基于51单片机的智能火灾报警系统—温度烟雾检测、数码管显示、手动报警

news2025/4/13 15:42:09

基于51单片机的火灾报警系统

（仿真＋程序＋原理图＋设计报告）

功能介绍

具体功能：

由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+按键模块+声光报警模块构成

具体功能：

1.实时监测温度和烟雾浓度并在数码管显示；

2.可通过三个按键设置烟雾报警值和温度报警值；

3.可实现手动紧急报警、复位按键可取消报警；

4.温度超过阈值时，蜂鸣器响黄灯闪烁；烟雾超过阈值时，蜂鸣器响红灯灯闪烁；

5.测量范围：烟物浓度：0-9等级；温度范围：0-99度。

添加图片注释，不超过 140 字（可选）

程序

/*
基于51单片机的智能火灾报警系统
功能：实时显示温度值及烟雾浓度值
烟雾和温度值超过阈值后实现声光报警
*/

#include <reg51.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[]={0x5f,0x44,0x9d,0xd5,0xc6,0xd3,0xdb,0x45,0xdf,0xd7,0x40,0xfd/*-*/};
//数码管位选定义
uchar code smg_we[]={0x7f,0xbf,0xdf,0xef};

uchar dis_smg[8]  = {0xa0,0x84,0x62,0x2a,0x39,0x2c,0x24,0xba};	

sbit CS=P2^3;		//CS定义为P3口的第2位脚，连接ADC0832CS脚  PCB
sbit SCL=P2^0;		//SCL定义为P3口的第3位脚，连接ADC0832SCL脚
sbit DO=P2^1;		//DO定义为P3口的第4位脚，连接ADC0832DO脚

sbit ledy = P1^6;   //温度报警指示灯
sbit ledr = P1^7;   //烟雾报警指示灯 x
sbit dq   = P1^5;	//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
	EA = 0;
	write_18b20(0xcc);	   //跳过64位ROM
	write_18b20(0x44);	   //启动一次温度转换命令
	EA = 1;
	delay_uint(50);		   //500us

	init_18b20();		   //初始化18b20
	
	EA = 0;
	write_18b20(0xcc);	   //跳过64位ROM
	write_18b20(0xbe);	   //发出读取暂存器命令
	EA = 1;
	
	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;
	P0 =0x00;			 //消隐 				          
	P2 = smg_we[i];	 		 //位选
	P0 = 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
	P1 |= 0x0f;
	if((P1 & 0x0f) != 0x0f)		//按键按下
	{
		delay_1ms(1);	     	//按键消抖动
		if(((P1 & 0x0f) != 0x0f) && (key_new == 1))
		{						//确认是按键按下
			key_new = 0;
			switch(P1 & 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] = 0x80;
		dis_smg[3] = 0x1b;	//显示c
		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] = 0x80 ;  
		dis_smg[2] = 0x80;
		dis_smg[3] = 0xc7;	//显示q
		write_eeprom();			   //保存数据
	}	
}  
/***全部文件********/
/***微信公众号：木子单片机********/
/****************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
			if(dengji >= s_dengji)
			{
				ledr=~ledr;
			}
			if(temperature >= s_temp)
			{
				ledy=~ledy;
			}
			if(shoudong == 1)
			{
				ledy=~ledy;
				ledr=~ledr;
			}
		}
	}else 
	{
		if((dengji < s_dengji) && (temperature < s_temp) && (shoudong == 0))	  //取消报警
		{
			value = 0;
			beep = 1;		 //取消报警
			ledr=1;//取消红灯报警
			ledy=1;//取消黄灯报警
		}	
	}
}

硬件设计

使用元器件：

单片机：AT89C51；

（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。）

电容;发光二极管;

4位共阴数码管;

有源蜂鸣器;排阻;电阻;

DC电源座子;PNP 三极管;

ADC0832;晶振 12M;

烟雾传感器 MQ-2;

电源开关;DS18B20;

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流程图：

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设计资料

01仿真图

本设计使用proteus7.8和proteus8.9版本设计！具体如图！

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连线版

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02原理图

本系统原理图采用Altium Designer19设计，具体如图！

添加图片注释，不超过 140 字（可选）

03程序

本设计使用软件keil5版本编程设计！具体如图！

添加图片注释，不超过 140 字（可选）

04设计报告

一万三千字设计报告，具体如下！

添加图片注释，不超过 140 字（可选）

05设计资料

        全部资料包括程序（含注释）、仿真源文件 、AD原理图、设计报告、流程图、实物图、元件清单、答辩PPT等。具体内容如下，全网最全! ！

添加图片注释，不超过 140 字（可选）

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