基于单片机的火灾监测报警系统-设计说明书
电子校园网 编号：
T0152203M-LW
设计摘要：
本设计是基于单片机的火灾监测报警系统，此系统是以温度、烟雾和火焰为主要研究对象，STM32F103单片机为主要控制关键。使用DS18B20获取当前的温度，使用传感器检测当前烟雾和是否有火焰。OLED显示屏主要显示温度、烟雾浓度、是否有火焰和当前的模式。功能键可以设置温度阈值、烟雾阈值和配网，设计还可以通过WiFi将数据上传至腾讯云，在微信小程序中查看数据和设置两个阈值、模式和继电器的开关。当检测到火焰时，表示发生火灾，控制水泵的继电器工作，手机会收到“发生火灾”的短信；当温度和烟雾浓度大于阈值时，说明有火灾隐患，手机会收到“有火灾隐患”的短信。本次设计旨在提高火灾监测的效率和可靠性，以减少火灾事故对人身安全和财产造成的损失。该系统采用了低成本的单片机作为核心控制器，并结合火灾传感器、声光报警器以及无线通信模块构建了完整的监测报警系统。在系统设计中，利用单片机的GPIO口和模拟输入功能实现了对火灾传感器的数据采集和处理，通过预设阈值进行火灾判定并触发声光报警器进行报警。此外，利用无线通信模块实现了系统与外部监控中心的数据传输，及时向监控中心报告火灾发生的信息，从而实现远程监控和处理。经过实验测试，该系统在火灾检测和报警方面表现出良好的性能和稳定性，能够准确、及时地响应火灾事件，为防范火灾事故提供了一种有效可行的解决方案。本论文的研究成果对于提高火灾监测和预警的能力，保障人民生命财产安全具有一定的实际应用价值和推广意义。
关键词：单片机；WiFi模块；火焰传感器；温度检测；GSM模块；烟雾检测
字数：13000+
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内容预览：
摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 温度检测方案的选择
2.6 GSM方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.2.1 STM32F103单片机
3.2.2 电源电路和复位电路
3.3 显示模块
3.4 DS18B20传感器检测温度模块
3.5 ESP8266-WIFI模块
3.6 GSM模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 WiFi模块配网
5.3 气体浓度和温度检测实物测试
5.3 设置温度阈值实物测试
5.4 设置烟雾阈值实物测试
5.5 发送短信实物测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2温度检测测试
6.3烟雾检测测试
6.4 设置温度阈值仿真测试
6.5 设置烟雾阈值仿真测试
6.6 发送短信仿真测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
火灾是一种常见的灾害事件，不仅对人们的生命和财产造成严重威胁，还会给社会经济带来巨大损失。在城市化进程和现代化建设中，火灾预防和监测变得尤为重要。然而，传统的火灾监测手段往往依赖于人工巡查或简单的独立传感器，监测效率低且可靠性较差，难以及时发现和报警，造成了许多潜在的安全隐患。
传统的火灾监测手段往往效率低且可靠性差，难以及时发现火灾隐患，造成人身和财产损失。而该论文设计的系统采用先进的单片机技术和传感器，能够实现对火灾的快速、准确监测，及时发出报警信号，提高了火灾预防和快速响应能力。
通过该系统的运行，可以大大减少火灾发生的可能性，避免火灾蔓延造成更大的损失，保障人民的生命和财产安全。此外，系统还采用了无线通信模块，可以将火灾信息传输至外部监控中心，实现远程监控和应急处置。这对于大型建筑、仓库或偏远地区的火灾监测尤为重要，提高了火灾处置的效率和灵活性。
除了应用在火灾监测领域，该论文的研究成果还对其他智能监测和报警系统有借鉴意义，如气体泄漏监测、水位监测等。因此，推动了科技在灾害防范领域的发展，促进了科技应用的拓展和推广。
总体而言，基于单片机的火灾监测报警系统的研究具有重要的社会意义。它提高了火灾监测和预警能力，减少了火灾损失，保障了人民的生命和财产安全，同时也推动了科技在灾害防范领域的应用和发展，为社会带来了积极的影响和福祉。。
1.2 国内外研究现状
国内研究现状：
在国内，火灾监测和报警系统的研究已经得到了广泛关注，涌现出一系列相关研究成果。许多学术机构、高校和企业都致力于研发高效、智能的火灾监测系统。目前，国内研究主要集中在以下几个方面：
传感器技术研究： 火灾监测系统的关键在于火灾传感器的选择和优化。国内研究者在红外传感器、气体传感器、光纤传感器等方面做了大量探索和应用研究。
数据处理与决策算法： 针对火灾传感器采集的数据，国内学者研究了各种数据处理和决策算法，旨在提高火灾监测的准确性和可靠性。
报警系统设计： 国内研究者开展了基于单片机、嵌入式系统等技术的火灾报警系统设计研究，通过智能控制实现火灾预警和报警功能。
无线通信与网络技术： 国内研究者也关注火灾监测系统与监控中心之间的数据传输问题，研究无线通信、物联网等技术，以实现数据的远程传输和监控。
国外研究现状：
在国外，火灾监测报警系统的研究也取得了显著进展。一些发达国家和研究机构在该领域投入了大量资源和人力，取得了很多成果：
先进传感器技术： 国外研究者在火灾监测传感器技术方面进行了深入研究，例如红外热像仪、气体传感器、光纤传感器等，提高了火灾监测的灵敏度和准确性。
智能控制与人工智能： 国外研究者采用智能控制和人工智能算法，实现火灾监测系统的智能化和自主决策，提高系统的智能性和自适应性。
联网和云计算： 国外的研究侧重于将火灾监测系统与云计算、物联网等技术相结合，实现火灾信息的远程监控和管理，提高监测效率和可扩展性。
国际合作与标准化： 国外的研究还注重国际合作和标准化，以促进火灾监测技术的全球推广和应用。
综合来看，国内外对基于单片机的火灾监测报警系统的研究都取得了一定的成果，技术水平逐渐提高，但仍有不少挑战需要克服。相信在国内外学者的共同努力下，火灾监测报警系统的发展将会不断取得新的突破和进步。
1.3 课题主要内容
本设计是基于单片机的火灾监测报警系统，主要实现以下功能：
1.通过OLED显示温度、烟雾、是否有火焰、模式及其阈值等；
2.发生火灾时，继电器控制断电和洒水进行灭火，会发送短信；
3.通过WiFi将数据上传至腾讯云，可在微信小程序上进行查看和控制。
