基于STM32单片机家庭智能火灾安全系统研究.docx

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1、基于STM32单片机家庭智能火灾安全系统研究 基于STM32单片机的家庭智能火灾平安系统探讨 Research on family intelligent fire safety system based on STM32 single chip microcomputer 内容摘要 近些年来，社会的飞速发展，电子科学技术和计算机软硬件技术的进步，所以我们的生活水平跟着提高。大厦林立、房屋建设也越来越困难，大量的用电器以及困难交织的线路使我们的日常生活存在着平安隐患，那么火灾平安问题也成了我们生活中一大须要解决的问题，所随之而来越来越多的火灾系统和灭火系统也应运而生。本设计基于单片机设计了小型

2、智能家用火灾报警系统，可实现烟雾报警、温度异样报警以及红外检测和外部中断等功能。 在硬件选择方面，采纳了以STM32F103C8T6单片机为主控芯片，集成了温度传感器（LM75A）、烟雾气敏传感器（MQ-2）、微型人体感应传感器PIR、有源蜂鸣器以及666轻触开关等，编写程序通过各个模块的传感器对环境种的温度、烟雾浓度数据信息的实时采集，再由单片机进行数据存储与处理，随后依据设计逻辑限制各模块元件做出相应的应对措施，解除隐患，尽可能避开意外发生。 关键词：STM32单片机 传感器 智能 火灾报警系统 Abstract In recent years, our standard of livin

3、g has improved, given the rapid development of society, the development of electronic technology and computer hardware and software technology. The building is more and more complex, a large number of electrical appliances and complex staggered lines make our daily life have potential safety hazards

4、, so the fire safety problem has become a big problem in our life to be solved, and more and more fire systems and fire extinguishing systems have emerged. A small fire alarm system of intelligent home based on single chip microcomputer is designed, which realizes the functions of smoke alarm, tempe

5、rature abnormal alarm, infrared detection and external interruption. In terms of hardware selection, stm32f103c8t6 single chip is used as the main control chip, which integrates temperature sensor (LM75A), smoke gas sensor (mq-2), micro human body sensor PIR, active buzzer and 6 6 6 light touch swit

6、ch, etc. the program is written to collect the real-time temperature and smoke concentration data information of environmental species through the sensors of each module, and then the single chip is used The machine stores and processes the data, and then controls each module element according to th

7、e design logic to make corresponding countermeasures to eliminate hidden dangers and avoid accidents as much as possible. Keywords：STM32 single chip microcomputer sensor Intelligence fire alarm system 书目 第一章 概述 1 1.1 探讨的背景和意义 1 1.2 火灾警报器的发呈现状 1 1.2.1火灾警报器存在的问题 1 1.2.2 火灾警报器的发展趋势 2 1.3本章小结 2 其次章 硬件的选

8、型与分析 4 2.1 主控芯片 4 2.1.1单片机的选型 4 2.1.2 单片机GPIO功能描述 4 2.2 传感器模块选择 5 2.2.1人体红外传感模块 5 2.2.2温度传感模块 6 2.2.3烟雾气体传感模块 7 2.3 本章小结 8 第三章 硬件系统设计 9 3.1 火灾报警器硬件电路设计 9 3.1.1 单片机最小系统 9 3.1.2 烟雾报警模块 11 3.1.3 温度报警模块 11 3.1.4 人体红外感应模块 12 3.1.5 中断开关模块 12 3.2 后期思路改进 13 3.3本章小结 13 第四章 软件开发 14 4.1软件开发环境 14 4.2主程序设计 14 4.

9、3重要子程序设计 15 4.3.1温度报警子程序 15 4.3.2 烟雾报警子程序 17 4.3.3红外人体感应子程序 18 4.3.4 外部中断子程序 18 4.4 本章小结 18 第五章 测试与调试 19 5.1 警报器的调试 19 5.1.1 传感器参数标定 19 5.1.2 传感器重复性探讨 19 5.1.3 系统报警模块误报测试 19 5.2 本章小结 20 第六章 项目总结 21 结论 22 参考文献 23 致谢 24 第一章 概述 人类的生活中离不开火，甚至可以说，人类可以进化发展到如今的地步，也是因为人类懂得利用火，火给我带来很大的便捷，但是，凡是有利就有弊，在赐予我们便利的同

