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五、51单片机使用Proteus仿真烟雾报警器（仿真及代码）_51单片机烟雾报警器程序

作者：weixin_40725706 | 2024-05-05 18:28:45

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51单片机烟雾报警器程序

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文章目录

前言

一、系统方案设计

二、使用步骤

1.MQ-2传感器模块

2.DS18B20温度传感器模块

3.按键电路模块

4.LCD1602显示屏

三、仿真电路图

四、程序如下

总结

前言

本次设计以STC89C52单片机为控制核心，通过使用MQ-2烟雾传感器模块、LCD1602液晶显示模块、按键控制模块、蜂鸣器报警模板，实现对烟雾的检测。本次设计主要针对的是检测厨房空气中液化气、氢气等其他可燃气体的浓度并进行预警。

一、系统方案设计

本系统由STC89C52单片机、LCD1602液晶显示屏、蜂鸣器报警、LED指示灯、按键、MQ-2烟雾传感器组成。

1、使用高精度的MQ-2烟雾传感器进行实时检测空气中的可燃气体浓度值，使用DS18B20温度传感器检测实时检测温度，并通过LCD1602液晶屏显示出来。

2、LCD1602液晶屏的第一行显示当前测到的MQ-2的浓度值，第二行显示设定的浓度报警值。按下设置键,依次进入预设温度值、烟雾浓度值的调节模式。

3、按键说明：三个按键用来设定浓度报警值，减键、加键、确定键。单独一个控制为复位按键。设置成功后,再按确定键退出,返回到正常监测模式。

4、当粉尘浓度值高于设定值时，蜂鸣器和指示灯会发出声光报警。

二、使用步骤

1.MQ-2传感器模块

MQ-2传感器其原理

当室内空气中的可燃气体处于传感器检测范围内时，其内部对角安放着红外线发光二极管和光电晶体管，使得其能够探测到空气中尘埃反射光，即使非常细小的如烟草烟雾颗粒也能够被检测到，由于这些灰尘而散射的光射入传感器光接收元件后，传感器会产生对应关系的电压输出。当烟雾传感器所处环境中存在可燃气体时，烟雾传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。MQ-2气体烟雾传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。

MQ-2模块引脚

（1）VCC：电源正极接口，可外接3.3~5v供电电源
（2）GND：电源负极接口，可外接电源负极或地线（GND）
（3）DOUT：数字信号输出接口（0和1），可外接单片机的GPIO
（4）AOUT：模拟信号输出接口，可外接单片的ADC采样通道

MQ-2实物图如下：

2.DS18B20温度传感器模块

DS18B20模块特性

DS18B20是常用的数字温度传感器，其输出的是数字信号，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。

DS18B20模块引脚

(1)DQ为数字信号输入/输出端；

(2)GND为电源接地端；

(3)VDD为外接供电电源输入端

DS18B20引脚对比

3.按键电路模块

在使用51单片机读取按键转态时，将按键连接的单片机接口赋值1（这种方式适合51单片机，但不一定适合其他单片机），如果按键按下，则端口被拉低。因此，通过读取单片机接口的电平状态就可以判断按键是否按下，如果输入时高电平，则按键没有按下；如果输入是低电平，则按键按下。当按下或松开按键时，由于按键的机械抖动，使信号也会存在抖动。

信号的抖动会造成单片机的误判断。可能造成按下一下按键却判断成按下了多次按键。为了得到正确的结果，要对按键进行去抖。去抖分为硬件去抖和软件去抖两种。硬件去抖就是在按键的两端加上一个电容，软件去抖则不需要增加硬件成本。只需要软件处理。软件去抖的具体方法是：当判断有按键按下时，程序延时一段时间，跳过这个抖动区域，之后再检测按键状态。如果再次检测时输入时高电平，说明是抖动或干扰造成的。如果输入是低电平，说明确实有按键按下。

下面的代码是对按键按下的典型判断语句，先判断KEY的值是否为0，如果为0则延时10ms，然后再次读取KEY的值，依然为0则判断为按键按下，进行按键按下的处理代码，最后等待按键松开后退出。


if(KEY==0)	         //按键KEY按下
{
    delay1ms(10);    //延时10ms去抖
    if(KEY==0)       //再次判断按键KEY按下
    {
    				 //加入处理代码
    }  
    while(KEY==0);   //等待按键松开 
}

