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摘要：本文论述了以AT89C51单片机为核心的火灾报警系统。AT89C51系统主要是由数据采集、显示、键盘设定、执行模块等组合完成。实现了对火警信号数据的采集分析及处理、监测、显示及报警，同时通过按键操作进行相应参数的设定。当温度和烟雾的实际值不在设定的范围内时，即出现火警后，通过延时确定是否为火警，确认火警后，立即启动报警装置，并进行声光报警及显示参数值和火灾位置，为及时扑灭火灾创造了条件。本系统报警相对准确，误报率低，操作方便，成本低，具有较好的实用价值。
关键词 火灾报警系统 AT89C51 烟雾探测器 温度传感器 火警
1 引言
1.1 火灾报警的发展阶段
当今社会建筑种类多种多样，如动力设施、通讯线路、监控装备、报警线路等，这些都增加了火灾发生的概率。火势得不到控制，火灾的蔓延危急着生命财产，损失难以估量。
火灾报警控制系统称为火灾探测报警系统。它的发展集中在从传统的有线系统到无线系统的过渡。随着城市化进程的加快，大型建筑物和民用建筑对火灾报警系统的需求日益增加。火灾报警系统已经从简单的机电类型已迅速发展为微处理器的智能化。
本设计可检测火焰，温度，烟雾和气体含量。其负责警报输出，听觉和视觉警报，警报发生火灾的位置，并可以与消防联动做出灭火处理。
1.2 火灾传感器简介
在智能火灾自动报警系统中，它能够检测和监视在物质连续或间歇燃烧期间发生的各种物理或化学现象中的至少一种。指示器设备提供适当的信号，其主要功能是对物质燃烧过程中形成的各种物理和化学参数（例如烟，热，光（火焰））进行有效响应，并将其更改为AT89C51系统可接受的信号。
火灾传感器分为气体传感器、温度传感器、光敏传感器三大类型。本设计采用了烟雾传感器和温度传感器。
1.3 火灾传感器技术
在存在易燃、易爆物品的场所或者易发生火灾的场合，必须采用一种能够实时检测场所中的气体浓度信息的器件，在火灾发生之前，工作人员可以及时处理周围环境存在的火灾隐害。所以应用一种能够实时检测火灾隐害的传感器，可以提高我们人身财产的安全性。当火灾在易燃或易爆区域爆发时，它会迅速蔓延且难以控制。因此，人们开发出线性可燃结构，该结构可预测可燃气体的浓度以及在起火或爆炸之前发生起火和爆炸的危险，用于检测和发送大量可燃气体的信号。
2 总体方案设计
烟雾报警器和温度报警器不仅可以在发生火灾时发出警报，还可以在未发生火灾但超过其设定的烟雾浓度和温度时发出警报。这样一来，可以提前对火灾进行预防。本设计主要是以AT89C51为核心，除单片机外还要通过各个模块的接受、转化、加工等，最终实现该系统的警报功能。其工作流程由温度传感器DS18B20和烟雾传感器MQ-2收集数据收集模块的温度和烟气浓度，经放大电路放大，传输给A＼D转换器，再由A＼D转换传输给单片机，通过单片机进行处理，数据显示、状态指示灯、声光报警等。
3硬件设计
本次设计采用单片机AT89C51，烟雾传感器MQ-2，温度传感器DS18B20，蜂鸣器，LCD显示器，数模转化模块。下面对各个硬件的介绍、分析、及选型。
3.1单片机