10、时，火也可以给我们带来灾难，所以防火措施必不行免，在火灾的初期予以合适的处理，可以有效的保障我们的生命的平安和避开财产的损失。本论文基于对火的本质上去分析探讨，针对性的对火灾发生的情景去设计一款由STM32为主控芯片，可以提前预料、检测火灾的发生，通过传感器对环境温度，烟雾气体浓度信息的实时监控，当检测到异样数据时会发出警报的智能化火灾警报器。 1.1 探讨的背景和意义 自改革开放以来,中国的经济以惊人的速度在进步着,我们的生活水平也随之越来越好，各行各业也日渐强大,而因为中国有着大量的人口,所以房地产行业发展的尤为快速，随之而来的高楼大厦、小区社区不断增加。我们的家庭房屋电线电缆也越来越多，

11、室内的结构也更加困难，大量电器用品的运用，那么线路短路或者物品自燃也是现代家庭不得不防范的一个问题。大数据表明，我国近10年来的火灾状况为：平均每年13-15万起、干脆造成损失每年约200000万元，面对这样的数据，我们有理由要更加的重视火灾问题，也要更加努力的去发展着方面的防护措施。 采纳智能的家庭防火系统，对于有可能发生的灾难能有效的削减和避开。温度感应器安装于室内，当温度不正常的上升到肯定程度时，或者烟雾浓度达到肯定值时，发报警信号，自动洒水，刚好处理以免造成更进一能步的损害和损失。而假如检测到有人在现场和温度与浓度都没有达到肯定的危急值时，可由人推断如何去救火，避开系统小题大做而造成不

12、必要的损失，而得不偿失。本作品特地针对家庭的安防系统，创新性地将警示，防火灭火，等紧急状况于一身，为居家平安放心供应了强有力的保障。 1.2 火灾警报器的现状与发展趋势 1.2.1火灾警报器的现状 在我们国家，关于火灾报警系统方面的探讨和应用，目前还处于比较基础的层次，相对于欧美等发达国家，因为起步晚，我们在这方面还是略逊一筹。我国的火灾报警系统的安装范围主要基于高层民用建筑设计防火规范、建筑设计防火规范等法规规定中的相应场所，例如国家、省市等部门和重点单位，而在一般家庭的安装运用中并没有得到普及。现在我国的应用的火灾探测装置的工作原理基本可以分为烟雾传感、温度传感、火焰（光）传感、可燃气体传

13、感等单种或多种组合的检测警报装置，虽然对于目前的火灾探测器系统进行了智能化的设计，但已有的探测传感器件对于可采集的环境数据参数种类的不足，相应的系统的软件发展还不够成熟，使得火灾警报系统还存在智能化程度低、迟报、误报、漏报等问题。而且，相互独立、缺乏沟通的限制方式，对于系统之间的沟通和资源共享是特别不利的，还会造成一些硬件投资重复的状况，当火灾发生的时候，警报系统无法自动向城市火警中心报警，对火势的详细状况、起火的详细位置等火灾情景做不到精确的描述，这也使得消防方面无法刚好的、有针对性的、合理的处理火情，以至于造成多余的、不必要的损失。这些都是目前火灾警报器所存在的一些问题不足。 1.2.2

14、火灾警报器的发展趋势 报警系统从宏观上来说向着网络化、智能化的方向趋势发展：报警系统通过计算机技术通过设置的协议将限制系统、各种探测传感器、各个功能模块以及城市的火警中心达成连线，来达到数据的远程调用和监控管理的目的。同时报警装置中探测器对环境采集有效信息，对采集到的环境信息，采纳模糊逻辑和人工神经网络技术进行处理，让系统可以智能化的对环境进行推断，从而来精确的了解火灾状况。从微观上来说向着小型化，社区化的方向发展：报警系统的小型化指的是将探测器功能模块小型化，假如报警系统实现了网络化，那么就不须要警报器都是一个完整的系统，系统中的子模块就可以变得很小，依靠网络中的服务资源进行推断、限制、报警