4.LCD1602显示屏

LCD1602显示屏，从其命名就可看出其特性，就是可以显示2行，每行16个字符的液晶。它的工作电压是4.5V~5.5V，对于这点在设计电路的时候，直接按照5V系统设计，但是保证5V系统最低不能低于4.5V。在5V工作电压下测量它的工作电流是2mA，值得注意的是，这个2mA仅仅是指液晶，而它的黄绿背光都是用LED做的，所以功耗不会太小的，10~20mA还是有的。点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成。显示屏上64×16个显示单元与显示RAM区的1024字节相对应，每一字节的内容与显示屏上相应位置的亮暗对应。

模块参数

（1）显示容量：16×2个字符。

（2）芯片工作电压：4.5~5.5V。

（3）工作电流：2.0mA（5.0V）。

（4）模块最佳的工作电压：5.0V。

（5）字符尺寸：2.95mm×4.35mm（宽×高）

引脚功能说明图

LCD1602 初始化过程(8bit)

（1）延时 15ms

（2）写指令 38H(不检测忙信号)

（3）延时 5ms

（4）以后每次写指令，读/写数据操作均需要检测忙信号

（5）写指令 38H：显示模式设置

（6）写指令 08H：显示关闭

（7）写指令 01H：显示清屏

（8）写指令 06H：显示光标移动设置

（9）写指令 0CH：显示开及光标设置

三、仿真电路图

四、程序如下


#include <reg52.h>      //包含头文件，一般情况不需要改动，头文件包含特殊功能寄存器的定义
#include "intrins.h"											   
 
#define     u8  		unsigned char      //宏定义
#define     u16   		unsigned int
#define     uchar  		unsigned char
#define     uint   		unsigned int
 
uchar yushe_wendu=50;				        //温度预设值
uchar yushe_yanwu=100;			            //烟雾预设值
uint wendu; 								//温度值全局变量
uchar yanwu;					 			//用于读取ADC数据
 
//运行模式  
uchar Mode=0;				 		//=1是设置温度阀值  =2是设置烟雾阀值	=0是正常监控模式
//管脚声明
sbit Led_Reg		 =P2^2;				    //红灯
sbit Led_Yellow  =P2^4;				        //黄灯
sbit Buzzer    	 =P2^0;				        //蜂鸣器
 
/********************************************************************
* 名称 : delay_1ms()
* 功能 : 延时1ms函数
* 输入 : q
* 输出 : 无
***********************************************************************/
void delay_ms(uint q)    //延时函数,原理:单片机每走一个时钟周期,大概是1us
{
	uint i,j;
	for(i=0;i<q;i++)
		for(j=0;j<110;j++);
}
/***********************************************************************************************************
LCD1602相关函数
***********************************************************************************************************/
 
//LCD管脚声明 （RW引脚实物直接接地，因为本设计只用到液晶的写操作，RW引脚一直是低电平）
sbit LCDRS = P2^7;
sbit LCDEN = P2^6;
sbit D0	   = P0^0;
sbit D1	   = P0^1;
sbit D2	   = P0^2;
sbit D3	   = P0^3;
sbit D4	   = P0^4;
sbit D5	   = P0^5;
sbit D6	   = P0^6;
sbit D7	   = P0^7;
 
 
 
//LCD延时
void LCDdelay(uint z)		  //该延时大约100us（不精确，液晶操作的延时不要求很精确）
{
  uint x,y;
  for(x=z;x>0;x--)
    for(y=10;y>0;y--);
}
void LCD_WriteData(u8 dat)	  
{
	if(dat&0x01)D0=1;else D0=0;
	if(dat&0x02)D1=1;else D1=0;
	if(dat&0x04)D2=1;else D2=0;
	if(dat&0x08)D3=1;else D3=0;
	if(dat&0x10)D4=1;else D4=0;
	if(dat&0x20)D5=1;else D5=0;
	if(dat&0x40)D6=1;else D6=0;
	if(dat&0x80)D7=1;else D7=0;
}
//写命令
void write_com(uchar com)
{
  LCDRS=0;				  
	LCD_WriteData(com);
//  DAT=com;
  LCDdelay(5);
  LCDEN=1;
  LCDdelay(5);
  LCDEN=0;
}
//写数据
void write_data(uchar date)
{
  LCDRS=1;
	LCD_WriteData(date);
//  DAT=date;
  LCDdelay(5);
  LCDEN=1;
  LCDdelay(5);
  LCDEN=0;
}
 
