基于51单片机的温度、烟雾、火焰检测设计

news2024/11/28 2:41:36

基于51单片机的火灾检测设计

（仿真＋程序＋原理图+设计报告）

功能介绍

具体功能：

1.使用MQ-2烟雾采集，使用ADC0832将传感器输出的模拟信号转化为数字信号，再传给单片机。

2.使用DS18B20采集温度。

4.火焰检测使用火焰检测模块，最终输出高低电平信号给单片机。

5.显示设备使用LCD1602,实时显示温度、烟雾值，温度烟雾报警阈值。

6.使用蜂鸣器和LED灯构成报警模块，三个LED灯对应着温度、烟雾、火焰。

7.三个按键可以设置温度、烟雾报警阈值。

​演示视频：

基于51单片机的温度烟雾火焰检测设计 

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>

#define uchar unsigned char		// 以后unsigned char就可以用uchar代替
#define uint  unsigned int		// 以后unsigned int 就可以用uint 代替

sfr ISP_DATA  = 0xe2;					// 数据寄存器
sfr ISP_ADDRH = 0xe3;					// 地址寄存器高八位
sfr ISP_ADDRL = 0xe4;					// 地址寄存器低八位
sfr ISP_CMD   = 0xe5;					// 命令寄存器
sfr ISP_TRIG  = 0xe6;					// 命令触发寄存器
sfr ISP_CONTR = 0xe7;					// 命令寄存器

sbit Fire_P   = P1^0;					// 火焰传感器引脚
sbit DQ       = P1^1;					// 温度传感器的引脚
sbit ADC_CS   = P1^2; 				// ADC0832的CS引脚
sbit ADC_CLK  = P1^3; 				// ADC0832的CLK引脚
sbit ADC_DAT  = P1^4; 				// ADC0832的DI/DO引脚
sbit LcdRs_P  = P2^7;     		// 1602液晶的RS管脚       
sbit LcdRw_P  = P2^6;     		// 1602液晶的RW管脚 
sbit LcdEn_P  = P2^5;     		// 1602液晶的EN管脚
sbit Key1_P   = P3^2;					// 设置按键
sbit Key2_P   = P3^3;					// 减按键
sbit Key3_P   = P3^4;					// 加按键
sbit Buzzer_P = P2^0;					// 蜂鸣器
sbit Led1_P   = P2^3;					// 报警灯1，火焰报警
sbit Led2_P   = P2^2;					// 报警灯2，温度报警
sbit Led3_P   = P2^1;					// 报警灯3，烟雾报警


uchar gMqAlarm;								// 烟雾报警值
int   gTempAlarm;							// 温度报警值



/*********************************************************/
// 单片机内部EEPROM不使能
/*********************************************************/
void ISP_Disable()
{
	ISP_CONTR = 0;
	ISP_ADDRH = 0;
	ISP_ADDRL = 0;
}


/*********************************************************/
// 从单片机内部EEPROM读一个字节，从0x2000地址开始
/*********************************************************/
unsigned char EEPROM_Read(unsigned int add)
{
	ISP_DATA  = 0x00;
	ISP_CONTR = 0x83;
	ISP_CMD   = 0x01;
	ISP_ADDRH = (unsigned char)(add>>8);
	ISP_ADDRL = (unsigned char)(add&0xff);
	// 对STC89C51系列来说，每次要写入0x46，再写入0xB9,ISP/IAP才会生效
	ISP_TRIG  = 0x46;	   
	ISP_TRIG  = 0xB9;
	_nop_();
	ISP_Disable();
	return (ISP_DATA);
}


/*********************************************************/
// 往单片机内部EEPROM写一个字节，从0x2000地址开始
/*********************************************************/
void EEPROM_Write(unsigned int add,unsigned char ch)
{
	ISP_CONTR = 0x83;
	ISP_CMD   = 0x02;
	ISP_ADDRH = (unsigned char)(add>>8);
	ISP_ADDRL = (unsigned char)(add&0xff);
	ISP_DATA  = ch;
	ISP_TRIG  = 0x46;
	ISP_TRIG  = 0xB9;
	_nop_();
	ISP_Disable();
}


/*********************************************************/
// 擦除单片机内部EEPROM的一个扇区
// 写8个扇区中随便一个的地址，便擦除该扇区，写入前要先擦除
/*********************************************************/
void Sector_Erase(unsigned int add)	  
{
	ISP_CONTR = 0x83;
	ISP_CMD   = 0x03;
	ISP_ADDRH = (unsigned char)(add>>8);
	ISP_ADDRL = (unsigned char)(add&0xff);
	ISP_TRIG  = 0x46;
	ISP_TRIG  = 0xB9;
	_nop_();
	ISP_Disable();
}