单片机是本文档中设计系统的关键组件，除了接收传感器发送的信号外，还必须设定预定值，进行比较并控制适当的信号设备。采用单片机是由于单片机能够高速处理和分析所采集到的数字化信号，它可以在火灾发生之初及时有效地为用户发出警报，及时发现火情，从而减少了经济财产的损失，此时，驱动单片机芯片AT89C51工作的最小系统所需要的外部电路很少，只要复位电路和时钟电路，其中，复位电路采用经典复位电路中的阻容式按钮复位;时钟电路采用的晶振的震荡频率为11.0592KHz，为使晶振的性能更好的发挥，消除震荡谐波的同时使晶振起振更顺畅，更有利于单片机与其他外部元件建立串口通信和数据传输，在其晶振后连接两个电容;所以使用单片机AT89C51为控制核心芯片会大幅度提供装置设计的经济性;单片机采用程序储存器ROM，它具有灵活的选调性;数据储存RAM，它具有可擦性;所以，单片机具有较大的储存性和闪存存储的优点。单片机的通信端口多，具有32个可通信的端口，因此使之拥有了通信性能强的特点，有利于单片机和其它元件信息的交流与数据传输。
3.2声光报警
在火灾发生时，声音警报比其他的警报信号更能使人发生警觉，在可视范围内光警报效果与声音警报相结合更有利于使用者在火灾发生时发现火情选择逃生路线，所以报警模块由以上两种报警方式相结合。
声音报警是报警系统的主要报警方式，本系统采用蜂鸣器为该报警方式的主要的声源器件，蜂鸣器种类繁杂但可分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器，无源蜂鸣器可以同过软件控制发出不同的频率、不同的音调和高保真性的声音，有此可见，其实现的功能较为复杂，所以程序编程难度大，控制程序数量多，侵占CPU儲存空间;有源蜂鸣器是含有自激功能的蜂鸣器，所以无需复杂的软件控制，只需满足条件的高电平就可以发出声音，与另一种蜂鸣器相比较它为其它主要模块的控制编程预留了储存空间，它工作需要较大的工作电流，需要外围电路的辅助，提高了整个设计的预算成本。
综上所述，直接供电即可工作的有源蜂鸣器更适合本设计的需求，且其驱动电路的本质是以三极管为核心电阻为辅助的放大电路，解决了单片机端口无法驱动的问题。在检测模块采样数据满足设定要求时，单片机内部寄存器将三极管的电平拉低，此时三极管运行模式为放大，报警电路发出声音警报。
反之，三极管运行模式为截至时，报警电路不发出警报。而光报警为辅助报警装置，发光二极管与三极管的集电极串联，所以他的工作模式与声音报警相类似。
LCD显示屏成为了几乎是各种电子产品必备的模块。作为常见的显示工具，它能显示字符、数字等常见元素和图形等专用元素，并且LCD显示屏清晰度高。其接口是数字式的，操作安全便捷，功耗低。 3.3传感器
（1）温度传感器
DS18B20温度传感器，它的输出总线是方式独特的“1—wire”总线。这种传感器可以使多个传感器形成一个传感器网络，而且DS18B20的精准度方面和转换效率方面相对于其他传感器的性能要强。DS18B20不但可以显示温度值，而且不需要过多的设定与矫正，所以，本次设计选择DS18B20温度传感器。
（2）烟雾传感器
在火灾开始时，一氧化碳气体可以被用作检测火灾发生时气体浓度变化的指标，烟雾传感器的工作原理就是探头检测到烟雾后吸附其中的成分，利用吸附的成分改变自身的导电性，从而改变电路的电流大小，使蜂鸣器发出警报，显示器显示其浓度指标。在烟雾传感器中，可检测一氧化碳的传感器有许多，如MQ-2、MQ-7等。本设计采用MQ-2传感器：MQ-2传感器芯片其大小一般很小，大约几厘米的长宽，长宽都不会超过五厘米。MQ-2传感器的芯片一般有四个端口，其中有电源的正输入端口、电源的负输入端口、模拟信号的输出端口和采用二进制的晶体管-晶体管逻辑电平输出信号。其工作电压比較小，工作在直流电压3.3V到5V内。其传感器有许多优点，如对输出的信号进行指示，使用这种传感器不需要经常更换，不容易被外界环境所干扰，并可以快速地将检测的火灾信号传递给接受的设施。
3.4 ADC0804芯片