/*------------------------------------------------
              选择写入位置
------------------------------------------------*/
void SelectPosition(unsigned char x,unsigned char y) 
{     
	if (x == 0) 
	{     
		write_com(0x80 + y);     //表示第一行
	}
	else 
	{      
		write_com(0xC0 + y);      //表示第二行
	}        
}
/*------------------------------------------------
              写入字符串函数
------------------------------------------------*/
void LCD_Write_String(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s) 
{     
	SelectPosition(x,y) ;
	while (*s) 
	{     
		write_data( *s);     
		s ++;     
	}
}
//========================================================================
// 函数: void LCD_Write_Char(u8 x,u8 y,u16 s,u8 l)
// 应用: LCD_Write_Char(0,1,366,4) ;
// 描述: 在第0行第一个字节位置显示366的后4位,显示结果为 0366
// 参数: x:行,y:列,s:要显示的字,l:显示的位数
// 返回: none.
// 备注: 最大显示65535
//========================================================================
void LCD_Write_Char(u8 x,u8 y,u16 s,u8 l) 
{     
	SelectPosition(x,y) ;
 
	if(l>=5)
		write_data(0x30+s/10000%10);	//万位
	if(l>=4)
		write_data(0x30+s/1000%10);		//千位
	if(l>=3)
		write_data(0x30+s/100%10);		//百位
	if(l>=2)
		write_data(0x30+s/10%10);		//十位
	if(l>=1)
		write_data(0x30+s%10);		    //个位
 
}
/*1602指令简介
  write_com(0x38);//屏幕初始化
  write_com(0x0c);//打开显示 无光标 无光标闪烁
  write_com(0x0d);//打开显示 阴影闪烁
  write_com(0x0d);//打开显示 阴影闪烁
*/
//1602初始化
void Init1602()
{
  uchar i=0;
  write_com(0x38);//屏幕初始化
  write_com(0x0c);//打开显示 无光标 无光标闪烁
  write_com(0x06);//当读或写一个字符是指针后一一位
  write_com(0x01);//清屏
	
}
 
void Display_1602(yushe_wendu,yushe_yanwu,c,temp)
{
	//显示预设温度
	LCD_Write_Char(0,6,yushe_wendu,2) ;
	
	//显示预设烟雾
	LCD_Write_Char(0,13,yushe_yanwu,3) ;
	
	//时时温度
	LCD_Write_Char(1,6,c/10,2) ;
	write_data('.');
	LCD_Write_Char(1,9,c%10,1) ;
	
	//时时烟雾
	LCD_Write_Char(1,13,temp,3) ;
}
 
 
 
/***********************************************************************************************************
ADC0832相关函数
***********************************************************************************************************/
sbit ADCS 	=P1^5; //ADC0832 片选
sbit ADCLK  =P1^2; //ADC0832 时钟
sbit ADDI 	=P1^3; //ADC0832 数据输入/*因为单片机的管脚是双向的,且ADC0832的数据输入输出不同时进行,
sbit ADDO 	=P1^3; //ADC0832 数据输出/*为节省单片机引脚,简化电路所以输入输出连接在同一个引脚上
 
 
 
//========================================================================
// 函数: unsigned int Adc0832(unsigned char channel)
// 应用: temp=Adc0832(0);
// 描述: 读取0通道的AD值
// 参数: channel:通道0和通道1选择
// 返回: 选取通道的AD值
// 备注: 
//========================================================================
unsigned int Adc0832(unsigned char channel)
{
	uchar i=0;
	uchar j;
	uint dat=0;
	uchar ndat=0;
	uchar  Vot=0;
 
	if(channel==0)channel=2;
	if(channel==1)channel=3;
	ADDI=1;
	_nop_();
	_nop_();
	ADCS=0;//拉低CS端
	_nop_();
	_nop_();
	ADCLK=1;//拉高CLK端
	_nop_();
	_nop_();
	ADCLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿1
	_nop_();
	_nop_();
	ADCLK=1;//拉高CLK端
	ADDI=channel&0x1;
	_nop_();
	_nop_();
	ADCLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿2
	_nop_();
	_nop_();
	ADCLK=1;//拉高CLK端
	ADDI=(channel>>1)&0x1;
	_nop_();
	_nop_();
	ADCLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿3
	ADDI=1;//控制命令结束
	_nop_();
	_nop_();
	dat=0;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		dat|=ADDO;//收数据
		ADCLK=1;
		_nop_();
		_nop_();
		ADCLK=0;//形成一次时钟脉冲
		_nop_();
		_nop_();
		dat<<=1;
		if(i==7)dat|=ADDO;
	}
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		j=0;
		j=j|ADDO;//收数据
		ADCLK=1;
		_nop_();
		_nop_();
		ADCLK=0;//形成一次时钟脉冲
		_nop_();
		_nop_();
		j=j<<7;
		ndat=ndat|j;
		if(i<7)ndat>>=1;
	}
	ADCS=1;//拉低CS端
	ADCLK=0;//拉低CLK端
	ADDO=1;//拉高数据端,回到初始状态
	dat<<=8;
	dat|=ndat;
 
	return(dat);            //return ad data
}
 
/***********************************************************************************************************
DS18B20相关函数
***********************************************************************************************************/
 
sbit DQ = P1^0;				 //ds18b20的数据引脚
 
 
 