/*********************************************************/
// 毫秒级的延时函数，time是要延时的毫秒数
/*********************************************************/
void DelayMs(uint time)
{
	uint i,j;
	for(i=0;i<time;i++)
		for(j=0;j<112;j++);
}


/*********************************************************/
// 延时15微秒
/*********************************************************/
void Delay15us(void)
{
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();
}


/*********************************************************/
// 复位DS18B20（初始化）
/*********************************************************/
void DS18B20_ReSet(void)
{
	uchar i;
	DQ=0;
	i=240;
	while(--i);
	DQ=1;
	i=30;
	while(--i);
	while(~DQ);
	i=4;
	while(--i);
}


/*********************************************************/
// 向DS18B20写入一个字节
/*********************************************************/
void DS18B20_WriteByte(uchar dat)
{
	uchar j;
	uchar btmp;
	
	for(j=0;j<8;j++)
	{
		btmp=0x01;
		btmp=btmp<<j;
		btmp=btmp&dat;
		
		if(btmp>0)		// 写1
		{
			DQ=0;
			Delay15us();
			DQ=1;
			Delay15us();
			Delay15us();
			Delay15us();
			Delay15us();
		}
		else			// 写0
		{
			DQ=0;
			Delay15us();
			Delay15us();
			Delay15us();
			Delay15us();
			DQ=1;
			Delay15us();
		}
	}
}


/*********************************************************/
// 读取温度值
/*********************************************************/
int DS18B20_ReadTemp(void)
{
	uchar j;
	int b,temp=0;	

	DS18B20_ReSet();							// 产生复位脉
	DS18B20_WriteByte(0xcc);			// 忽略ROM指令
	DS18B20_WriteByte(0x44);			// 启动温度转换指令

	DS18B20_ReSet();							// 产生复位脉
	DS18B20_WriteByte(0xcc);			// 忽略ROM指令
	DS18B20_WriteByte(0xbe);			// 读取温度指令

	for(j=0;j<16;j++)							// 读取温度数量
	{						
		DQ=0;
		_nop_();
		_nop_();
		DQ=1;	
		Delay15us();
		b=DQ;
		Delay15us();
		Delay15us();
		Delay15us();
		b=b<<j;
		temp=temp|b;
	}
	
	temp=temp*0.0625;							// 合成温度值	
	
	return (temp);								// 返回检测到的温度值
}



/*********************************************************/
// 1602液晶写命令函数，cmd就是要写入的命令
/*********************************************************/
void LcdWriteCmd(uchar cmd)
{ 
	LcdRs_P = 0;
	LcdRw_P = 0;
	LcdEn_P = 0;
	P0=cmd;
	DelayMs(2);
	LcdEn_P = 1;    
	DelayMs(2);
	LcdEn_P = 0;	
}


/*********************************************************/
// 1602液晶写数据函数，dat就是要写入的数据
/*********************************************************/
void LcdWriteData(uchar dat)
{
	LcdRs_P = 1; 
	LcdRw_P = 0;
	LcdEn_P = 0;
	P0=dat;
	DelayMs(2);
	LcdEn_P = 1;    
	DelayMs(2);
	LcdEn_P = 0;
}


/*********************************************************/
// 1602液晶初始化函数
/*********************************************************/
void LcdInit()
{
	LcdWriteCmd(0x38);        // 16*2显示，5*7点阵，8位数据口
	LcdWriteCmd(0x0C);        // 开显示，不显示光标
	LcdWriteCmd(0x06);        // 地址加1，当写入数据后光标右移
	LcdWriteCmd(0x01);        // 清屏
}


/*********************************************************/
// 液晶光标定位函数
/*********************************************************/
void LcdGotoXY(uchar line,uchar column)
{
	// 第一行
	if(line==0)        
		LcdWriteCmd(0x80+column); 
	 // 第二行
	if(line==1)        
		LcdWriteCmd(0x80+0x40+column); 
}



/*********************************************************/
// 液晶输出字符串函数
/*********************************************************/
void LcdPrintStr(uchar *str)
{
	while(*str!='\0')
		LcdWriteData(*str++);
}



/*********************************************************/
// 液晶输出数字
/*********************************************************/
void LcdPrintNum1(uchar num)
{
	LcdWriteData(num/100+48);			// 百位
	LcdWriteData(num%100/10+48);	// 十位
	LcdWriteData(num%10+48); 			// 个位
}


/*********************************************************/
// 温度值的显示
/*********************************************************/
void LcdPrintNum2(int num)
{
	if(num<0)														// 显示负号
	{
		LcdWriteData('-');
		num=0-num;	
	}
	else            										// 显示百位
	{
		LcdWriteData(num/100+48);
	}
	LcdWriteData(num%100/10+48);				// 显示十位
	LcdWriteData(num%10+48);						// 显示个位
}



