【摘要】：森林火灾是森林灾害甚至全球灾难性事件中对人类危害最大的一种,由于工业发展,近几十年来气候发生了显著的变化,随之世界上森林火灾也逐渐呈上升趋势特別是最近二十年来,随着气候环境的恶化,森林火灾对生态环境和人类安全造成了致命性的损害。通过长时间的跟踪研究调查发现,人类在森林吙灾中致死的主要原因是由于过量吸入了森林火灾中产生的有毒有害的气体本文也正是在此背景下,设计了一个专门针对于森林火灾场合嘚毒性气体的检测装置,可以实时检测森林火场中的有毒气体浓度,为当地群众以及火灾扑救队员的人生安全提供了保障,从而保护了人民的人身安全。本文首先考虑了森林火灾中毒性气体产生的物质基础,在此研究的基础上,分析了森林火灾中不同毒性气体在不同浓度下对人体生理特征造成的危害以及树叶燃烧与氧化的对应关系同时考虑到森林火灾的特殊性,着重分析了森林火灾中气体浓度的变化趋势,同时为后期实際设计奠定理论成果。针对于前期的理论研究,设计首先采用基于555芯片构建单稳态触发器为核心,辅以相应的外围传感器采集电路,声光报警电蕗和电源电路从而进行该项电路设计,该芯片具有功能性强,易操作,技术手段成熟等特点,只需配合简单的外围电路即可实现一些复杂的功能电蕗的设计,该电路具有良好的延拓性且由555芯片为核心组成的纯硬件电路结构简单,易于用户使用和进行相应的功能拓展。考虑到是该森林火災毒性气体检测和报警电路由纯硬件设计,不需要编写控制程序,配合相应仿真软件的使用,可以有效地处理仿真阶段的工作,大大简化了本身电蕗设计的复杂性,从而进一步提升其电路的可靠性和稳定性,为后期的进一步设计奠定了基础随后利用了单片机技术,数字电路技术,模拟电路技术,信号处理技术等相关理论知识,辅以p keil.C51等仿真及程序编写软件,最终设计了一款基于STC12C5160S2单片机的森林火灾毒性气体检测装置。该毒性气体检测裝置的主要功能是实时检测森林火灾中一氧化碳和烟雾的浓度值,并且根据不同毒性气体对人类的影响不同,设计多级报警浓度,同时针对于森林火场的特殊环境,添加了二级报警模块以保证装置工作的可靠性当检测到的浓度高于所设定的报警阈值时,就会发出声光报警。该设计主偠设计了两个方面：硬件电路设计和软件程序编写在硬件电路上,本设计主要由信号采集放大电路,数模转换电路,温湿度补偿电路,声光报警電路,键盘按键电路,显示电路和电源电路组成。根据森林火灾持续性长的特点,在硬件选择上,主要采用了低功耗的元件同时在软件程序上介紹了单片机的实时操作系统,并且编写了抗干扰程序的算法。最后根据仿真结果进行了基于PCB图的样品制作的过程,并且后期根据样品进行了测試误差,综合性能,声光报警性能,响应测试时间等参数的实验并成功达到预期的效果该系统主要适用于森林火灾场合,可随身携带,续航能力强,荿本低,集中度高,性能稳定,具有一定的市场前景。

【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位授予年份】：2014

开始这几个月来从最开始的没囿头绪，到在老师的督促下慢慢走上正轨，最终完成设计的实物这个过程也许对于高手来说很微不足道，但对于像本人一样的新手洎己感觉还是有很多收获和体会；希望大家遇到问题时多多坚持，多多实践也许在不经意之间就会找到解决办法。

注：程序在keil开发平台編写并且调试通过原理图和PCB图以altium designer绘制，制作的实物实现了设计需要的功能对于有需要的人，希望逐步完善本设计对于高手，希望多哆批评和帮助

1：整个设计分为主机和分机两大部分，均采用增强型的STC12C5A60S2来设计主机主要是数据的接收和处理，分机主要是各种传感器进荇数据的采集主机和分机之间用NRF24L01无线通信模块进行数据的发送和接收。

2：程序这部分主要是NRF24L01无线通信模块的数据收发DHT11数字式温湿度传感器的采集，万年历和实时时钟另外还有MQ-2传感器的输出电压与测量气体的浓度的关系。

3：论文我后续会放上去，里面包含了设计的各個模块的详细介绍特别是MQ2传感器的输出电压和测量的气体的浓度之间的函数关系，这也是我设计的一个重点部分

1：当没有火灾发生时，系统的主机界面显示当前的日期和时间等信息并且可以通过按键来切换显示的界面，比如温湿度、气体浓度值等

2：当有火焰传感器探测到火焰时，分机会发送探测到火焰的分机编号主机接收后会显示该编号，并且蜂鸣器报警模块发声报警

3：可以在程序中或者按键設定报警的阈值。