/*****延时子程序：该延时主要用于ds18b20延时*****/
void Delay_DS18B20(int num)
{
  while(num--) ;
}
/*****初始化DS18B20*****/
void Init_DS18B20(void)
{
  unsigned char x=0;
  DQ = 1;         //DQ复位
  Delay_DS18B20(8);    //稍做延时
  DQ = 0;         //单片机将DQ拉低
  Delay_DS18B20(80);   //精确延时，大于480us
  DQ = 1;         //拉高总线
  Delay_DS18B20(14);
  x = DQ;           //稍做延时后，如果x=0则初始化成功，x=1则初始化失败
  Delay_DS18B20(20);
}
/*****读一个字节*****/
unsigned char ReadOneChar(void)
{
  unsigned char i=0;
  unsigned char dat = 0;
  for (i=8;i>0;i--)
  {
    DQ = 0;     // 给脉冲信号
    dat>>=1;
    DQ = 1;     // 给脉冲信号
    if(DQ)
    dat|=0x80;
    Delay_DS18B20(4);
  }
  return(dat);
}
/*****写一个字节*****/
void WriteOneChar(unsigned char dat)
{
  unsigned char i=0;
  for (i=8; i>0; i--)
  {
    DQ = 0;
    DQ = dat&0x01;
    Delay_DS18B20(5);
    DQ = 1;
    dat>>=1;
  }
}
/*****读取温度*****/
unsigned int ReadTemperature(void)
{
  unsigned char a=0;
  unsigned char b=0;
  unsigned int t=0;
  float tt=0;
  Init_DS18B20();
  WriteOneChar(0xCC);  //跳过读序号列号的操作
  WriteOneChar(0x44);  //启动温度转换
  Init_DS18B20();
  WriteOneChar(0xCC);  //跳过读序号列号的操作
  WriteOneChar(0xBE);  //读取温度寄存器
  a=ReadOneChar();     //读低8位
  b=ReadOneChar();     //读高8位
  t=b;
  t<<=8;
  t=t|a;
  tt=t*0.0625;
  t= tt*10+0.5;        //放大10倍输出并四舍五入
  return(t);
}
//=====================================================================================
//=====================================================================================
//=====================================================================================
 
 
/*****校准温度*****/
u16 check_wendu(void)
{
	u16 c;
	c=ReadTemperature()-5;  //获取温度值并减去DS18B20的温漂误差
	if(c<1) c=0;
	if(c>=999) c=999;
	return c;
}
 
 
/***********************************************************************************************************
按键检测相关函数
***********************************************************************************************************/
//按键
sbit Key1=P1^6;				    //设置键
sbit Key2=P1^7;			        //加按键
sbit Key3=P3^2;				    //减按键
 
 
 
#define KEY_SET 		1		//设置
#define KEY_ADD			2		//加
#define KEY_MINUS		3		//减
 
 
//========================================================================
// 函数: u8 Key_Scan()
// 应用: temp=u8 Key_Scan();
// 描述: 按键扫描并返回按下的键值
// 参数: NONE
// 返回: 按下的键值
// 备注: 该函数带松手检测,按下键返回一次键值后返回0,直至第二次按键按下
//========================================================================
u8 Key_Scan()
{	 
	static u8 key_up=1;//按键按松开标志
	if(key_up&&(Key1==0||Key2==0||Key3==0))
	{
		delay_ms(10);//去抖动 
		key_up=0;
		if(Key1==0)			return 1;
		else if(Key2==0)return 2;
		else if(Key3==0)return 3;
	}
	else if(Key1==1&&Key2==1&&Key3==1)
		key_up=1; 	    
 	return 0;// 无按键按下
}
 