ADC0804是属于连续渐进式（Successive Approximation Method）的A/D转换器，这类型的A/D转换器除了转换速度快（几十至几百us）、分辨率高外、价钱便宜的优点，普遍被应用于微电脑的接口设计上。
4检测电路及模块设计
本设计的温度采样模块是以DS18B20为核心，该芯片将温度转换为数字化的电信号，该信号可以被微型处理器的串行通信端口直接接收和处理，使软件编程的方式对该核心模块进行控制，由于采用了软件编程控制，减少了控制电路和数模转换电路的设计，提高了经济性，根据电路设计越复杂故障率越高的结论，采用软件编程控制提高了装置的稳定性，微型处理器可以精确到毫秒，大幅度提高了精确度，独立供电方式是温度传感器的一大特点，可以减少外部环境温度的干扰。而火灾报警器的单点控制不具有合理性，可以通过I?C总线拓展采样多点的温度，实现温度的多点检测。
根据相关资料，在实际火灾发生时，温度的提高往往伴随着烟雾的产生，周围的气体浓度也发生改变，只对温度进行检测是不符合真实的火灾情况的，因此我们采用两种传感器来检测火灾的发生情况，DS18B20和MQ-2它们组成了该系统的检测部分。
烟雾传感器MQ-2是智能火灾报警系统的核心之一，它能实时的监控、检测周围气体的变化，并且它可以将一定量的气体转换成相应的电信号。
4.1单片机设计
本次的设计所用涉及到的单片机内部电路配备一个振荡器。振荡器输出端、输入端分别为内部的xtal1和输出端为xtal2，振荡器内部外接xtal1与外部的xtal2的引脚，所以就会在内部谐振控制电路之间发生时钟振荡，系统的内部谐振控制电路主要是由石英晶体与计算机电容器元件组成。石英晶体电容和振荡器元件的电容值可以设为30pf，将12Hz的频率设为石英晶振的频率。并且为了能够使谐振控制电路更可靠、稳定地运行单片机引脚尽可能与电容和计算机振荡器的引脚相接近。
在系统工作前，要使系统恢复到初始状态，并且在单片机芯片工作前也要让其恢复到初始状态，进而让其他元件都恢复到初始状态，这样做的原因是使其他部件都与单片机一样处于一个初始状态，便于调试。因此单片机复位非常重要，所以要在单片机外部添加一个复位电路。复位电路工作时，按下复位键即可使单片机复位。
4.2烟雾传感器的设计
本设计采用的烟雾传感器，其类型为MQ-2传感器。在其传感器电路中，传感器连接放大电路，最后接入显示设备后连接单片机端口。为了设备的安全起见，我们要对每个器件都要进行保护接地。
4.3温度采集设计
温度检测电路使用DS18B20数字温度传感器。该传感器具有耐磨性，抗冲击性，小尺寸，多种包装形状和多点网络的优点。适用于所有类型的狭窄空间。数字测量，DS18B20和AT89C51单片机在单线微处理器和DS18B20之间建立了双向通讯，温度测量范围为-55～+125，精度为9～12位，可以进行高精度的温度测量。
4.4供电电源设计
本设计的供电电源利用了整流电路，LM7805所能承受的工作电压范围为3V～35V，大多数的内部电路电压为220V，所以采用220V/15V的变压器，满足其电压需求。稳压电路由LM7805和一个并联在输入端口一个并联在输出端口的电容，他们的作用分别为滤除输入杂波和使输出电压更平滑，它是整个供电电路的三大主要结构之一。由于数据采样采用了模块，所以其供电电压都是统一的，为了保证单片机的高性能性，给单片机提供为5V的电压。而为防止发光二极管的反向击穿和三极管的雪崩击穿，我们也要采用5V供电的模式，因此，我们选用了LM7805为我们的供电电源。在系统的接地中，我们要先将数字量接地统一，再将模拟量统一，最后将模拟量与数字量统一接地。
4.5按键的设计
本次设计共设置了四个按键，分别是设置键、加键、减键、紧急报警键。紧急报警键是为应对紧急火灾，使蜂鸣器，显示器直接报警。