15、，就相当于只须要一个或者多个单独的模块，就可以达到原本一整个警报系统的功能，这样报警系统更加便捷和经济了。 1.3本章小结 火灾的本质可以分为火源与可燃烧物质。可燃物质有四种不同的形态分别为：气态、液态、固态、固气混合态。火灾的火焰参数有：光反应、温度改变、烟雾等，依据火焰参数结合可燃物质分析可得出防范与应对措施。本论文主要探讨在单片机基础上去模拟家庭住宅火灾状况，通过火焰参数数据去设计可以检测温度改变、烟雾浓度改变，具备红外人体感应的智能火灾系统。 在项目的设计思路和设计方案确定后，熟识各种软件硬件原理，完成单片机系统硬件焊接，硬件结构的设置和程序的编译，并对实物进行测试和调试。 其次章 硬

16、件的选型与分析 在了解了火灾的本质后，依据各方面的功能与性能需求，合理的选用硬件，满意结构小巧，经济实惠的要求，设计出集检测和防范于一体的，具有烟雾检测、温度检测、人体红外检测、警示和应对措施等多功能智能火灾系统3。 2.1 主控芯片 2.1.1单片机的选型 该设计中选用的核心处理器为STM32F103C8T6，该芯片性能强大，功率消耗很小，时钟频率达到72MHz，就性价比而言，该芯片是同类型产品种特别高，该芯片内置由 32KB128KB的闪存，STM32的功率消耗是36mA，是目前市面上功率消耗最低32位微处理器6，相当于0.5mA/MHz。 STM32的基本参数如下所示： 芯片大小：32-

17、BIT 电压-电源：2 V 3.6 V CUP运转频率：72MHz INPUT/OUTPUT：37 程序存储器容量：64KB （64K x 8） 程序存储器类型：闪存 随机存取储存器容量大小：20K x 8 外部设备：DMA，电机限制PWM，PWM，温度传感器 2.1.2 STM32F103C8T6的GPIO功能描述 每个GPI/O口有32位配置寄存器和数据寄存器各两个，一个32位置位/复位寄存器，一个16位复位寄存器和一个32位锁定寄存器。GPIO端口的每个位可以由软件分别配置成下列各种模式： GPIO_Mode_AIN 输入模拟 GPIO_Mode_IN_FLOATING 输入浮空 GPI

18、O_Mode_IPD 下拉输入 GPIO_Mode_IPU 上拉输入 GPIO_Mode_AF_OD 复用模式开漏输出 GPIO_Mode_AF_PP 复用模式推挽输出 GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出 GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出 每个I/O端口位可以自由的编写程序，IO端口寄存器遵循只根据32字节的访问规则。 2.2 传感器模块的选型 2.2.1红外人体感应模块 （1）红外感应模块采纳微型人体感应模块PIR。该传感器参数如下： 工作电压：DC 12V 尺寸大小：15*15*15mm 输出方式：5V凹凸电平 检测角度：90 检测范围：5米 响应时间：当移动物体离开感应

19、范围后，延时输出60S （2）微型人体感应模块PIR引脚图2.2说明： 1脚：供电VCC,12V 2脚：接地 3脚：输出访能EN，5V凹凸电平 图2.2 微型人体感应模块PIR引脚 （3）微型人体感应模块PIR传感器特性有： 1. 运动物体触发，不受静止物体影响。 2. 不受环境温度、烟雾浓度、噪音、气体流东、干燥程度、光线、灰尘等因素影响。3. 自动照明、安防智能化感应量身定做，更专业。4. 稳定牢靠，无误触发。2.2.2温度传感模块 本设计选用市面上常见的LM75A作为温度检测的传感器，LM75A是一个具有高速IIC接口的温度传感器，可以将-55+125的温度转化为数字信号。该传感器可以用

20、于精细的温度检测，检测精度可达到0.125内误差，可对环境温度信息进行实时监控。也可以用做检测温度阈值的温度限制器（阈值可预设）。LM75A有以下参数特性如下 : （1） 具有IIC接口，同一条总线最多连接8个子设备 （2）工作电压范围 ：2.8V5.5V； （3）温度检测范围 : -55摄氏度 +125摄氏度； （4）具有11位A/D转换器，转换精度为0.125 ； （5）掉电模式下电流值为3.5A； （6）供应环境温度信息，干脆表示温度； 图2.3 LM75AD引脚 LM75A引脚说明： 脚1：I2C串行双向数据线 脚2：I2C串行时钟输入 脚3：过热关断输出，开漏输出 脚4：地，连接到系