 
 
void main (void)
{
	u8 key;
	wendu=check_wendu();		  //初始化时调用温度读取函数 防止开机85°C
	Init1602();			          //调用初始化显示函数
	LCD_Write_String(0,0,"SET T:00   E:000");  //开机界面
	LCD_Write_String(1,0,"NOW T:00.0 E:000");  
	delay_ms(1000);
	wendu=check_wendu();		  //初始化时调用温度读取函数 防止开机85°C
	while (1)        			  //主循环
	{
		key=Key_Scan();			  //按键扫描
		yanwu=Adc0832(0);		  //读取烟雾值
		wendu=check_wendu();	  //读取温度值
		
		if(key==KEY_SET)
		{
			Mode++;
		}
		
		switch(Mode)			  //判断模式的值
		{
			case 0:				  //监控模式
			{
				Display_1602(yushe_wendu,yushe_yanwu,wendu,yanwu);  //显示预设温度，预设烟雾，温度值，烟雾值
				if(yanwu>=yushe_yanwu)	  //烟雾值大于等于预设值时
				{
					Led_Reg=0;		  	  //烟雾指示灯亮
					Buzzer=0;			  //蜂鸣器报警
				}
				else					  //烟雾值小于预设值时
				{
					Led_Reg=1;		  			//关掉报警灯
				}
				if(wendu>=(yushe_wendu*10))	    //温度大于等于预设温度值时（为什么是大于预设值*10：因为我们要显示的温度是有小数点后一位，是一个3位数，25.9°C时实际读的数是259，所以判断预设值时将预设值*10）
				{
					Buzzer=0;			  			//打开蜂鸣器报警
					Led_Yellow=0;		  			//打开温度报警灯
				}
				else					  			//温度值小于预设值时
				{
					Led_Yellow=1;		  			//关闭报警灯
				}
				if((yanwu<yushe_yanwu)&&(wendu<(yushe_wendu*10)))	  //当烟雾小于预设值并且温度也小于预设值时 （&&：逻辑与，左右两边的表达式都成立（都为真，也就是1）时，该if语句才成立）
				{
					Buzzer=1;			  			//停止报警
				}
				break;
			}
			case 1://预设温度模式
			{
				SelectPosition(0,5) ;					//指定位置
	   		write_com(0x0d);							//阴影闪烁
				if(key==KEY_ADD)						//加键按下
				{
					yushe_wendu++;					    //预设温度值（阀值）加1
					if(yushe_wendu>=99)			 		//当阀值加到大于等于99时
					yushe_wendu=99;					    //阀值固定为99
					LCD_Write_Char(0,6,yushe_wendu,2) ; //显示预设温度
				}
				if(key==KEY_MINUS)				 		//减键按下
				{
					if(yushe_wendu<=1)				    //当温度上限值减小到1时
					yushe_wendu=1;          		    //固定为1
					yushe_wendu--;						//预设温度值减一,最小为0
					LCD_Write_Char(0,6,yushe_wendu,2) ; //显示预设温度
				}
				break;			  						//执行后跳出switch
			}
			case 2:				//预设烟雾模式
			{
				SelectPosition(0,12) ;				    //指定位置	
	   		write_com(0x0d);							//打开显示 无光标 光标闪烁
				if(key==KEY_ADD)						//加键按下
				{
					if(yushe_yanwu>=255)                //当阀值加到大于等于255时
					yushe_yanwu=254;                    //阀值固定为254
					yushe_yanwu++;					    //预设烟雾值（阀值）加1,最大为255
					LCD_Write_Char(0,13,yushe_yanwu,3) ;//显示预设烟雾
				}
				if(key==KEY_MINUS)						//减键按下
				{
					if(yushe_yanwu<=1)				    //当烟雾上限值减小到1时
						yushe_yanwu=1;          	    //固定为1
					yushe_yanwu--;						//预设温度值减一,最小为0	  
					LCD_Write_Char(0,13,yushe_yanwu,3) ;//显示预设烟雾
				}
				break;
			}
			default	:	
			{
				write_com(0x38);                        //屏幕初始化
				write_com(0x0c);                        //打开显示 无光标 无光标闪烁
				Mode=0;			                        //恢复正常模式
				break;
			}
		}
		
	}
 
}

总结

本次设计的烟雾报警系统的设计成功的实现报警、烟雾浓度预警值和温度预警值的设定，烟雾浓度级别和温度的显示等功能，本方案设计的烟雾报警系统具有性能优越、成本低廉、反应速度快等优点，同时简单快捷的操作方式给使用者带来极大的方便。

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五、51单片机 使用Proteus仿真烟雾报警器（仿真及代码）_51单片机烟雾报警器程序

前言