NANCHANG UNIVERSITY
自动化专业综合实验及设计论文
题目基于51单片机火灾报警器设计
学院：信息工程学院系：自动化
专业班级：自动化122班
学号： 5801112083
学生姓名：马田一
指导教师：龙伟职称：教授
起讫日期： 2016年1月4日至2016年1月14日
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摘要.................................................................. 错误！未定义书签。第一章课程设计的要求..................................... 错误！未定义书签。
1、本次课程设计的目的： ............................. 错误！未定义书签。
2、本次课程设计的要求： ............................. 错误！未定义书签。第二章课程设计系统总体设计 ......................... 错误！未定义书签。
1、系统的设计原理......................................... 错误！未定义书签。
2、系统结构图 ................................................ 错误！未定义书签。第三章硬件设计 ................................................ 错误！未定义书签。
1、芯片的选择—AT89S52.............................. 错误！未定义书签。
2、集成温度传感器的选择 ............................. 错误！未定义书签。
3、气体传感器的选择..................................... 错误！未定义书签。
4、数码管驱动芯片......................................... 错误！未定义书签。
5、信号处理电路 (7)
6、A/D转换模块............................................. 错误！未定义书签。
7、声音报警电路 (8)
8、状态指示灯及按键控制电路 (9)
第四章软件设计 (9)
系统总的原理图 .............................................. 错误！未定义书签。第五章仿真结果分析 (10)
第六章心得体会 (10)
参考文献 (11)
基于51单片机火灾报警器设计
专业：自动化学号：5801112083
学生姓名：马田一指导老师：龙伟
摘要：目前，随着电子产品在人类生活中的使用越来越广泛，由此引起的火灾也越来越多，在我们生活得四周到处潜伏着火灾隐患。为了避免火灾以及减少火灾造成的损失，我们必须按照“隐患险于明火，防患胜于救灾，责任重于泰山”的概念设计和完善火灾自动报警系统，将火灾消灭在萌芽状态，最大限度地减少社会财富的损失。本系统可安装在各防火单位，它负责不断地向所监视的现场发车巡检信号，监视现场的温度、浓度等，并不断反馈给报警控制器，控制器将接到的信号与内存的正常整定值比较、判断确定火灾。当发生火灾时，可实现声光报警、故障自诊断、浓度显示、报警限设置、延时报警及与上位机串口通信等，是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾传感器，具有一定的实用价值。
关键词：单片机火灾报警传感器
第一章课程设计的要求
一本次课程设计的目的
1、了解传感器的基本知识，掌握传感器的使用方法；
2、进一步加深对模拟电路基础理论和数字电路基础理论的理解；
3、掌握比较器和振荡器的设计方法；
4、提高认识一些器件手册并运用这些器件的能力。
二本次课程设计的要求
1、基本部分：
(1)电源电压不限，可以使用交流或直流电源；
(2)有气体和烟雾时进行报警，无气体和烟雾后仍然维持报警，直至重新上电后才撤消报警；
(3)气体和烟雾报警以不同的声光加以区分；
(4)气体和烟雾报警分别设置断气、灭火驱动接口；
(5)显示报警时间。
2、发挥部分：
（1）可以通过无线方式向远端发送报警信息，无线传输所使用的信号调制、解调方式不限，可以使用成品模块；
（2）多个报警器报警时互相不影响，在接收端各自有独立的声光指示
第二章 课程设计系统总体设计
1、系统的设计原理
火灾发生时，必然会伴随着产生烟雾、高温和火光，探测器对这些都很敏感。
当有烟雾、高温、火光产生的时候，它就改变平时的正常状态，引起电流、电压
或机械部分发生变化或位移，再通过放大、传输等过程发出警报声，有的还能同
时发出灯光信号并显示发生火灾的部位、地点。
2、系统的结构图
火灾报警系统一般由火灾探测器、报警器组成。火灾探测器通过对火灾发出的物
理、化学现象——气（燃烧气体）、烟（烟雾粒子）、热（温度）、光（火焰）
的探测，将探测到的火情信号转化成火警电信号传递给火灾报警控制器。报警器
将接收到火警信号后经分析处理发出报警信号，警示消防控制中心的值班人员，
并在屏幕上显示出火灾的位置。整体电路的框图如图2.1所示 ：
图2.1 系统结构图
第三章 硬件设计
1、芯片的选择