21、统地 脚5：用户定义的地址2 脚6：用户定义的地址1 脚7：用户定义的地址0 脚8：VCC电源 2.2.3烟雾气体传感模块 本设计采纳了MQ-2烟雾传感器作为烟雾检测模块的传感器，主要缘由是其特点对液态气体、氢气、丙烷有较高的检测识别度，对常见的瓦斯和可燃性气体的探测非常灵敏，可以检测的气体种类也相对齐全，可以说采纳MQ-2的各方面性价比都很高。MQ-2所运用的气敏材料二氧化锡，该材料的正常的大气中几乎不导电，所以当传感器所在的环境中存有可燃性气体的时候，传感器的电导率会和检测环境中可燃性气体浓度成正比，系统可以从导电率的大小来推断出可燃性气体浓度是否异样，再输出相对应得电平信号给相对应得IO

22、口，蜂鸣器报警。此外，从半导体烟雾气体传感器的初期稳定性、加热特性等方面去考虑，MQ-2 烟雾气体传感器的指标系数都是相对符合实际状况的不错得选择4。（1）MQ-2 传感器的特性如下： 1、具有信号输出指示。2、模拟电压输出及TTL凹凸电平输出 3、TTL输出有效信号为低电平0 4、模拟电压输出0-5V电压，电压随着烟雾探测浓度增大而增大。5、对液化气，家用煤气，自然气有着较高的灵敏度。6、具有长期的运用寿命和牢靠的稳定性 7、快速的响应复原特性 （2）MQ-2接线方式： 脚1：VCC电源 脚2：TTL凹凸电平输出端 脚3：模拟电压输出端 脚4：接地 图2.4 MQ-2引脚图 （3）MQ-2烟

23、雾传感器的外形与结构说明如下： 图2.5 MQ-2传感器外形 表2.1 MQ-2传感器结构 序号 部件 材料 1 气体敏感层 二氧化锡 2 电极 金（Au） 3 测量电极引线 铂（Pt） 4 加热器 镍铬合金（Ni-Cr） 5 陶瓷管 三氧化二铝 6 防爆网 100目双层不锈钢（SUB316） 7 卡环 镀镍铜材（Ni-Cu） 8 基座 胶木或尼龙 9 针状管脚 镀镍铜材（Ni-Cu） 2.3 本章小结 本章介绍了该设计项目电路中相关的元件。对相关元件的特性分析中，结合设计原理，去实现以STM32单片机为核心的具备烟雾报警和温度报警以及红外人体感应等多功能报警器。 第三章 硬件系统设计 单片机

24、系统由STM32F103C8T6芯片、MQ-2烟雾气体传感器、LM75A温度传感器、微型人体感应模块PIR、蜂鸣报警器、红灯、绿灯和一个中断按键开关组成。依据PCB图和原理图将各模块器件进行焊接7。 3.1 火灾报警器硬件电路设计 本单片机系统由STM32F103C8T6与MQ-2烟雾气体传感器、LM75A温度传感器、微型人体感应模块PIR、蜂鸣报警器、红绿灯和一个中断按键开关几大模块组成。各模块连线如下：将PA12与MQ-2烟雾气体传感器D03口连接；将PA10与有源蜂鸣器连接；将PA8口与微型人体感应器OUT口连接；将PA0口与中断开关按键KEY0连接；将PB1口与绿灯连接；将PB10与红

25、灯连接；将PB6,PB7分别与LM75A温度传感器时钟线SCL和数据线SDA连接。 图3.1 火灾报警系统原理图 3.1.1 单片机最小系统 图3.2 最小系统 系统处理器部分电路关键由时钟电路、调试电路、电源电路以及复位电路构成。 图3.3 晶振电路 图3.4 电源电路 图3.5 复位电路 3.1.2 烟雾报警模块 烟雾报警电路由单片机PA12端口和PA10端口限制，通过配置相应寄存器使PA12端口功能模式选用上拉输入模式，PA10端口功能模式选用推挽输出模式。MQ-2烟雾气体传感器DOUT引脚连接单片机PA12端口，选用TTL凹凸电平输出功能，通过对环境的实时扫描检测，当检测到的环境烟雾的