/*********************************************************/
// 液晶显示初始化
/*********************************************************/
void LcdShowInit()
{
	LcdGotoXY(0,0);											// 液晶光标定位到第0行
	LcdPrintStr("Gas:            ");		// 液晶第0行显示" Gas:           "
	LcdGotoXY(1,0);											// 液晶光标定位到第1行
	LcdPrintStr("Tmp:            ");		// 液晶第1行显示"Temp:           "
}



/*********************************************************/
// ADC0832的时钟脉冲
/*********************************************************/
void WavePlus()
{
	_nop_();
	ADC_CLK = 1;
	_nop_();
	ADC_CLK = 0;
}



/*********************************************************/
// 获取指定通道的A/D转换结果
/*********************************************************/
uchar Get_ADC0832()
{ 
	uchar i;
	uchar dat1=0;
	uchar dat2=0;
	
	ADC_CLK = 0;				// 电平初始化
	ADC_DAT = 1;
	_nop_();
	ADC_CS = 0;
	WavePlus();					// 起始信号 
	ADC_DAT = 1;
	WavePlus();					// 通道选择的第一位
	ADC_DAT = 0;      
	WavePlus();					// 通道选择的第二位
	ADC_DAT = 1;
	
	for(i=0;i<8;i++)		// 第一次读取
	{
		dat1<<=1;
		WavePlus();
		if(ADC_DAT)
			dat1=dat1|0x01;
		else
			dat1=dat1|0x00;
	}
	
	for(i=0;i<8;i++)		// 第二次读取
	{
		dat2>>= 1;
		if(ADC_DAT)
			dat2=dat2|0x80;
		else
			dat2=dat2|0x00;
		WavePlus();
	}
	
	_nop_();						// 结束此次传输
	ADC_DAT = 1;
	ADC_CLK = 1;
	ADC_CS  = 1;   

	if(dat1==dat2)			// 返回采集结果
		return dat1;
	else
		return 0;
} 


/*********************************************************/
// 按键扫描
/*********************************************************/
void KeyScanf()
{
	if(Key1_P==0)
	{
		LcdGotoXY(0,13);
		LcdWriteCmd(0x0f);		// 显示光标，并闪烁
		
		/*****烟雾报警值的设置******************************************
		------------------------------------------------------------*/
		DelayMs(10);					// 延时去除按键按下的抖动
		while(!Key1_P);				// 等待按键释放
		DelayMs(10);		   		// 延时去除按键松开的抖动
		
		while(Key1_P!=0)									// 如果按键1按下，那么跳到下一级设置，否则是烟雾报警值的大小设置
		{
			if(Key2_P==0)										// 如果减按键被按下	
			{
				if(gMqAlarm>1)								// 只有gMqAlarm大于1才能减1								
					gMqAlarm--;				
				LcdGotoXY(0,11);							// 液晶光标定位到第0行第11列
				LcdPrintNum1(gMqAlarm);				// 刷新改变后的报警值
				LcdGotoXY(0,13);
				DelayMs(250);									// 延时一下
			}
			
			if(Key3_P==0)										// 如果加按键被按下	
			{
				if(gMqAlarm<100)							// 只有gMqAlarm小于100才能加1
					gMqAlarm++;				
				LcdGotoXY(0,11);							// 液晶光标定位到第0行第11列
				LcdPrintNum1(gMqAlarm);				// 刷新改变后的报警值
				LcdGotoXY(0,13);
				DelayMs(250);									// 延时一下
			}
		}
		
		/*****温度报警值设置******************************************
		------------------------------------------------------------*/
		LcdGotoXY(1,13);			// 光标定位
		DelayMs(10);					// 延时去除按键按下的抖动
		while(!Key1_P);				// 等待按键释放
		DelayMs(10);		   		// 延时去除按键松开的抖动
							
		while(Key1_P!=0)						// 如果按键1按下，则退出设置模式，否则是温度报警值的大小设置
		{
			if(Key2_P==0)										// 如果减按键被按下	
			{
				if(gTempAlarm>-54)						// 只有gTempAlarm大于-54才能减1								
					gTempAlarm--;				
				LcdGotoXY(1,11);							// 液晶光标定位到第1行第11列
				LcdPrintNum2(gTempAlarm);			// 刷新改变后的报警值
				LcdGotoXY(1,13);
				DelayMs(250);									// 延时一下
			}
			
			if(Key3_P==0)										// 如果加按键被按下	
			{
				if(gTempAlarm<125)						// 只有gTempAlarm小于125才能加1
					gTempAlarm++;				
				LcdGotoXY(1,11);							// 液晶光标定位到第0行第11列
				LcdPrintNum2(gTempAlarm);			// 刷新改变后的报警值
				LcdGotoXY(1,13);
				DelayMs(250);									// 延时一下
			}				
		}
		