4.6 A＼D转换设计
由于烟雾传感器输出信号为模拟信号，选用的微型处理器只处理数字化的信号，没有直接处理模拟型号的能力，所以设计采用数模转换芯片ADC0832，将信号进行转化和处理。该芯片的CH0端口具有采集模拟信号的能力，将烟雾传感器的串行输出端与之相连接，通过软件编程控制系统的数据输出端D0，将采集30组以上的模拟量数据，对其通过加权平均数计算公式处理，得出最接近事件发生时的烟雾情况数据，为更加快速触发报警系统提供可靠的保障，在电路连接时还应该注意该芯片接地问题，避免由于接地问题产生干扰谐波，对传输数据产生干扰。 ADC0804芯片是本次设计所要用的AD芯片，并且是数模转换器。芯片工作时会进行ADC采样，以低电平信号为有效信号，可通过数据端口DB0～DB7输出本次结果。电压信号输入接UIN（+）端，UIN（-）这一端接地。读出数模转换结果。DB0～DB7与单片机的P0.0～P0.7引脚相连以输出A/D转换后的8位二进制结果。
4.7声光报警电路
本次设计电路采用了蜂鸣器以及LED发光二极管。在设计中，单片机的P2.0对应CO气体报警灯D3，P2.1和P2.2依次对应LED发光二极管和蜂鸣器的接口，如果环境中的浓度超过了预设的数值，通过蜂鸣器响和发光二极管亮来警示。
5软件设计
设计程序主要结构采用了模块的嵌套分组式，这种结构调试方便、排错容易、推广性好，智能化管理的思想利用負反馈循环扫描的设计思路，大幅度提高装置的自主能力，节约系统维护的经济性。设计主要流程如下，首先定义变量的类型、宏定义变量、声明函数;其次编写延时函数、烟雾传感器控制、温度传感器函数、报警函数和显示函数;最后在主函数中调用和控制以上函数使其协同配合。
为使程序结构更易于理解，该程序采用模块化程序模板，该模板通过调用子程序来实现，它是一个无限的迭代程序，是一个确定的过程：充电后，首先启动每个功能模块，然后收集温度和烟雾浓度数据，将收集到的信号与预定值进行比较以确定是否存在着火，并最终执行。警报程序本文档中开发的警报方法分为两种：声光报警和温度显示报警。
（1）火灾初期阶段报警
在火灾初期根据烟雾四处蔓延，环境温度不会迅速升高，无明火的特点，装置只需要对针对以上特点火灾发生时的主要气体成分浓度进行检测，例如一氧化碳，对烟雾传感器的编程设计中的触发数值进行设定，且其设定初值也要合理避免误触发，也要确保如果发现异常也能够及时进行报警，以便于用户及时发现火源，对其展开相关的灭火措施。
（2）火灾成形阶段报警
火势继续发展，将有明火发生，达到用户无法控制的阶段，此时环境温度温度迅速升高，只利用声音报警不能满足需求，需要更多的警告信号，这种情况下温度传感器和烟雾传感器同时被触发，设备将闪烁灯并发出声音警报。系统软件模型基本上执行系统启动功能（AT89S51的初始配置，DS18B20和MQ-2的初始配置等），采集到的相关触发参考数据，将会被微处理器内的寄存器储存和对比于设置参数变量，收集温度和烟气浓度数据，调用存储子例程，存储数据，显示温度，并在必要时自动调用。它调用程序，发出警报信号，并与计算机实时通信。
6电路的调试
最后我们对电路进行调试时，编写输入AT89C51系统的显示程序，检测其显示是否正常是第一位。其次，我们要检查指令是否正确，能否满足调试电路达到我们的要求。最后还要检测我们的软件程序，看它是否延时时间是否精准，避免出现延时时间过长和过短的现象发生。
参考文献
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[2]张云柯.远程智能火灾监控报警及控制系统的设计与实现[D].西安建筑科技大学，2018.
