持60us的時間
}
return value; //返回數據
}
/*************讀取溫度的值讀出來的是小數***************/
uint read_temp()
{
uint value;
uchar low; //在讀取溫度的時候如果中斷的太頻繁了，就應該把中斷給關了，否則會影響到18b20的時序
init_18b20(); //初始化18b20
write_18b20(0xcc); //跳過64位ROM
write_18b20(0x44); //啟動一次溫度轉換命令
delay_uint(50); //500us
init_18b20(); //初始化18b20
write_18b20(0xcc); //跳過64位ROM
write_18b20(0xbe); //發出讀取暫存器命令
EA = 0;
low = read_18b20(); //讀溫度低字節
value = read_18b20(); //讀溫度高字節
EA = 1;
value <<= 8; //把溫度的高位左移8位
value |= low; //把讀出的溫度低位放到value的低八位中
value *= 0.0625; //轉換到溫度值
return value; //返回讀出的溫度
}
/***********讀數模轉換數據********************************************************/
//請先了解ADC0832模數轉換的串行協議，再來讀本函數，主要是對應時序圖來理解，本函數是模擬0832的串行協議進行的
unsigned char ad0832read(bit SGL,bit ODD)
{
unsigned char i=0,value=0,value1=0;
SCL=0;
DO=1;
CS=0; //開始
SCL=1; //第一個上升沿
SCL=0;
DO=SGL;
SCL=1; //第二個上升沿
SCL=0;
DO=ODD;
SCL=1; //第三個上升沿
SCL=0; //第三個下降沿
DO=1;
for(i=0;i<8;i++)
{
SCL=1;
SCL=0; //開始從第四個下降沿接收數據
value<<=1;
if(DO)
value++;
}
for(i=0;i<8;i++)
{ //接收校驗數據
value1>>=1;
if(DO)
value1+=0x80;
SCL=1;
SCL=0;
}
CS=1;
SCL=1;
if(value==value1) //與校驗數據比較，正確就返回數據，否則返回0
return value;
return 0;
}
/***********************數碼顯示函數*****************************/
void display()
{
uchar i;
P1 = 0xff; //消隱
P2 = smg_we[i]; //位選
P1 = dis_smg[i]; //段選
i ++;
if(i >= 4) //4位數碼管顯示
i = 0;
}
/*************定時器0初始化程序***************/
void time_init()
{
EA = 1; //開總中斷
TMOD = 0X01; //定時器0、定時器1工作方式1
ET0 = 1; //開定時器0中斷
TR0 = 1; //允許定時器0定時
}
/********************獨立按鍵程序*****************/
uchar key_can; //按鍵值
void key() //獨立按鍵程序
{
static uchar key_new;
key_can = 20; //按鍵值還原
P2 |= 0x0f;
if((P2 & 0x0f) != 0x0f) //按鍵按下
{
delay_1ms(1); //按鍵消抖動
if(((P2 & 0x0f) != 0x0f) && (key_new == 1))
{ //確認是按鍵按下
key_new = 0;
switch(P2 & 0x0f)
{
case 0x0e: key_can = 4; break; //得到k1鍵值
case 0x0d: key_can = 3; break; //得到k2鍵值
case 0x0b: key_can = 2; break; //得到k3鍵值
case 0x07: key_can = 1; break; //得到k4鍵值
}
}
}
else //按鍵松開
key_new = 1;
}
/****************按鍵處理數碼管顯示函數***************/
void key_with()
{
if(key_can == 4) //緊急報警鍵手動報警
{
if(menu_1 == 0)
shoudong = 1;
}
if(key_can == 1) //設置鍵
{
menu_1 ++;
if(menu_1 >= 3)
{
menu_1 = 0;
}
}
if(menu_1 == 0)
{
if((key_can == 2) || (key_can == 3))
shoudong = 0; //取消手動報警
}
if(menu_1 == 1) //設置高溫報警
{
if(key_can == 2)
{
s_temp ++ ; //高溫報警值加1
if(s_temp > 99)
s_temp = 99;
}
if(key_can == 3)
{
s_temp -- ; //高溫報警值減1
if(s_temp <= 10)
s_temp = 10 ;
}
dis_smg[0] = smg_du[s_temp % 10]; //取個位顯示
dis_smg[1] = smg_du[s_temp / 10 % 10]; //取十位顯示
dis_smg[2] = 0xbf;
dis_smg[3] = smg_du[10]; //顯示A
write_eeprom(); //保存數據
}
if(menu_1 == 2) //設置煙物報警
{
if(key_can == 2)
{
s_dengji ++ ; //煙物報警值加1
if(s_dengji >= 9)
s_dengji = 9;
}
if(key_can == 3)
{
s_dengji --; //煙物報警值減1
if(s_dengji <= 1)
s_dengji = 1;
}
dis_smg[0] = smg_du[s_dengji % 10]; //取個位顯示
dis_smg[1] = 0xbf ;
dis_smg[2] = 0xbf;
dis_smg[3] = smg_du[11]; //顯示B
write_eeprom(); //保存數據
}
}
/****************報警函數***************/
void clock_h_l()
{
static uchar value;
if((dengji >= s_dengji) || (temperature >= s_temp) || (shoudong == 1)) //報警
{
value ++;
if(value >= 2)
{
value = 10;
beep = ~beep; //蜂鳴器報警
}
}
else
{
if((dengji < s_dengji) && (temperature < s_temp) && (shoudong == 0)) //取消報警
{
value = 0;
beep = 1; //取消報警
}
}
}
/***************主函數*****************/
void main()
{
beep = 0; //開機蜂鳴器叫一聲
delay_1ms(200);
P0 = P1 = P2 = P3 = 0xff; //初始化IO口為高電平
temperature = read_temp(); //讀取溫度值
init_eeprom(); //開始初始化保存的數據
delay_1ms(650);
temperature = read_temp(); //讀取溫度值
time_init(); //初始化定時器
while(1)
{
key(); //獨立按鍵程序
if(key_can < 10)
{
key_with(); //按鍵按下要執行的程序
}
if(flag_300ms == 1)
{
flag_300ms = 0;
clock_h_l();
temperature = read_temp(); //讀取溫度值
dengji = ad0832read(1,0);
dengji = dengji * 10 / 250;
if(menu_1 == 0)
{
if(temperature >= 99)
temperature = 99;
dis_smg[3]=smg_du[dengji]; //顯示煙物報警等級
dis_smg[2]= 0xbf; // -
dis_smg[1]=smg_du[temperature/10%10]; //十位
dis_smg[0]=smg_du[temperature%10]; //個位 ADC0832為8位ADC，數值為0~255，我們將其分開放入l_tmpdate數組中顯示
}
}
delay_1ms(1);
}
}
/*************定時器0中斷服務程序***************/
void time0_int() interrupt 1
{
static uchar value;
TH0 = 0xf8;
TL0 = 0x30; // 2ms
value ++;
display(); //數碼管顯示函數
if(value % 150 == 0)
{
flag_300ms = 1; //300ms
value = 0;
}
}