1 绪论
1.1概述
近年来，全国可燃气体泄漏事故频繁发生，造成了巨大的人员伤亡和物力损失，随着现代家庭用火、用电量的增加，家庭火灾发生的频率越来越高。家庭火灾一旦发生，很容易出现扑救不及时、灭火器材缺乏及在场人惊慌失措、逃生迟缓等不利因素，最终导致重大生命财产损失。探讨家庭火灾的特点及防火对策，针对多起气体泄漏事故的分析，排除监测系统老化等因素外，气体泄漏监测系统精度不高、响应慢、稳定性能不好都是事故发生造成损失的重要原因。
无线传感器网络是由大量体积较小、能源受限，具有一定计算、存储和无线通讯能力的传感器节点组成的网络，其综合了传感器、嵌入式、无线网络、分布式信息处理等技术。 NRF24L01无线模块是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据传输速率、低成本的单向无线通信技术，主要适合于自动控制和远程控制等领域，可以嵌入各种设备中。
整个火灾报警器报警系统由电源模块、可燃气体检测模块、温度检测模块、 数据通信模块、
报警显示模块五个模块组成。通过有线传感器网络实现数据的聚集传输，通过无线传感器网络实现采样数据的传输。该系统由多个终端节点 (无线传感器)与汇集节点决定检测区域的范围，各终端节点监测数据通过自组织的多跳路由网络传送至网关节点并将接收的数据进行初步处理，然后通过单片机处理（或者串行通信接口--有线网络，传送至监测预警终端服务器）由它来对接收到的数据进行分析和报警处理。
单片机已广泛地应用于军事、工业、家用电器、智能玩具、便携式智能仪表和机器人制作等领域。产品功能、精度和质量大幅度提升，且电路简单，故障率低，可靠性高，成本低廉。
基于上述原因，根据要求制作出了一套高精度、高效率、低功耗的气体泄漏监测报警系统。本气体监测报警系统运用无线传输技术，具有低功耗、低成本的优势，主要应用于家庭，也可引用于工厂、矿井等各种场合。
1.2 火灾报警器技术现状及发展趋势
消防报警产品是一个系列产品，包括火灾探测设备、信息传输设备、报警分析控制器、消防控制联动。是物理传感技术、自动控制、计算机技术、数据传输和管理、智能楼宇等技术的
综合集成，属于高新技术。依托中国多年的基本建设的发展，这个行业也得到发展，具备了和国外知名企业抗衡的能力。在目前中国许多冠名以高新技术的行业中，中国企业大多做的是下游的制造和服务，分取极少一部分的利润，象消防报警产品那样又拥有自我知识产权，又拥有大量市场的行业其实是很少的。
在消防报警产品的技术含量上，国内产品和国外产品差距不是很大，许多指标已经超越，存在的问题是：类似于国外消防报警产品的大批量规模化的生产才刚起步，有待于积累经验和技术；也因此在产品一致性和长期稳定性上有一些差距；国内正在形成权重的大型企业和集团，这样可以带领国内的各家企业去冲击海外市场，并最终占领海外的消防报警市场。
二十多年前，中国的消防报警产品刚刚起步，无论产品技术含量、产品系列完整性、使用性，还是社会影响程度都是相当低的。国外的产品和品牌一统天下，占领中国的大部分市场。由于中国的建设正在飞速发展，市场大的惊人，难道这由中国发展带来的成果只能由外国企业来瓜分？可幸的是中国企业抓住了机遇，顶住了挑战，先是一批国家的科研院所，后是一批国营企业、民营企业，业内也吸引和凝聚一大批国内的技术和管理精英，花了十多年时间，通过几次产品更新换代，就使自己的产品紧紧跟上了国际水平，并且夺回了大部分国
内市场，使得现在大多国外产品只有招架之功，这是典型的自力更生，走自己的路。当然目前而言，我们基本占据的是国内市场，对外还刚启动。中国企业正虎视眈眈，准备进军海外市场。
1.3毕业设计任务及要求
一、主要内容
采用较为熟悉且实用的Atmegal-16单片机和温度传感器、烟雾传感器、无线传输模块，设计一种火灾报警器。按照功能和技术指标要求，采取“自顶向下”的方式开展设计工作：1)拟定总体设计方案（硬件、软件）。2)单元电路和软件功能模块设计。3）单元电路和软件功能模试验调试。4）整体试验调试、功能和技术指标检验。
二、主要功能和设计要求
1、温度检测范围：-50℃～100℃，检测精度：±1℃。
2、烟雾传感器检测范围及灵敏度：达到消防报警有关标准要求
3、温度传感器检测范围及灵敏度：达到消防报警有关标准要求
4、报警方式：声音报警，显示报警状态。
三、文献资料收集
1、温度传感器、烟雾传感器、无线传输资料；
2、火灾报警相关标准；
3、所选单片机硬件和软件设计资料；
4、相关器件数据手册（含应用实例）等。
2 火灾报警器总体设计
2.1 火灾报警器组成
汽车警报器火灾报警器总体方案设计思想：
此次设计是针对于单片机原理及其应用展开的。其中包含了我们大学五年中所学到的相关知识，运用我们所学的电子技术、计算机技术、传感器技术、单片机技术去设计基于单片机的火灾报警器。整个火灾报警器报警系统由电源模块、可燃气体检测模块、温度检测模块、数据通信模块、报警显示模块五个模块组成。通过无线传输来实现数据发送与接收，由烟雾传感器MQ-2检测可燃气体或烟雾浓度，当达到浓度范围之内，由无线传输模块把单片机主机的数据传给接收部分由单片机从机处理，并且发出报警及显示地址。我们把温度作为辅助报警条件，当监测温度达到预设温度时即发生报警。
根据方案的设计思想，我们从中就可以得到了火灾报警系统的总体框图如图2-1所示。
图2-1火灾报警系统的总体框图
1、电源模块：供给火灾报警器的各个模块电路提供直流稳压电源（+5V，0V）。
2、可燃气体检测模块：由MQ-2可燃气体检测传感器组成的可燃气体检测电路，对液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等进行检测。
3、温度检测模块：对给定环境进行温度测量。
4、数据通信模块：由NRF24L01无限传输模块之间一对一发送与接收检测的数据。
5、报警显示模块：接收到信号，进行报警并显示地址。
2．2 火灾报警器工作原理
在初始通电工作状态正常工作，需要对其初始状态复位，由烟雾传感器MQ-2检测可燃气体或烟雾浓度，当达到浓度范围之内，由无线传输模块把数据传给接收部分由单片机处理，并且发出报警及显示地址。火灾报警器具有实时监测功能，实时监测环境中的可燃气体浓度并且每隔一段时间监测一下所放空间内的温度并在显示屏上显示温度。我们把温度作为辅助报
警条件，当监测温度达到预设温度时即发生报警。
3 烟雾传感器选型及烟雾检测电路设计
3.1 烟雾传感器的选型
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