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[5]周易.基于单片机的智能火灾报警系统设计[J].电子制作，2018（17）：44-46.
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[12]倪斌.基于AT89C51单片机的消防泵控制系统设计[J].消防科学与技，2015，34（07）：913-916.
关键词 火灾报警系统 AT89C51 烟雾探测器 温度传感器 火警
1 引言
1.1 火灾报警的发展阶段
当今社会建筑种类多种多样，如动力设施、通讯线路、监控装备、报警线路等，这些都增加了火灾发生的概率。火势得不到控制，火灾的蔓延危急着生命财产，损失难以估量。
火灾报警控制系统称为火灾探测报警系统。它的发展集中在从传统的有线系统到无线系统的过渡。随着城市化进程的加快，大型建筑物和民用建筑对火灾报警系统的需求日益增加。火灾报警系统已经从简单的机电类型已迅速发展为微处理器的智能化。
本设计可检测火焰，温度，烟雾和气体含量。其负责警报输出，听觉和视觉警报，警报发生火灾的位置，并可以与消防联动做出灭火处理。
1.2 火灾传感器简介
在智能火灾自动报警系统中，它能够检测和监视在物质连续或间歇燃烧期间发生的各种物理或化学现象中的至少一种。指示器设备提供适当的信号，其主要功能是对物质燃烧过程中形成的各种物理和化学参数（例如烟，热，光（火焰））进行有效响应，并将其更改为AT89C51系统可接受的信号。
火灾传感器分为气体传感器、温度传感器、光敏传感器三大类型。本设计采用了烟雾传感器和温度传感器。
1.3 火灾传感器技术
在存在易燃、易爆物品的场所或者易发生火灾的场合，必须采用一种能够实时检测场所中的气体浓度信息的器件，在火灾发生之前，工作人员可以及时处理周围环境存在的火灾隐害。所以应用一种能够实时检测火灾隐害的传感器，可以提高我们人身财产的安全性。当火灾在易燃或易爆区域爆发时，它会迅速蔓延且难以控制。因此，人们开发出线性可燃结构，该结构可预测可燃气体的浓度以及在起火或爆炸之前发生起火和爆炸的危险，用于检测和发送大量可燃气体的信号。
2 总体方案设计
烟雾报警器和温度报警器不仅可以在发生火灾时发出警报，还可以在未发生火灾但超过其设定的烟雾浓度和温度时发出警报。这样一来，可以提前对火灾进行预防。本设计主要是以AT89C51为核心，除单片机外还要通过各个模块的接受、转化、加工等，最终实现该系统的警报功能。其工作流程由温度传感器DS18B20和烟雾传感器MQ-2收集数据收集模块的温度和烟气浓度，经放大电路放大，传输给A＼D转换器，再由A＼D转换传输给单片机，通过单片机进行处理，数据显示、状态指示灯、声光报警等。
3硬件设计
本次设计采用单片机AT89C51，烟雾传感器MQ-2，温度传感器DS18B20，蜂鸣器，LCD显示器，数模转化模块。下面对各个硬件的介绍、分析、及选型。
3.1单片机
单片机是本文档中设计系统的关键组件，除了接收传感器发送的信号外，还必须设定预定值，进行比较并控制适当的信号设备。采用单片机是由于单片机能够高速处理和分析所采集到的数字化信号，它可以在火灾发生之初及时有效地为用户发出警报，及时发现火情，从而减少了经济财产的损失，此时，驱动单片机芯片AT89C51工作的最小系统所需要的外部电路很少，只要复位电路和时钟电路，其中，复位电路采用经典复位电路中的阻容式按钮复位;时钟电路采用的晶振的震荡频率为11.0592KHz，为使晶振的性能更好的发挥，消除震荡谐波的同时使晶振起振更顺畅，更有利于单片机与其他外部元件建立串口通信和数据传输，在其晶振后连接两个电容;所以使用单片机AT89C51为控制核心芯片会大幅度提供装置设计的经济性;单片机采用程序储存器ROM，它具有灵活的选调性;数据储存RAM，它具有可擦性;所以，单片机具有较大的储存性和闪存存储的优点。单片机的通信端口多，具有32个可通信的端口，因此使之拥有了通信性能强的特点，有利于单片机和其它元件信息的交流与数据传输。