26、浓度大于设定浓度时（浓度阈值可自调），由MQ-2烟雾气体传感器向单片机发送报警信号（发送间隔1s的低电平的脉冲信号），再通过代码实现逻辑转换，单片机向PA10端口的输出高电平，蜂鸣器长鸣，起到警示作用。 图3.7 烟雾报警电路 3.1.3 温度报警模块 温度报警电路由单片机PB6、PB7、PA10端口限制，通过配置相应寄存器使PB6、PB7、PA10端口功能模式选用推挽输出模式。LM75A的SCL连接单片机PB6口、SDA连接单片机PB7口，通过LM75AD读取四周环境温度，得出一个温度数据Temp，再由时钟线SCL和数据线SDA依据I2C协议将数据Temp传输给单片机，当单片机接收到的温度数

27、据大于所设定的温度阈值时，向PA10端口输出高电平，蜂鸣器报警，起到警示作用。 图3.8 温度报警电路 3.1.4 人体红外感应模块 人体红外感应模块由单片机PA8端口和PB1端口限制，通过配置相应寄存器使PA8端口功能模式选用上拉输出模式，PB1端口选用推挽输出模式。当有人靠近微型红外传感器5米内时，单片机相应端口输入高电平1，再由单片机向PB1端口输出高电平，绿灯（应急照明灯）亮。 图3.9 红外人体感应电路 3.1.5 中断开关模块 中断开关模块由中断按键模块和LED模块组成，由PA0端口和PB10端口限制，通过配置相应寄存器使PA0端口运用外部中断功能，选用上升沿触发模式，PB10端口

28、选用推挽输出模式。中断按键模块由一个665轻触开关串联上拉电阻组成，空闲状态下PA0始终处于高电平状态，当按下轻触开关后，接地，电平状态从低电平变为高电平，符合上升沿触发条件，单片机再通过代码实现单片机向PB10端口输出凹凸电平（依据代码确定输出凹凸电平），实现红色LED亮灭功能。 图3.10 中断开关电路 3.2 后期思路改进 原本在该设计思路中具备一个可以想户主发送异样信息的无线发送模块，但是由于个人的学问水平不足，缺憾没有方法实现该功能。同时，在后期加入了一个中断按键功能，目的是为了预防传感器检测到烟雾和温度异样，但事实上是可控性后果的状况发生，那么可以通过人为的方式去解决问题，避开自动

29、处理造成无差别的损害，得不偿失。同时也因为经费和实施难度方面考虑，用红灯模拟洒水系统。 3.3本章小结 本章涉及到了单片机的焊接与各种电路原理，在已有的学问水平上还需大量的去学习，所涉及的的学问方面还是比较全面的。通过设计硬件电路图，对于整个电路系统的学问有着不小的提升，加强了独立思索、不断获得、精益求精的学习实力，深刻的明白单凭理论学问是远远不够的，同时伴随须要的是实践与理论相结合，才有可能做出相对胜利的作品。 第四章 软件开发 单片机项目的探讨开发阶段不仅须要过硬的硬件实力，程序的编写和录入也具备着很重要的意义。在确定了设计思路和所需实现功能之后，利用汇编软件KEIL5进行程序编写，实现要

30、求所需功能。 4.1软件开发环境 本设计采纳的是C/C+语言编程，C语言能以简易的方式编译、处理低级存储器。它既有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它可以作为系统设计语言，编写系统和应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依靠计算机硬件的应用程序。不用在运行环境支持下便能运行的高效率的计算机语言。 本系统的软件编程运用的是Keil uVision5软件开发系统，该软件具有很好用的库函数，集成开发的调试工具也很强大，生成代码的效率高，错误率低，转变成机器语言再结构上更精简，是目前运用C语言编程的最好选择8。 4.2主程序设计 本设计以STM32为警报系统的主控芯片，由传感器采集到的烟雾浓