芯片AT89S52在火灾报警器的设计中，单片机是其核心部件。它一方面要
接收来自传感器送来的温度、烟雾对应的模拟信号和故障检测信号，另一方面要
对这两种信号分别进行处理，以控制后续电路进行相应动作；与此同时查询是否
有键按下的请求。在单片机完成这些工作的过程中，尤其是信号处理中，比较浓
度值后送入显示的软件实现比较复杂，要求单片机具备较快的运算速度，使检测
人员能够较准确地观测到烟雾浓度，并根据情况进行相应的处理。并且也要考虑
选择低价实用的机型，并为研制同一系列的低功耗产品做准备。根据多方面的比
传感器 串口通信 按键 放大电路 A/D 转换 单片机 状态指示灯 声音报警 声音报警 浓度显示
较，本设计选用ATMEL公司的AT89S52单片机作为控制器。AT89S52是一个低功耗、高性能的CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash 只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构。芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的计算机AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S52片内集成256字节程序运行空间、8K字节Flash存储空间，支持最大64K外部存储扩展。根据不同的运行速度和功耗的要求，时钟频率可以设置在0-33M之间。片内资源有4组I/O控制端口、3个定时器、8个中断、软件设置低能耗模式、看门狗和断电保护。可以在4V到5.5V宽电压范围内正常工作。不断发展的半导体工艺也让该单片机的功耗不断降低。根据本次设计的具体情况，采用双列直插DIP-40封装。AT89S52的引脚图如图3.1所示。
图3.1 AT89S52管脚图
2、集成温度传感器
AD590是美国Analog Devices公司生产的一种电流型二端传感器，电路如图所示。由于AD590是电流型温度传感器，它的输出同绝对温度成正比，及1 A∕K，，而数模转换芯片ADC0809的输入要求是电压量，所以在AD590的负
极接出一个10千欧的电阻R1和一个100欧的可调电阻W，将电流量变为电压量送入ADC080。通过调节可调电阻便可在输出端VT获得与绝对温度成正比的电压量，即10mV∕K,温度0℃时输出为0，温度25℃时输出为2.982V。这样便于A/D 转换器采集数据。
图3.2 集成温度传感器
3、气体传感器TGS-202
火灾中气体烟雾主要是CO2和CO，TGS202气体传感器能探测CO2，CO，甲烷，煤气等多种气体，它灵敏度高，稳定性好，适合于火灾中气体的探测。如上图3-3 TGS202检测电路如图所示，当TGS202探测到CO2或CO时，传感器的内阻变小，VA迅速上升。选择适当的电阻阻值，使得当气体浓度达到一定程度（如CO浓度达到0.06﹪）时，VA端获得适当的电压（设为3V）。
图3.3 气体传感器TGS-202
4、数码管驱动芯片ICM7218
ICM7218是INTERSIL公司生产的一种性能价格比较高的通用8位LED数码管驱动电路,28脚双列封装,是一种多功能LED数码管驱动芯片,可与多种单片机接口使用。ICM7218的输出可直接驱动LED显示器,不需外接驱动电路,工作电压为+5V,其构成的显示电路结构简单,使用方便。同样由单片机向ICM7218写控制字及数据，编程部分像给外部RAM写数据一样简单。
当单片机写入模式控制字后，ICM7218以约定的方式接收显示数据并将数据写入静态显示RAM中。数据接收结束，ICM7218在扫描控制电路的控制下，按设定的译码模式，以动态扫描显示方式向段显示驱动器和位控驱动器发出控制信号，直到下一个控制字写入前，不停地进行动态显示工作。其引脚图和内部框图如图3-4所示。
图3.4 数码管驱动芯片ICM7218
5、信号处理电路
图3.5 信号处理电路
6、A/D转换模块
经气敏传感器所检测的电压信号为模拟信号，无法直接被单片机所识别，所以在经过放大电路后对信号进行A/D装换，将模拟信号转化为数字信号输入单片机。
A/D转换电路采用了常用的8位8通道数模转换常用芯片ADC0809，烟雾、温度传感器的输出端分别接到ADC0809的IN0和IN1。ADC0809的通道选择地址由AT89S52的P0.0～P0.2经地址锁存器74LS373输出提供。当P2.7=0时，与写信号WR共同选通ADC0809。其中ALE信号与ST信号连在一起，在WR信号的前沿信号处理电路写入地址信号，在其后沿启动转换。图中ADC0809转换结束状态信号EOC接到AT89S52的INT1引脚，当A/D转换完成后，EOC变为高电平，表示转换结束，产生中断。在中断服务程序中，将转换好的数据送到指定的存储单元。由于ADC0809片内无时钟，故利用8051提供的地址锁存使能信号ALE经D 触发器二分频后获得时钟。因为ALE信号的频率是单片机时钟频率的1/6，如果时钟频率为6MHZ，则ALE信号的频率为1MHZ，经二分频后为500KHZ，与ADC0809的典型值吻合。
图3.6 A/D转换电路图
7、声音报警电路
由AT89S52的21脚实现声音报警控制。当可燃性气体浓度或温度超过限定值
时，将P2.0置为低电平，三极管导通，扬声器发出鸣叫报警。