3.2声光报警
在火灾发生时，声音警报比其他的警报信号更能使人发生警觉，在可视范围内光警报效果与声音警报相结合更有利于使用者在火灾发生时发现火情选择逃生路线，所以报警模块由以上两种报警方式相结合。
声音报警是报警系统的主要报警方式，本系统采用蜂鸣器为该报警方式的主要的声源器件，蜂鸣器种类繁杂但可分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器，无源蜂鸣器可以同过软件控制发出不同的频率、不同的音调和高保真性的声音，有此可见，其实现的功能较为复杂，所以程序编程难度大，控制程序数量多，侵占CPU儲存空间;有源蜂鸣器是含有自激功能的蜂鸣器，所以无需复杂的软件控制，只需满足条件的高电平就可以发出声音，与另一种蜂鸣器相比较它为其它主要模块的控制编程预留了储存空间，它工作需要较大的工作电流，需要外围电路的辅助，提高了整个设计的预算成本。
综上所述，直接供电即可工作的有源蜂鸣器更适合本设计的需求，且其驱动电路的本质是以三极管为核心电阻为辅助的放大电路，解决了单片机端口无法驱动的问题。在检测模块采样数据满足设定要求时，单片机内部寄存器将三极管的电平拉低，此时三极管运行模式为放大，报警电路发出声音警报。
反之，三极管运行模式为截至时，报警电路不发出警报。而光报警为辅助报警装置，发光二极管与三极管的集电极串联，所以他的工作模式与声音报警相类似。
LCD显示屏成为了几乎是各种电子产品必备的模块。作为常见的显示工具，它能显示字符、数字等常见元素和图形等专用元素，并且LCD显示屏清晰度高。其接口是数字式的，操作安全便捷，功耗低。 3.3传感器
（1）温度传感器
DS18B20温度传感器，它的输出总线是方式独特的“1—wire”总线。这种传感器可以使多个传感器形成一个传感器网络，而且DS18B20的精准度方面和转换效率方面相对于其他传感器的性能要强。DS18B20不但可以显示温度值，而且不需要过多的设定与矫正，所以，本次设计选择DS18B20温度传感器。
（2）烟雾传感器
在火灾开始时，一氧化碳气体可以被用作检测火灾发生时气体浓度变化的指标，烟雾传感器的工作原理就是探头检测到烟雾后吸附其中的成分，利用吸附的成分改变自身的导电性，从而改变电路的电流大小，使蜂鸣器发出警报，显示器显示其浓度指标。在烟雾传感器中，可检测一氧化碳的传感器有许多，如MQ-2、MQ-7等。本设计采用MQ-2传感器：MQ-2传感器芯片其大小一般很小，大约几厘米的长宽，长宽都不会超过五厘米。MQ-2传感器的芯片一般有四个端口，其中有电源的正输入端口、电源的负输入端口、模拟信号的输出端口和采用二进制的晶体管-晶体管逻辑电平输出信号。其工作电压比較小，工作在直流电压3.3V到5V内。其传感器有许多优点，如对输出的信号进行指示，使用这种传感器不需要经常更换，不容易被外界环境所干扰，并可以快速地将检测的火灾信号传递给接受的设施。
3.4 ADC0804芯片
ADC0804是属于连续渐进式（Successive Approximation Method）的A/D转换器，这类型的A/D转换器除了转换速度快（几十至几百us）、分辨率高外、价钱便宜的优点，普遍被应用于微电脑的接口设计上。
