基于单片机的家庭温湿度+烟雾报警系统设计与仿真

基于单片机的家庭温湿度+烟雾报警系统设计与仿真

本文介绍了一款基于MQ-2和DHT11传感器的室内温湿度-烟雾报警系统的设计方案。该系统以AT89C52单片机为核心，能够实时监测和显示室内温湿度及烟雾浓度，并提供声光报警功能。文章详细描述了系统硬件组成、工作原理，并通过Proteus仿真验证了设计方案的可行性。

设计要求

1. 以51单片机为控制核心，利用温湿度传感器和烟雾传感器完成对室内环境数据的采集和处理；
2. LCD1602液晶实时显示温湿度、烟雾浓度等数据；
3. 用户能够通过按键设置温湿度上下限报警阀值和烟雾报警阀值；
4. 当室内温湿度不在设定范围内、烟雾浓度超限时，蜂鸣器和LED灯提供声光报警；

系统概述

本文设计了一款基于MQ-2和DHT11传感器的室内温湿度-烟雾报警系统，它可以实现对室内温湿度、可燃气/烟雾浓度的实时监测和显示，并提供预警值设定和声光报警功能。

系统硬件主要由AT89C52单片机最小系统、MQ-2烟雾传感器模块、DHT11温湿度传感器模块、LCD1602显示模块、按键模块和声光报警模块组成，系统框架如下。

其中，AT89C52单片机作为整个系统的控制核心，用于接收、处理由传感器采集的信息，并将处理后的信息发送到LCD进行实时显示。

当室内温湿度、可燃气或烟雾浓度超出用户设定的阀值时，相关LED指示灯点亮，蜂鸣器发声。

Proteus仿真电路

原理图

仿真分析

打开名为室内温湿度烟感监测.pdsprj的仿真文件，双击单片机，在弹出的对话窗口中点击黄色文件夹小图标，加载Monitor.hex文件（位于C程序文件夹内），运行仿真，效果如下。

仿真运行效果
由图可知，LCD第1行显示Monitor System（监控系统），第2行显示当前室内温度为27℃，湿度为55%RH，烟雾浓度为14%。

LCD显示结果与传感器上的数值一致，表示数据采样正确。

通过DHT11传感器上的3个红色小箭头来模拟室内温湿度的改变。前两个红色小箭头用于数值的增减，后一个小箭头用于温度和湿度的切换。

由于Proteus仿真没有MQ-2烟雾传感器元件，而MQ-2传感器的原理是把烟雾浓度直接转化为电阻的变化，所以这里用滑动变阻器来替代它。

通过点击滑动变阻器RV2上下红色箭头，模拟室内烟雾浓度的改变。

例如，我们调整室内温度为31℃，湿度为48%RH，烟雾浓度为7%，结果如下。

室内温度31℃，湿度48%RH，烟雾浓度7%
用户可通过调整键、加键和减键设置温湿度上下限报警阀值和烟雾报警阀值。

点击调整键，系统进入温湿度上下限、烟雾报警阀值设置界面，如下图所示。其中T代表温度，H代表湿度，S代表烟雾浓度。

系统默认的温度范围为：2035℃，湿度范围为：4085%RH，烟雾报警阀值为：15%。

温湿度、烟雾报警阀值设置界面
进入设置界面后，温度下限值光标闪烁，此时可通过加/减键对其数值进行调整，调整完成后，继续点击调整键，温度上限值光标闪烁，这时可对上限值进行调整。

依次类推，全部参数都设置好后，再次点击调整键，即可退出设置界面，回到系统显示界面。

例如，我们设置温度范围为2836℃，湿度范围为4065%RH，烟雾报警阀值为5%。

新设置的温湿度、烟雾报警阀值
当系统检测到室内温湿度不在设定的上下限范围内或烟雾浓度大于报警阀值时，蜂鸣器鸣叫，对应LED灯点亮。当室内环境恢复正常后，报警解除。

返回显示界面后，系统监测到当前室内烟雾浓度为7%，大于设定的5%，此时烟感报警灯点亮，蜂鸣器发声，提醒用户注意。

烟感报警
综上所述，仿真运行效果满足设计要求。

C代码

资源内容

（1）基于MQ-2和DHT11的室内温湿度烟雾报警系统设计论文；
（2）Proteus8.6仿真；
（3）C程序；
（4）AD原理图；
（5）Visio流程图；
（6）参考资料；
（7）元器件清单；

资源截图

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