图3.7 声音报警电路图
8、状态指示灯及控制键电路
状态指示灯及控制键电路如图所示，单片机AT89S52的P2.2、P2.3、P2.4控制输出的状态指示灯。绿灯亮表示正常状态，环境中没有火灾危险。黄灯亮表示传感器加热丝发生断线或者接触不良。红灯亮表示环境中烟雾浓度、温度超过报警限值，提醒用户尽快采取相应措施。
控制键电路采用独立式按键设计。4个按键分别接到片。P1.0、P1.1、P1.2和RST，对于这种键各程序可以采用中断查询的方法，功能就是：检测是否有键闭合，如有键闭合，则去除键抖动，判断键号并转入相应的键处理。
4个键定义如下：
P2.1：S1功能转换键，按此键则开始键盘控制。
P2.5：S2加，按此键则温度设定值加一度或烟雾浓度增加0.01％。
P2.6：S3减，按此键则温度设定减少一度或烟雾浓度减少0.01％。
RST：S4复位键，使系统复位。
图3.8 状态指示灯原理图
图3.9 控制键电路图
第四章系统总的原理图系统总的原理图
图4.1 系统总的原理图
第五章仿真结果分析
1）计数模块我们非常熟悉,所以我们最先调试这一部分。我们将这一部分直接用开关接电源使能,但是这一部分我们还是遇到了一个棘手的问题:进位脉冲
不对,每次都是逢8进位,这个让我们很不解,无论是从理论上还是MULTSIM仿真软件的仿真结果来看,都没有问题,电路上也没有连接错误的地方。经过分析,我们发现我们在设计的时候仅以MULTSIM的74LS161 为标准,其时钟触发方式不同,软件是下降沿工作,实际的芯片是上升沿工作,为此我们将进位脉冲进行非逻辑运算,最后调试成功。
2)声光显示部分,由于在实验箱上试验过,调试非常顺利,而且效果也很好.对于传感器信号产生模块,我们是根据比较器的三端的电位来调整变阻器的阻值,并多次重复调整,使其灵敏度达到最理想的效果,并且测试其接到无线传输模块的电位,使其也尽可能大。
3)无线传输模块是集成的,其效果在焊接前已经调试过。各模块的协同整体调试,让我们很困惑,有时候效果出来了,有时出现报警中断,我们一时找不到方向,最后我们将接受模块端的测试灯去掉了,这样就解决了问题。
第六章心得体会
本次课设我也只是在理论上阐述一下我的观点，毕竟掌握知识点少，基础薄弱，未能做出实物，也参考了许多资料，如果做得不好，望老师给与批评指正。
火灾报警器能够保障生产与生活的安全，避免火灾和爆炸事故以及煤气中毒的发生，它是防火、防爆和安全生产所必备的仪器，具有广阔的市场空间与发展前景。
本论文是在对烟雾、温度传感器和报警技术进行深入研究的基础上，全面比较国内外同类产品的技术特点，合理地确定系统的设计方案，并对仪器的整体设计和各个组成部分进行了详细的分析和设计。
本次课程设计经过努力，整个系统实现了预期的目标。本系统通过设计一个以AT89S52单片机为核心的火灾报警器可以实现声光报警、故障自诊断、浓度显示、报警限设置、延时报警等功能。是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的火灾报警器，具有一定的实用价值。本报警器电路结构简单、可维护性好。由于实现了对普通环境中烟雾浓度和温度的实时监控，因此具有非常普遍的意义，能广泛应用于居民家庭、企事业单位等多方面的安全防范。
但毕竟理论知识有限，肯定存在一些列的缺陷，如果做出实物，然后通过很多次试验，一次次找出漏洞，找出缺陷，一步步弥补，相信还是能起到作用的。
通过这次设计，更加深入的理解和掌握了这方面的知识，对本专业的认识也更加深入，也体会到了科技工作者的辛苦，使自己对本专业更加的热爱，对本科阶段四年的学习做了进一步的总结，更加明确了自己学习的目标和方向。在设计
过程中，自己也学到了许多新的知识，有很多感悟和体验心得。我相信这次课程设计能够为下学期的毕业设计打好基础做好准备，是我提前一步了解了毕业设计论文的格式，提前做好心理准备迎接下学期的毕业设计，我相信有了这次的努力，毕业设计一定会做的比较完美。
经过这段时间的努力，51单片机在火灾报警器中的应用的设计顺利完成了。这主要感谢指导龙老师的帮助和提点。在本次论文写作过程中，一直给与关心和帮助的同学和老师表示深深的谢意，同时也要感谢在我大学期间的学习生活中，培育及关心过我的所有老师及领导们，正是他们的辛苦工作和无私奉献，帮助我学习到许多知识。
参考文献
[1] 张向亮. 智能建筑火灾自动报警系统的设计与研究. 武汉理工大学
[2] 陈颖.基于C8051F单片机的火灾智能报警控制系统的设计. 大连海事大学
[3] 于智洋.浅析智能建筑中火灾自动报警系统的设计[J].潜江：江汉石油科技
[4] 王钊.智能型火灾报警系统的设计与研究（硕士学位论文）.西安理工大学
[5] 孙健. 基于ARM7的电气火灾自动报警控制器研制：浙江大学
[6] 全国民用建筑工程设计技术措施－电气[M]. 建筑出版社
[7] 高层民用建筑设计防火规范GB50045-95
[8] 王雪文、张智勇.传感器原理及应用[M]. 北京：北京航天大学出版社
[9] 成佩青.数字信号处理教程[M]. 北京：清华大学出版社
[10] 宋学君.模拟电子技术[M]. 北京：科学出版社
[11] 王福瑞.单片机测控系统大全
[12] 李全利.单片机原理及应用技术. 北京：高等教育出版社