31、度和温度通过GPIO口传输至STM32进行处理，再由编写好的程序对环境进行推断，最终通过GPIO口对蜂鸣报警器和红色LED灯（模拟洒水功能）进行限制，这些部分是火灾警报系统的智能所在的体现。我还在火灾警报器的软件设计中设计了模块化的变成方法，为的就是后期程序系统的维护的便捷，这些子程序的作用就是实现各模块的功能，也更便利需求功能的拓展，他主要包括火灾报警总程序、现场温度和烟雾浓度报警子程序、人体红外感应子程序、和红色LED（模拟洒水）中断处理子程序。 火灾警报系统的工作流程图如4.1所示，首先启动火灾警报系统，系统初始化，随后各传感器对环境进行扫描，单片机推断传感器采集到的温度信息或者烟雾气体

32、浓度信息超过所设定阈值时，报警模块蜂鸣器会长鸣直到异样消逝，再依据红外人体传感器是否探测到有人在场，推断是否须要进行下一步处理，可自动或者手动进行的洒水（此设计为红灯模拟）限制。异样状况有以下情形。情形1：烟雾浓度异样，温度正常，无人在场，蜂鸣器长鸣； 情形2：烟雾浓度异样，温度正常，有人在场，蜂鸣器长鸣； 情形3：烟雾浓度正常，温度异样，无人在场，蜂鸣器长鸣； 情形4：烟雾浓度正常，温度异样，有人在场，蜂鸣器长鸣； 情形5：烟雾浓度异样，温度异样，无人在场，蜂鸣器长鸣，洒水； 情形6：烟雾浓度异样，温度异样，有人在场，蜂鸣器长鸣，可手动限制洒水。 图4.1 警报系统程序流程图 4.3各个子模

33、块程序设计 4.3.1温度报警子程序 STM32与LM75A之间的沟通实际是凹凸电平之间的信号沟通，在采集的温度数据传输的过程中，须要依据I2C协议与单片机沟通。 I2C协议： IIC总线在通信沟通的过程中一共有一下几种信号，分别为：起先信号、结束信号和应答信号。在着几种信号中，起始信号是肯定要有的，结束信号和应答信号，可以没有。同时我们还要介绍其空闲状态、数据的有效性、数据传输。起先信号：在时钟线SCL为高电平的时候，数据线SDA从高电平变为低电平； 停止信号：在时钟线SCL为高电平的时候，数据线SDA从低电平变为高电平； 图4.2 IIC起始信号与结束信号 应答信号：发送器每发送一个字节（

34、8个bit），就在下一个（第9个）时钟脉冲期间释放数据线，由信号接收器反馈一个应答信号。数据线SDA为低电平常，规定为有效应答（ACK），表示接收器已经胜利地接收了该字节； 数据线SDA为高电平常，规定为无效应答（NACK），一般表示接收器接收该字节不胜利。 图4.3 IIC应答信号 空闲状态：当IIC总线的数据线SDA和时钟线SCL两条信号线同时处于高电平常，规定为总线的空闲状态。 数据有效性：IIC总线在数据传送的时侯，时钟线SCL处于高电平的时候，数据线SDA上的数据肯定要保持稳定；只有在时钟线SCL从高电平变为低电平的时候，数据线SDA的电平状态才可以发生变更。 图4.4 IIC数据传

35、输的有效性 数据传输：主机在进行数据传输之前要先向从机发送8位电平信号作为地址，8位的信号中前7位为主机地址，最终一位表示是主机向从机进行读或写，第八位信号为0时表示主机向从机写数据，信号为1时表示主机向从机读数据。在从机产生响应时，主机从发送变成接收，从机从接收变成发送。之后，数据由从机发送，主机接收，每个应答由主机产生，时钟信号仍由主机产生。若主机要终止本次传输，则向从机发出无效应答信号，后主机发出停止条件。 图4.5 IIC数据传输流程图 温度报警子程序：首先，在系统程序初始化之后，传感器预热，着手起先温度检测，将采集到的四周环境温度信息通过I2C协议传输给STM32单片机，并将数据存储