		/*****退出报警值的设置******************************************
		------------------------------------------------------------*/
		DelayMs(10);					// 延时去除按键按下的抖动
		while(!Key1_P);				// 等待按键释放
		DelayMs(10);		   		// 延时去除按键松开的抖动
		
		Sector_Erase(0x2000);										// 擦除单片机内部EEPROM的数据
		EEPROM_Write(0x2000,gMqAlarm);					// 将新设置的烟雾报警值写入EEPROM的0x2000这个地址
		EEPROM_Write(0x2001,gTempAlarm+55);			// 将新设置的温度报警值+55写入EEPROM的0x2001这个地址
		
		LcdWriteCmd(0x0c);											// 关闭光标
	}
}



/*********************************************************/
// 报警判断
/*********************************************************/
void AlarmJudge(uchar dat1, int dat2)
{
/*火焰报警判断*/
	if(Fire_P==0)
	{
		DelayMs(50);
		if(Fire_P==0)
		{
			Led1_P=0;
		}
	}
	else
	{
		Led1_P=1;
	}
	
	/*烟雾报警判断*/
	if(dat1>gMqAlarm)
	{
		Led3_P=0;
	}
	else
	{
		Led3_P=1;
	}
	
	/*温度报警判断*/
	if(dat2>gTempAlarm)
	{	
		Led2_P=0;
	}
	else
	{
		Led2_P=1;
	}

	/*蜂鸣器报警判断*/
	if((Led1_P==0)||(Led2_P==0)||(Led3_P==0))
		Buzzer_P=0;
	else
		Buzzer_P=1;
}

硬件设计

使用元器件：

单片机：STC89C52；

（注意：单片机是通用的，无论51还是52、无论stc还是at都一样，引脚功能都一样。程序也是一样的。）

单片机座子；12M晶振；

30pF独石电容；电解电容10uF；

电阻1K；电阻4.7K；电阻10K；

排阻10K；轻触开关；

1602液晶；1602液晶座子；

10K电位器；ADC0832；

ADC0832座子；红led；

MQ-2；MQ-2座子；

有源蜂鸣器；9*15洞洞板；

S8550（PNP）三极管；

电源开关；电源座；

温度传感器DS18B20；

温度传感器座子；

火焰传感器；

3Pin 排针；3Pin 杜邦线；

导线：若干；

流程图：

设计资料

01 仿真图

本设计使用proteus7.8和proteus8.9两个版本设计，向下兼容，无需担心！具体如图！

02 原理图

本系统原理图采用Altium Designer19设计，具体如图！

03 程序

本设计使用软件keil4和keil5两个版本编程设计，无需担心！具体如图！

04 设计报告

两万一千字设计报告，具体如下！

05 设计资料

        资料获取请关注同名公众号，全部资料包括仿真源文件 、程序（含注释）、AD原理图、参考论文、流程图元件清单等。具体内容如下，全网最全! ！

资料获取请观看前面演示视频！

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11 盛最多水的容器 给定一个长度为 n 的整数数组 height。有 n 条垂线&#xff0c;第 i 条线的两个端点是 ( i , 0 ) (i, 0) (i,0)和 ( i , h e i g h t [ i ] ) (i, height[i]) (i,height[i]) 。 找出其中的两条线&#xff0c;使得它们与 x 轴共同构成的容器可以容纳最多的…
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MySQL学习路线一条龙

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引言 在当前的IT行业&#xff0c;无论是校园招聘还是社会招聘&#xff0c;MySQL的重要性不言而喻。 面试过程中&#xff0c;MySQL相关的问题经常出现&#xff0c;这不仅因为它是最流行的关系型数据库之一&#xff0c;而且在日常的软件开发中&#xff0c;MySQL的应用广泛&#…
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数字人直播系统是什么?AI数字人直播间搭建方法来了!

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无人直播的时代&#xff0c;短视频和直播平台正在风口&#xff0c;各条赛道内也早已人满为患&#xff0c;很多线下商家都想参与其中&#xff0c;因为时间、地方、设备等限制久久不能去实行起来。所以&#xff0c;数字人直播新模式成为了线下商家的救星&#xff0c;线下商家方法…
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unity_Button：单击的三种实现方式

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此代码直接绑定到button上面无需其他操作 using UnityEngine; using UnityEngine.UI;public class PrintHelloOnButtonClick : MonoBehaviour {private Button button;void Start(){// 获取当前GameObject上的Button组件button GetComponent<Button>();// 添加点击事件…
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