NANCHANG UNIVERSITY 自动化专业综合实验及设计论文 题目基于51单片机火灾报警器设计 学院：信息工程学院系：自动化 专业班级：自动化122班 学号： 5801112083 学生姓名：马田一 指导教师：龙伟职称：教授 起讫日期： 2016年1月4日至2016年1月14日
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火灾报警器工作原理 火灾报警器主要由探测器和二次仪表两部分组成。火灾发生时，必然会伴随着产生烟雾、高温和火光，探测器对这些都很敏感。当有烟雾、高温、火光产生的时候，探测器就改变平时的正常状态，引起电流、电压或机械部分发生变化或位移，再通过二次仪表放大、传输等过程，发出警报声，有的还能同时发出灯光信号，并显示发生火灾的部位、地点。 火灾探测器主要分感烟、感温、光辐射三大类，工作原理如下。 (1)感烟探测器工作原理 根据结构不同，感烟探测器可分为离子感烟探测器和光电感烟探测器。 ①离子感烟探测器工作原理 离子式感烟探测器是由两个内含Am241放射源的串联室、场效应管及开关电路组成的。内电离室即补偿室，是密封的，烟不易进入；外电离室即检测室，是开孔的，烟能够顺利进入。在串联两个电离室的两端直接接入24V直流电源。当火灾发生时，烟雾进入检测电离室，Am241产生的α射线被阻挡，使其电离能力降低，因而电离电流减少，检测电离室空**的等效阻抗增加，而补偿电离室因无烟进入，电离室的阻抗保持不变，因此，引起施加在两个电离室两端分压比的变化，在检测电离室两端的电压增加量达到一定值时，开关电路动作、发出报警信号。 ②光电感烟探测器工作原理 光电式感烟探测器由光源、光电元件和电子开关组成。利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测，并及时发出报警信号。按照光源不同，可分为一般光电式、激光光电式、紫外光光电式和红外光光电式等4种，下面介绍一般光电式和激光光电式感烟探测器的工作原理。 a、一般光电式感烟探测器根据其结构特点可分为遮光型和散射型两种，工作原理如下。 遮光型光电感烟探测器由一个光源（灯泡或发光二极管）和一个光电元件对应装在小暗室内构成。在无烟情况下，光源发出的光通过透镜聚成光束，照射到光电元件上，并将其转换成电信号，使整个电路维持在正常状态，不发出报警。
烟雾报警器 民熔烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。 民熔烟雾报警器广泛用于饭店、旅馆、教学楼、办公楼的厅堂、卧室、办公室电子计算机房、通讯机房、电影或电视放映室等 民熔烟雾报警器采用进口传感器同时可检测PM2.5，不同于市面的火灾烟雾报警器，抗误报，抗水蒸汽，准确识别香烟颗粒。优选ABS材料，有良好的防火阻燃性可拆卸底座设计，方便固定和取下真材实料用的放心简单又方便，迅速作出反馈 民熔MQ-2烟雾报警器 原理：民熔MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。处于200~300摄氏度时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒收到烟雾的调至而变化，就会引起表面导电率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息，烟雾的浓度越大，导电率越大，输出电阻越低，则输出的模拟信号就越大。 传感器通电后，需要预热20s左右，测量的数据才稳定，传感器发热属于正常现象， 主要芯片： LM393、ZYMQ-2气体传感器 工作电压：直流5伏
特点： 1、具有信号输出指示。 2、双路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出） 3、TTL输出有效信号为低电平。（当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机） 4、模拟量输出0~5V电压，浓度越高电压越高。 5、对液化气，天然气，城市煤气有较好的灵敏度。 6、具有长期的使用寿命和可靠的稳定性 7、快速的响应恢复特性 工作条件：
火灾自动报警系统案 ●本系统采用控制中心型智能消防报警系统，具有火灾报警、联动控制等功能。系统包括以下容： 手动报警按钮、感烟探测器、感温探测器、警铃和水流指示器等报警装置，系统同时监视消火 栓按钮、报警阀、压力开关、水流指示器及信号阀等的动作信号。 ●为了便于控制和管理，所有消防信号将显示于总控制屏上，以便一旦发生火灾时，可迅速报告 消防局。 ●消防总控制室有以下设备：消防系统主机（工作站）、火灾视屏显示屏（LED）、火灾自动报警系 统总控制屏、消防联动控制盘、消防专用主机、应急电源配电盘和UPS电源、消防系统运行记 录打印机等。消防控制室可监听所有消防电源设备的状态。另外，消防总控制室设置一部直拨 消防单位的外线，并同时提供与消防插匹配的手提。 （1）火灾报警系统保护目标 ●快速火灾探测 ●准确定位火灾地点 ●及时发出火灾报警信号 ●警示相关人员以实现： ●快速疏散建筑物人群 ●通知相关部门采取救援措施 ●指示相关消防设备动作以实现： ●自动启动消防泵、喷淋泵等水系统灭火设备 ●联动火灾隔断手段如关闭防火卷帘门和防火阀等 ●开启排烟风机、正压风机等防排烟设备 ●开启应急广播、应急照明和疏散指示系统 （2）系统设计原则 ●系统应符合中国有关法律法规，符合消防管理条例和标准。 ●遵照安全第一、预防为主的原则，火灾自动报警系统应格保证设备可靠性和系统可靠性，避免 误报。 ●系统应具有先进性和适用性：系统的技术性能和质量指标均达到国际先进水平，且在安装调试、 软件编程和操作使用各面均简便易行，并适合建筑特点，达到最佳的性能价格比。 ●在系统设计时应明确与建筑设备监控系统、安防系统之间的接口界面，且系统的各项技术规均 符合相应要求。 ●在设计火灾自动报警系统时应预留该系统与综合信息共享管理系统之间信息数据交换接口，系 统的各项技术规均符合相应要求。 ●在系统设计时应尽量优化设备配置，考虑了整个建筑全系统的统筹配置，避免设备的重复购置 和管线的混乱局面。 在系统设计时应保留足够的冗余度：探测点与控制点的容量上及回路卡的设置上均应保留不少于20％的扩展余地。报警系统施工主要程序：
火灾报警器的原理 探测器为什么能发现火灾现象呢? 火灾发生时，必然会伴随着产生烟雾、高温和火光，探测器对这些都很敏感。当有烟雾、高温、火光 产生的时候，它就改变平时的正常状态，引起电流、电压或机械部分发生变化或位移，再通过放大、传输 等过程，发出警报声，有的还能同时发出灯光信号，并显示发生火灾的部位、地点。 火灾探测器主要分感烟、感温、光辐射三大类： (1)感烟探测器。一种是离子感烟探测器，它在内外电离室里面有放射源镅241，电离产生的正、负离 子，在电场的作用下各向正负电极移动。在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有 烟雾窜逃外电离室。千扰了带电粒子的正常运动，使电流，电压就有所改变，破坏了内外电离室之间的平 衡，于是就发出了信号。还有一种叫光电感应探测器，它有一个发光元件和一个光敏元件，平常光源发出 的光，通过透镜射到光敏元件上，电路维持正常，如果有烟雾从中阻隔，到达光敏元件上的光就显著减弱， 于是光敏元件就把光强的变化变成电的变化，通过放大电路向人们报警。还有一种叫管道抽吸式感烟探测 器，它的工作原理与光电感应探测器中另一种散射型相似，通过烟雾的反射或散射产生光敏电流，主要用 在船舶上。近年来还出现了激光感烟探测器，它也是利用光电感应原理，不同的是光源改用激光束。这种 探测器采用半导体器件，体积小、价格低、耐震动、寿命长，很有发展前途。 (2)感温探测器。一种是运用金属热胀冷缩的特性。正常的情况下，探测器的电路断开；当温度升到一 定值时，由于金属膨胀、延伸，导体接通，于是发出了信号。一种是利用某些金属易熔的特性，在探测器 里固定一块低熔点合金，当温度升到它的熔点(70~90℃)时，金属熔化，借助弹簧的作用力，使触头相碰， 电路接通，发出信号。这二种探测器都属定温型。即当外界温度超过某一限值时就报警;还有一类是差温型， 升温的速度超过特定值时，便会感应报警。如将两者结合起来，便成为差定温组合式。(3)光辐射探测器。一种是红外光辐射探测器。物质在燃烧时，由化学反应产生闪烁的红外光辐射使硫 化铅红外光敏元件感应，转变成电信号，经放大后，就能向人们报警。另一种是紫外光辐射探测器，则利 用有机化合物燃烧时，火光中的紫外光，使紫外光敏管的电极激发出离子，通过继电器等，就能打开开关 电路报警。 火灾报警器是重要的安全设备，一切重要的场所，如大型物资仓库、隧道、大型船舶、高层建筑都应 该安装。它还可以与自动灭火设备一起组成自动报警、自动灭火的“自动消防队”。
学士学位论文烟雾火灾自动报警器设计 姓名：闫玉杰 学号：200905220137 指导教师：吕依颖 院系(部所)：光电工程学院 专业：电子信息工程 完成日期：2012年04月18日
学士学位论文烟雾火灾自动报警器设计 姓名：闫玉杰 学号：200905220137 指导教师：吕依颖 院系(部所)：光电工程学院 专业：电子信息工程 完成日期：2012年04月18日
摘要 随着经济的发展，我国改革开放的不断深入和经济建设的迅猛发展,建筑自动消防设施应用规模日渐增大。大型工业企业日益增加各种高层地下和火灾危险性较高的新型厂房不断涌现，火灾自动报警系统在实际使用过程中也出现了诸多问题，火灾隐患急剧增加威胁着我国经济的发展和人民生命财产的安全，而火灾自动报警系统作为厂房设计的重要组成部分在工业生产中肩负着安全防范的重任。建筑中的火灾自动报警系统设计首先必须符GB50116-98火灾自动报警系统设计规范的要求同时也要适应工业建筑的特点，合理选配产品做到安全适用技术先进经济合理。火灾报警器发生误报的现象时有发生，探讨了火灾自动报警系统误报的原因以及预防措施。 【关键词】火灾自动报警系统；GB50116-98；误报