36、在寄存器中，再由单片机将实时的温度信息与所设定的报警温度阈值进行比较，最终推断是否为异样状况。假如超过预设的温度平安警戒值时，则启动报警处理程序，蜂鸣器长鸣起先警示，直至异样温度消逝复原正常温度后，蜂鸣报警解除。 4.3.2 烟雾报警子程序 首先，在系统程序初始化之后，传感器预热，起先对环境钟的烟雾气体浓度进行采集并由单片机转换处理，当传感器检测的烟雾浓度大于所设定的浓度阈值时，传感器会输出低电平（低电平为有效电平），单片机接收到电平反馈后启动报警处理程序，蜂鸣器长鸣起先警示，直至烟雾浓 度异样消逝，蜂鸣报警解除。4.3.3红外人体感应子程序 首先，在系统程序初始化之后，传感器预热，起先对四周

37、环境进行扫描，当传感器检测到五米之内由移动物体时，单片机接收到传感器输出的高电平（1），后PB1端口输出高电平（1），绿色LED亮。4.3.4 外部中断子程序 当系统检测到烟雾浓度和温度同时异样时候，假如红外人体感应程序检测到有人在场，可以选择按下开关，触发红色LED灯（模拟洒水）功能。flag_red初始值为1，当按下KEY0键，相应寄存器记录高电平1，符合if语句条件，单片机PB10口输出高电平，红色LED亮，后flag_red取反赋值为0，当再次按下KEY0键，执行else if 语句，单片机PB10端口输出低电平，红色LED灭。void EXTI0_IRQHandler(void) d

38、elay_ms(30);/消抖 if(KEY0=1 flag_red = 1) /KEY0 LED0_op; /红色led亮，模拟洒水 else if(KEY0=1 flag_red = 0) LED0_cl; flag_red =! flag_red; /取反 EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); /清晰0线上的中断标记位 4.4 本章小结 本章具体了介绍整个项目设计的工作流程的详细实施，实现现场环境数据采集，数据处理，异样报警，多方面监控，智能化处理等功能的软件程序的编写。对设计温度信息传输通信所涉及的I2C原理进行了具体的描述讲解。 第五章 测试与调试

39、本章主要是对于报警系统成品各探测传感模块进行检测，通过设定各种参数对各报警功能误报率进行统计，解除故障，保障硬件得牢靠性以及硬件和硬件得连接关系得精确性，同时发觉软件设计是否有原则性错误，以便后续对系统进行优化与完善。 5.1 警报器的调试 5.1.1 传感器参数标定 烟雾传感器MQ-2浓度阈值设定为2000ppm，电源范围1-5V。 温度传感器LM75A温度阈值设定为55，电源范围2.8-5.5V。微型红外人体传感器检测范围0-5m。5.1.2 传感器重复性探讨 用高于传感器阈值的是环境数据检测传感器是否报警，由检测结果构造5组数据，以5V电压为测试电压，测试输出电压为5V时，得到的10组数

40、据，视察测试结果。5.1.3 系统报警模块误报测试 本部分主要检测系统的牢靠性和传感器误报警率 以浓度大于2000ppm烟雾进行烟雾报警试验百次/组，误报率如表5.1所示 表5.1 烟雾报警模块误报警率 组号 1 2 3 4 5 误报警率% 2 0 3 1 2 由上表可知，烟雾报警模块最大误报警率为3%，平均误报率为1.6%。以大于55的温度进行温度报警试验百次/组，误报率如表5.2所示 表5.2 温度报警模块误报警率 组号 1 2 3 4 5 误报警率% 1 2 2 1 0 由上表可知，温度报警模块最大误报警率为3%，平均误报警率为1.4%。以五米的移动人体进行微型红外传感试验百次/组，无效

41、感应率如表5.3所示 表5.3 红外人体感应模块无效感应率 组号 1 2 3 4 5 无效感应率% 1 0 2 1 0 由上表可知，红外人体感应模块最大无效感应率为2%，平均无效感应率为0.8%。由上述试验可知，三大传感模块的平均失误率都在2%以下，数据可接受范围误差，总的来说，该系统功能基本达到要求。 5.2 本章小结 本章主要对设计好的成品设备进行了一系列的测试与调试，通过设定多组测试数据对各个警报模块进行有效试验，测试误差率，整体来说，该成品有效工作率高，失误率低，符合设计基本需求。 第六章 项目总结 本次设计项目从起先到完成共历时4个月，包括初期项目题目的选定以及开题报告的撰写，器件的