4检测电路及模块设计
本设计的温度采样模块是以DS18B20为核心，该芯片将温度转换为数字化的电信号，该信号可以被微型处理器的串行通信端口直接接收和处理，使软件编程的方式对该核心模块进行控制，由于采用了软件编程控制，减少了控制电路和数模转换电路的设计，提高了经济性，根据电路设计越复杂故障率越高的结论，采用软件编程控制提高了装置的稳定性，微型处理器可以精确到毫秒，大幅度提高了精确度，独立供电方式是温度传感器的一大特点，可以减少外部环境温度的干扰。而火灾报警器的单点控制不具有合理性，可以通过I?C总线拓展采样多点的温度，实现温度的多点检测。
根据相关资料，在实际火灾发生时，温度的提高往往伴随着烟雾的产生，周围的气体浓度也发生改变，只对温度进行检测是不符合真实的火灾情况的，因此我们采用两种传感器来检测火灾的发生情况，DS18B20和MQ-2它们组成了该系统的检测部分。
烟雾传感器MQ-2是智能火灾报警系统的核心之一，它能实时的监控、检测周围气体的变化，并且它可以将一定量的气体转换成相应的电信号。
4.1单片机设计
本次的设计所用涉及到的单片机内部电路配备一个振荡器。振荡器输出端、输入端分别为内部的xtal1和输出端为xtal2，振荡器内部外接xtal1与外部的xtal2的引脚，所以就会在内部谐振控制电路之间发生时钟振荡，系统的内部谐振控制电路主要是由石英晶体与计算机电容器元件组成。石英晶体电容和振荡器元件的电容值可以设为30pf，将12Hz的频率设为石英晶振的频率。并且为了能够使谐振控制电路更可靠、稳定地运行单片机引脚尽可能与电容和计算机振荡器的引脚相接近。
在系统工作前，要使系统恢复到初始状态，并且在单片机芯片工作前也要让其恢复到初始状态，进而让其他元件都恢复到初始状态，这样做的原因是使其他部件都与单片机一样处于一个初始状态，便于调试。因此单片机复位非常重要，所以要在单片机外部添加一个复位电路。复位电路工作时，按下复位键即可使单片机复位。
4.2烟雾传感器的设计
本设计采用的烟雾传感器，其类型为MQ-2传感器。在其传感器电路中，传感器连接放大电路，最后接入显示设备后连接单片机端口。为了设备的安全起见，我们要对每个器件都要进行保护接地。
4.3温度采集设计
温度检测电路使用DS18B20数字温度传感器。该传感器具有耐磨性，抗冲击性，小尺寸，多种包装形状和多点网络的优点。适用于所有类型的狭窄空间。数字测量，DS18B20和AT89C51单片机在单线微处理器和DS18B20之间建立了双向通讯，温度测量范围为-55～+125，精度为9～12位，可以进行高精度的温度测量。
4.4供电电源设计
本设计的供电电源利用了整流电路，LM7805所能承受的工作电压范围为3V～35V，大多数的内部电路电压为220V，所以采用220V/15V的变压器，满足其电压需求。稳压电路由LM7805和一个并联在输入端口一个并联在输出端口的电容，他们的作用分别为滤除输入杂波和使输出电压更平滑，它是整个供电电路的三大主要结构之一。由于数据采样采用了模块，所以其供电电压都是统一的，为了保证单片机的高性能性，给单片机提供为5V的电压。而为防止发光二极管的反向击穿和三极管的雪崩击穿，我们也要采用5V供电的模式，因此，我们选用了LM7805为我们的供电电源。在系统的接地中，我们要先将数字量接地统一，再将模拟量统一，最后将模拟量与数字量统一接地。
4.5按键的设计
本次设计共设置了四个按键，分别是设置键、加键、减键、紧急报警键。紧急报警键是为应对紧急火灾，使蜂鸣器，显示器直接报警。