Abstract With the development of economy, the deepening of the reform and opening up and economic construction in our country the rapid development of building fire control facilities scale grows automatically。Big industrial companies increasingly various high-level underground and high fire risk of new factories have sprung up, in the process of the automatic fire alarm system in the actual use also appeared many problems, fire hazard has increased dramatically threatening China's economic development and people's life and property safety。As factory building design and automatic fire alarm system is an important part of shoulder the responsibility of safety in industrial production。Architectural design of automatic fire alarm system must first be operator GB50116-98 automatic fire alarm system design specification requirements at the same time, it should meet the characteristics of industrial buildings, reasonable selecting applicable advanced technology economic and reasonable products to do it safely。Fire alarm occurs the phenomenon of false alarms, automatic fire alarm system was discussed the reason of false alarm and prevention measures.。 【Key words】:Automatic fire alarm system ;GB50116-98; False positives
2021版火灾自动报警系统火灾探测器和火灾警报器要求 Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0387
2021版火灾自动报警系统火灾探测器和火 灾警报器要求 一、火灾探测器 1、火灾探测器的选择应符合《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013，并与保护场所火灾特性相适应。 2、各类火灾火灾探测器应按《火灾自动报警系统施工及验收规范》GB50166-2007要求，由具备相应资质的人员进行定期维护保养或更换。 3、采用光栅光纤感温火灾探测器保护外浮顶油罐时，两个相邻光栅间距离不应大于3m(《火灾自动报警系统设计规范》 GB50116-2013第12.2.3条)。 4、不同类型的火灾探测器应有10%并不少于50只的备品(《火
灾自动报警系统施工及验收规范》GB50166-2007第6.2.6条)。 5、火灾探测器外观完好，处于正常工作状态(《建筑消防设施的维护管理》GB25201-2010第6.2.2条)。 二、火灾警报器 1、火灾自动报警系统应设置火灾警报器。火灾警报器接收信号后应发警报，并在确认火灾后启动建筑内的所有火灾警报器(《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013第4.8.1条)。 2、当火灾声警报器设置带有语音提示功能时，应同时设置语音同步器(《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013第4.8.4条)。 3、同一建筑内设置多个火灾声警报器时，火灾自动报警系统应能同时启动和停止所有火灾声警报器工作(《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013第4.8.5条)。 4、火灾光警报器应设置在每个楼层的楼梯口、消防电梯前室、建筑内部拐角等处的明显部位，且不宜与安全出口指示标志灯具设置在同一面墙上(《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013第6.5.1条)。
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摘要
随着科技的发展，时代的进步，高楼大厦才能追上人类的脚步，伴随着家庭用火、用电量 的增加，所以火灾出现的可能性在持续加大，全国各地几乎每天都有不同情况的火灾在发 生，也正是因为这个原因，用来警示火灾的火灾报警器的地位越来越重要，在各种建筑内 被广泛使用。 该论文的主要研究对象为无线且具备多种功能的火灾报警器，该报警器使用的是利用气体 的传感器 MQ - 2、 ADC0832模数转换器以及温度传感器（型号为 DS18B20 ） ，以及用 STC89C51 作为主要核心进行控制的组件等来使基础功能得以实现。一旦在室内的温度， 或者是一定体积内的燃烧后产生的气体的浓度达到了传感器能够感知的临界值时，火灾警 示器就会通过声音和警示灯来提示可能发生火灾险情，让处于建筑物的人们能够及时逃生。