42、选择和选购到焊接，到渐渐完成的设计，中间也经验过项目设计方向的改动，可还是照旧顺当的完成了，可以说项目是相对胜利的。目前项目功能包括了温度异样报警，烟雾浓度异样报警等功能。 目前项目完成点有： (1) 温度异样报警 (2) 烟雾浓度异样报警 (3) 红外人体检测照明 在整个项目设计过程中，发觉自己对于学过的学问驾驭还不够，无法娴熟的运用所学学问，还须要不断的翻书，向老师同学们请教，总的来说发觉如下不足： (1) 对单片机系统学问和软件学问驾驭不足 (2) 对于各个硬件模块的设计和运用做不到快速上手 (3) 对于论文的撰写不够熟识 总的来说就是对于学过的学问没能巩固好，导致对学问点的遗忘和印象变

43、得模糊，一遇到问题无法快速解决，须要花费大量的时间去重新学习了解，让工作的效率变低。所以这次的项目让我懂得了，温故而知新的重要性，学习过的学问要多回顾、多想和多用，才有可能驾驭好所学。 结论 在生活中，火灾警报系统可以很好的保障人们的生命平安和财产平安，使人们可以远离火灾，爆炸，和煤气中毒。是我们保卫日常生活不受火灾侵扰的有利武器。火灾警报系统在市面上也有着很大的发展空间和前景。 本设计运用了所学学问，基于STM32单片机设计了一个集成温度检测，烟雾浓度检测，红外检测和中断处理功能的一个火灾警报装置，在硬件上来说，在满意需求的前提下，尽量选用节约、好用、便民、广泛的器件。同时也对电路板不断进行

44、优化设计。软件方面采纳C/C+语言编写，采纳模块化的的设计思路，程序便于编写和后期可塑性很强，经过多次实践和检测保证明用性，能够在险情发生前做好应对处理。通常火灾发生时伴随的都会有温度和烟雾浓度异样的状况，通过对烟雾浓度和温度的有效监测，可以大大的预防火灾的进一步发展，模块话的程序设计也可以便利的在后期加入灾情信息无线放射和消防联动等功能。总的来说，此次项目还算一个基本胜利的项目，我也在本次项目中获得了不小的历练，从中吸取阅历，让自己更加充溢，更进一步。 参考文献 1 李国辉, 郭歌, 赵力增. 不同起火缘由火灾时空聚集性探讨J. 消防科学与技术, 2019, 38(01):143-147.

45、2 董巍巍，李钊，李建军.基于单片机的数据采集系统设计J.计算机与网络，2009（5）：3-6. 3 刘青. 基于单片机的智能火灾预警系统设计与实现J. 滁州职业技术学院学报, 2017, 016(002):36-38. 4 苏航. 基于单片机的远程烟雾报警系统D. 5 张鲲，陈美伊，李壮，等 . 基于单片机的家庭智能火灾报警系统的设计 J. 软件，2014,35(4)：87-89, 96 6 孙书鹰, 陈志佳, 寇超, et al. 新一代嵌入式微处理器STM32F103开发与应用J. 网络新媒体技术, 2010, 31(12):59-63. 7 雷思孝, 冯育长. 单片机系统设计及工程应用

46、M. 西安电子科技高校出版社, 2005. 8 郭兵, 熊光泽, 陈宇. 嵌入式应用软件开发环境的构造J. 计算机应用, 2000, 020(007):7. 9 曹君. 火灾报警系统设计D. 哈尔滨理工高校, 2006. 10 马淑华，王凤文，张美金.单片机原理与接口技术M.北京：邮电高校出版社，2005：164-170. 11 王殊，窦征.火灾探测及其信号处理M.武汉：华中理工高校出版社.1998. 12 程俊红.基于单片机的烟雾报警器设计J. 信息通信, 2014(2):61-61. 13 周宁娟.Z12140050-周宁娟-基于单片机的温度限制系统的设计与实现DB/OL.学术论文联合比对库.2015.