系统的工作原理是：传感器检测现场温度和烟雾浓度，经A/D转换处理成数字信号，之后传入到单片机。进行处理后，单片机再直接和其他各模块进行数据通信。

2.4 软件结构

本设计在设计之初考虑到了为了更利于单片机的维护和扩展。选择了将设计分为各个模块来实现控制功能，每个模块都有各自的子程序，当需要使用时主程序进行调用选择子程序执行程序。

在本系统中，主要分为数据采集处理程序、火灾报警程序，应急保护程序等，具体软件设计过程由第四章介绍。

2.5 本章小结

本章主要分析的是设计系统的具体功能，仔细分析本设计在硬件上和软件上的总体结构，设计系统的整体框图，确定本设计各部分的组成。在设计中采用了硬件和远见分开介绍的方式，具体设计在下文介绍。

3 硬件设计

3.1 单片机选型

本设计中的核心部分就是单片机，在设计系统中起到接收从传感器传送来的烟雾浓度信号和温度的信号，处理这两种信号，运行系统中的判断程序，判断是否需要声光报警好，是否采取应急保护动作，在此同时，检测按键模块是否有按键被按下，选择更改参数上下限的与否。在设计使用单片机的过程中，单片机要有足够的运算速度来进行数据的运算和处理，有利于进行数据的实时性，要有足够的空间进行程序的储存，要有足够的接口进行硬件设备的连接，而且在使用时还要考虑是否留有充足的备用接口可以用于设备的功能扩展。在满足了这些要求的同时，再考虑所选单片机型号在和同类型单片机的比较之间是否具有优势，要考虑到价格、集成化等技术参数的要求。在保证了本文所设计的火灾报警器在精确性、可靠性和抗干扰性等方面具有优势上，我选择了AT89C51型单片机。AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器的单片机[3]。这种型号的单片机被广泛的采用，有良好的扩展性，易于使用，价格低，可以在各种场合使用，例如住宅、商场或各种公共场所。所以在综合以上观点后，选择了AC89C51作为本设计系统的核心。文献综述

3.2 模数转换芯片的选型

A/D转换器是被用来处理模拟信号的器件，通常被用来将模拟信号转变为数字信号。A/D转换器将模拟信号转为数字信号需要经过采样、保持和量化、编码这几个步骤。现在市场中的A/D转换器件非常多，各种型号的A/D转换器的型号非常多，主要有八位以下的低分辨率A/D转换器，9~12位的中分辨率A/D转换器和13位以上的高分辨率A/D转换器。这些A/D转换器中分辨率越高精度越高。在本设计系统中，精度要求并不太高，所以选择8位A/D转换器即可，这种A/D转换器价格低廉，易于连接。市场上主要的8位A/D转换器主要有ADC0832、ADC0809、ADC0804等等[4]。在本系统中使用ADC0804进行A/D转换模块的设计。

3.3 传感器的选型

(1) 温度传感器的选择

DS18B20数字温度传感器是现在被采用较多的温度传感器，在将传感器进行封装后管脚清晰，可应用于在多种场合中都可以使用，主要型号有LTM8877，LTM8874等型号[5]。不需要连接A/D转换电路，可以直接与单片机管脚相连。测量范围广，精确度高。引脚如图3-1所示。来!自~优尔论-文|网www.youerw.com

DS18B20温度传感器引脚图

(2) 烟雾传感器的选择

气体传感器主要有干式气体传感器和湿式气体传感器。在测量方法上有很大的不同，大致分为：电气法、电化学法和光学法[6]。 

目前，市场上的烟雾传感器主要有半导体式烟雾传感器、接触燃烧式传感器、电化学式传感器、高分子烟雾式传感器、红外吸收式传感器、离子感烟式传感器、电式感烟式传感器[7]。