关键词：气体传感器 MQ-2；火灾报警；51 单片机；智能控制；DS18B20
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ABSTRACT
With the development of science and technology, the progress of The Times, high-rise buildings to catch up with the pace of the human race,Along with the family in the fire, the increase of electricity consumption, and thus the fire frequency is higher and higher, almost all the fire in different regions, Fire alarm and therefore is widely applied to various occasions for warning of fire.This topic research the multi-function wireless fire alarm the STC89C51 as the core controller, using gas sensor MQ - 2, ADC0832 and DS18B20 temperature sensor to realize the basic functions.Through these sensors, when the concentration of combustible gas in the environment or indoor temperature changes, such as system have a corresponding light and sound alarm signals, to prompt the process of fire, let people to save his life.With the development of science and technology, the progress of The Times, high-rise buildings to catch up with the pace of the human race. Key words:MQ-2 gas sensor; fire alarm; MCU51; intelligent control；DS18B20
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123123safg 简易火灾报警电路设计 目录 摘要 (1) 第一章设计任务及主要技术指标和要求 (1) 第二章引言 (1) 第三章火灾报警器工作原理 (2) 第四章设计所用器材 (3) 第五章电路组成部分 (4) 第六章设计所用器材 (4) 第七章电路总体说明 (6) 第八章小结及致谢 (6) 参考文献 (7) 摘要本文通过使用热敏电阻随温度电阻值的减小来控制比例运算电路的反向端的电压，从而使二级运放的输入电压增大而使其超过阀值电压。单限比较器实现电压的跳变。输 出高电平使发光二极管和晶体管导通，从而驱动声光报警电路报警。 关键词热敏电阻；比例运算电路；单限比较器；声光报警电路. 1设计任务及主要技术指标和要求 1.1要求电路能够通过热敏电阻实现对温度的控制，从而当温度升高时会有
声光报警信号（灯发光，蜂鸣器发声）。 1.2温度范围t ≥70℃。 1.3 要求温度必须手动调整。 2引言 生活中难免遇到火灾的发生，因此一个火灾报警器是十分必要的。在火灾未发生前防患于未然。 12341234123412343工作原理 3.1热敏电阻随温度的变化阻值变小，因此分压减小。有如图1有公式： 2I U = 2''''P CC R R R V +?；1I U =1 '' P CC R R R V +?。 热敏电阻R ’’和R ’变化时2I U 和1I U 变化。R ’’接受高温，R ’在室温下时。由于R ’’的减小，使2I U 减小。与同向端1I U 形成压差。 3.2双端输入的比列运算电路，如图3.2.1 3.2.1当R1//R2//Rf =R3//R4//R5时O U =( 33R U I + 44R U I -22R U I -1 1R U I ) UI2 UI1 图3.2.1双端输入的比列运算电路 图3.2.2 A1 差分比例运算电路
烟雾报警器 编辑词条 烟雾报警器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。烟雾报警器”是由两个部分组成：一是一台用于检测烟雾的感应传感器，二是一只声音非常响亮的电子扬声器，一旦发生危险可以及时警醒人们。而要维持烟雾报警器的正常运行，只需要一块9伏特的电池就可以了。当今，世界上使用得最为普遍的烟雾报警器当属光电式烟雾报警器和电离式烟雾报警器。 目录 烟雾报警器的简介 烟雾报警器的分类 烟雾报警器的作用 烟雾报警器工作原理 烟雾报警器的简介
