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　　实验室是学校和研究机构的重要工作场所，其中存储了大量危险化学品和宝贵的实验设备REF_Ref7016\r\h[1]。针对保障师生生命和校园财产的安全，设计了一种基于单片机控制的测控系统。随着我国信息科技的快速进步发展以及高校实验室实验仪器水平的大幅度提高，同时,由于现代社会的发展和经济进步、科技技术的发展,安全且智能化的日常生活已经成为了人们所迫切追求的目标之一,智能安全报警系统逐渐得到了人们的关注和重视,而且其应用的领域也越来越广,应用于学校和实验室之中,可以有效地帮助对实验室内部的人员做好安全监督和管理。随着人们对于实验室环境的保护和安全意识不断提高,更加智能化的安全监测系统应运而生。目前，在学校实验室里对于安全管理主要都是需要依靠大批的人才和技术手段来对其进行监督和管理。根据当下学校实验室的快速发展以及管理需要，设计了一套智能实验室安全系统，进行实时报警，防止出现安防或者消防问题。智能环境安全检测监控系统结合物联网硬件管控的模式，实现智能化的实验环境、实验室内人员动态进行实时安全管理，以此保障实验室的开放共用。

　　此设计的目的是设计一种安全检测和控制系统，以防止发生诸如实验室盗窃，人员入侵和火灾之类的事故。采集检测环境参数温湿度、烟雾浓度以及人体红外信息参数，控制执行报警，以确保实验室各个方面的安全。三种传感模块将采集信号发送到单片机，控制蜂鸣器鸣叫和LED指示灯亮起，达到指示实验人员采取安全措施和警示人员有潜在的环境安全隐患，有助于实验室人员进行管理操作并提高实验室安全系数。

　　其设计意义是通过高科技手段和智能化技术设计出综合实用以及多功能性的系统，方便人类参与实验活动，保障实验活动进行，助推实验室的科学发展。

　　本设计为一款实验室安全检测控制系统，防范出现止外物入侵的安防问题或者火灾报警和有毒气体泄露的消防方面的险情发生。使用多传感器参与采集环境信息，以温湿度检测、烟雾检测和人体红外线防盗检测是三种最基本的环境参数，全面化保障环境安全。以单片机作为控制器，以便于与计算机连接，有助于编程与数据存储，并且可以在网络上管理整个学校的所有实验室。本设计易于安装、具有高性价比，其参数模块的检测对于生活、生产有有发展影响。本系统同时也能广泛应用于家居、小区、仓库安全等多种场合，具有很强的实用性和市场发展。

　　对实验室环境安全影响因素进行研究，确立以温湿度、烟雾浓度、红外三个因素，并研究和设定安全范围的参数值，确立温湿检测,烟雾检测和红外传感三个功能模块；设计电路并选择适当的程序语言进行程序编写，完成整个检测控制的设计；论证各个功能模块的可行性方案；设计完善各个模块的实现相应声光报警功能或智能联机控制功能，分别进行调试；综合整机模块进行系统测试，有效地实现环境实时检测测和智能控制。

　　实验室安全检测控制系统由温湿度采集、烟雾浓度采集、人体红外防盗、声光报警，显示器等各种模块组成。该系统基于STC89C52单片机，程序编写语言选择C语言。它接收的是来自三个传感器的信号：温湿度传感器，烟雾传感器，红外传感器。然后在显示器上显示实时的各类信息。当采集到的信息参数值超过限定的安全范围值时，蜂鸣器输出警报信号，对应LED指示灯亮起，达到安全检测控制效果。

　　硬件部分：单片机，温湿度传感器，人体红外检测，烟雾传感器，按键设置，A/D信号转换，蜂鸣器报警器，LED指示灯，液晶显示器，以及风扇继电器驱动。

　　软件部分：选用protues运行仿真电路图检测是否可行，然后用AltiumDesigner对电路板电路合理布线，使用C语言编写所有功能模块的程序。

　　通过温湿度传感器收集环境温度和湿度信息，并实时显示在显示屏上面，当采集值大于设定的参数范围值，蜂鸣器警鸣，相应的指示灯将会提示；当温湿度达到设定范围值时，鸣叫停止。

　　烟雾传感器主要检测环境中的可燃气体的浓度。并在显示器上显示空气中烟雾浓度信息，当烟雾传感器收集到危险气体浓度高于限定值时超出设定的参数范围值时，它将信号反馈单片机，蜂鸣器发出鸣叫，相应指示灯亮起，起到警示实验室工作人员进行采取消防措施的功能；并且驱动风扇转动，达到驱散烟雾，避免消防险情发生的功能。

　　人体红外传感器接收来自人体红外的辐射信号，经过放大和过滤，从中提取信息，对外界移动人体进行判断，并将结果反馈给主控制器微控制器STC89C52。在布防状态下，若有人员靠近，蜂鸣器将进行报警，达到警告入侵人员或警示危险人员靠近。也可以应用在避免重要仪器在运行中出现的其他人员未知的危险操作。

　　在指令设计技术方面，STC系列单片机和ATC系列单片机几乎完全保持相互兼容，但是二者在实际操作中任然可能存在有以下不同之处：

　　（1）ATC系列单片机不能携带连接ISP进行下载，需要通过下载器连接来安装完成，STC系列利用USB进行串口下载。

　　（3）STC单片机对工作环境的要求比较低，即使工作电压低于5伏，甚至在3伏至4伏范围内，它仍可以正常工作REF_Ref30884\r\h[2]。

　　经对以上两种单片机对比，结合本科课程中包含的数字电路、单片机原理、C语言程序设计知识，综合考虑，针对此次设计要求，本设计选用STC89C52单片机芯片。

　　该芯片为宏晶公司生产的高性能芯片REF_Ref32471\r\h[3]，在本方案设计中基本满足本设计运行，且价格低廉，性价比高，下载程序方便灵活。是CMOS8位芯片，功耗低，性能优势突出，还具有可擦写特性，有助于结合到单片机系统的开发中，提高便捷性，同时它在使用方面很灵活且质优价廉。

　　采用分开测量温度和湿度。一线型温度传感器,通过感应环境温度转换为可用输出信号，有特有的接口法。电阻式湿度传感器通过湿度值变化改变电阻值，将采集电压值经A/D转换为数值。

　　属于复合集成型的数字一体式传感器，采用的特殊传感技术和采集技术，使得其能够拥有较高的可靠性和稳定性REF_Ref4608\r\h[4]。具有单线制串行接口，有极小的体积还有极低的功耗，其信号传输距离可达20米以上REF_Ref2433\r\hREF_Ref2433\r\h[5]。其器件包括感湿元件、测温元件REF_Ref3393\r\h[6]。具有质优价廉、响应速度快、抗干扰力强等优点。

　　通过以上分析可知，前者方案，操作实施稍显复杂，并且在实现实验室环境安全设计系统中选用的单片机的I/O口有限，而数字型温湿度传感器只占用一个I/O口。因此本设计的元件选择采用操作更为简便可靠的DHT11数字型传感器来满足本控制系统的需要。

　　MQ-2传感器可以检测到液化气等可燃气体或者烟雾气体REF_Ref6084\r\h[7]。它具有较高的灵敏度、迅捷的响应速度、良好的运行稳定性、长使用寿命、以及驱动电路简单和易使用等特点。其中所使用的一种气敏特性材料是二氧化锡，是一种表面式的N型半导体，会根据当前易燃有害气体的浓度而对传感器的电导率产生相应的变化。环境中由于烟雾的浓度使表面上的导电率变大，输出电阻率降低，输出的模拟信号功率增大REF_Ref10172\r\h

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