4.6 A＼D转换设计
由于烟雾传感器输出信号为模拟信号，选用的微型处理器只处理数字化的信号，没有直接处理模拟型号的能力，所以设计采用数模转换芯片ADC0832，将信号进行转化和处理。该芯片的CH0端口具有采集模拟信号的能力，将烟雾传感器的串行输出端与之相连接，通过软件编程控制系统的数据输出端D0，将采集30组以上的模拟量数据，对其通过加权平均数计算公式处理，得出最接近事件发生时的烟雾情况数据，为更加快速触发报警系统提供可靠的保障，在电路连接时还应该注意该芯片接地问题，避免由于接地问题产生干扰谐波，对传输数据产生干扰。 ADC0804芯片是本次设计所要用的AD芯片，并且是数模转换器。芯片工作时会进行ADC采样，以低电平信号为有效信号，可通过数据端口DB0～DB7输出本次结果。电压信号输入接UIN（+）端，UIN（-）这一端接地。读出数模转换结果。DB0～DB7与单片机的P0.0～P0.7引脚相连以输出A/D转换后的8位二进制结果。
4.7声光报警电路
本次设计电路采用了蜂鸣器以及LED发光二极管。在设计中，单片机的P2.0对应CO气体报警灯D3，P2.1和P2.2依次对应LED发光二极管和蜂鸣器的接口，如果环境中的浓度超过了预设的数值，通过蜂鸣器响和发光二极管亮来警示。
5软件设计
设计程序主要结构采用了模块的嵌套分组式，这种结构调试方便、排错容易、推广性好，智能化管理的思想利用負反馈循环扫描的设计思路，大幅度提高装置的自主能力，节约系统维护的经济性。设计主要流程如下，首先定义变量的类型、宏定义变量、声明函数;其次编写延时函数、烟雾传感器控制、温度传感器函数、报警函数和显示函数;最后在主函数中调用和控制以上函数使其协同配合。
为使程序结构更易于理解，该程序采用模块化程序模板，该模板通过调用子程序来实现，它是一个无限的迭代程序，是一个确定的过程：充电后，首先启动每个功能模块，然后收集温度和烟雾浓度数据，将收集到的信号与预定值进行比较以确定是否存在着火，并最终执行。警报程序本文档中开发的警报方法分为两种：声光报警和温度显示报警。
（1）火灾初期阶段报警
在火灾初期根据烟雾四处蔓延，环境温度不会迅速升高，无明火的特点，装置只需要对针对以上特点火灾发生时的主要气体成分浓度进行检测，例如一氧化碳，对烟雾传感器的编程设计中的触发数值进行设定，且其设定初值也要合理避免误触发，也要确保如果发现异常也能够及时进行报警，以便于用户及时发现火源，对其展开相关的灭火措施。
（2）火灾成形阶段报警
火势继续发展，将有明火发生，达到用户无法控制的阶段，此时环境温度温度迅速升高，只利用声音报警不能满足需求，需要更多的警告信号，这种情况下温度传感器和烟雾传感器同时被触发，设备将闪烁灯并发出声音警报。系统软件模型基本上执行系统启动功能（AT89S51的初始配置，DS18B20和MQ-2的初始配置等），采集到的相关触发参考数据，将会被微处理器内的寄存器储存和对比于设置参数变量，收集温度和烟气浓度数据，调用存储子例程，存储数据，显示温度，并在必要时自动调用。它调用程序，发出警报信号，并与计算机实时通信。
6电路的调试
最后我们对电路进行调试时，编写输入AT89C51系统的显示程序，检测其显示是否正常是第一位。其次，我们要检查指令是否正确，能否满足调试电路达到我们的要求。最后还要检测我们的软件程序，看它是否延时时间是否精准，避免出现延时时间过长和过短的现象发生。
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