烟雾报警器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。 它在内外电离室里面有放射源镅241，电离产生的正、负离子，在电场的作用下各自向正负电极移动。在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜逃外电离室。干扰了带电粒子的正常运动，电流，电压就会有所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，于是无线发射器发出无线报警信号，通知远方的接收主机，将报警信息传递出去。烟雾报警器广泛应用在城市安防、小区、工厂、公司、学校、家庭、别墅、仓库、资源、石油、化工、燃气输配等众多领域。 烟雾报警器的分类 一般烟雾报警器采用微处理器控制,根据结构不同，烟雾报警器可分为离子感烟探测器和光电感烟探测器。 1、离子烟雾报警器
离子式烟雾报警器是由两个内含Am241放射源的串联室、场效应管及开关电路组成的。内电离室即补偿室，是密封的，烟不易进入；外电离室即检测室，是开孔的，烟能够顺利进入。在串联两个电离室的两端直接接入24V直流电源。当火灾发生时，烟雾进入检测电离室，Am241产生的α射线被阻挡，使其电离能力降低，因而电离电流减少，检测电离室空气的等效阻抗增加，而补偿电离室因无烟进入，电离室的阻抗保持不变，因此，引起施加在两个电离室两端分压比的变化，在检测电离室两端的电压增加量达到一定值时，开关电路动作、发出报警信号。 2、光电烟雾报警器 光电式烟雾报警景气由光源、光电元件和电子开关组成。利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测，并及时发出报警信号。按照光源不同，可分为一般光电式、激光光电式、紫外光光电式和红外光光电式等4种。
电子科技大学 《模拟电路基础》电子线路应用设计报告 设计题目： 学生姓名：学号： 教师姓名：日期： 2017-1-6
一仿真目的 火灾报警器设计电路 二指标要求 通过两个温度传感器获得的电压差实现火灾自动报警。 ?正常情况下，电压差为零，发光二极管不亮，蜂鸣器不响。 ?当有火情时，电压差增大，发光二极管发光，蜂鸣器鸣叫。 三电路原理 放大微弱电压信号----判断是否需要报警—报警指示 放大微弱电压信号-----判断是否需要报警----------报警指示
一，温度传感电路 以二极管作为温度传感器，将温度变化转化为输出电压u i 。 ? 用恒定电流驱动二极管 ? 输出电压u i 等于二极管的正向电压 ? 温度上升时，二极管正向电压下降，输出电压下降。 二．电压放大电路 发生火灾时，温度传感器的电压差可以迅速上升至几十到几百mV ，根据后级的比较电压（可选）确定放大倍数，通过差分放大器将电压放大到大于比较电压。 )(I1I2f O u u R R u -?=
三．单限比较器 差分电路输出的电压从A2的正向输入端输入，与单限电压比较器的阈值电压U T 进行比较。 ? u o1U T 时，u o2=U oH 。 稳压管 运放输出端可以用稳压管限幅，根据稳定电压和稳定电流、负载电流 可以计算限流电阻。 四．声光报警电路 CC T V R R R U ?+=434
当A2输出为高电平时，发光二极管导通，发光。 根据稳定电压和发光二极管的导通电压（）、工作电流（10-20mA）可以计算电阻R5。 放大电路 当A2输出为高电平时，晶体管T导通，蜂鸣器鸣叫。 根据选择的基极电流（I B）和稳定电压计算基极电阻R6。 四．仿真电路及其结果
? QA124-4a :- Customer's Part No.CHECKED BY SUBMITTED BY Part No. Spec. No. SPECIFICATIONS S11-S041::感温探测器高精度温度传感器销售／技术支持热线：胡先生：１３５ １０７１ ４９２６／ＱＱ：３０５６８４４４８
5. Dimensions Unit (mm) *1?2.0max ?from the top(A) to 4.5mm. 2/5? QA124-4a Spec.No. S11-S041 No.??104ET-2Epoxy resin ?Lead-frame ?0.5 Sn-plated 42 alloy Description Materials Thermistor coating 2011.12.01 出図 技術部
6. Electrical properties ?Between the epoxy resin(Head of the sensor) and terminals ? Insulation resistance 7. Mechanical properties One time free fall to a maple board The change ratio of R 25 from 1m high.and B 25/85 shall be within ±1? of the initial value and no visible damage Resistance to 1) Solder Bath The change ratio of R 25soldering heat 260?±5?,10s±1s,area of the lead and B 25/85 shall be within frame below the tiebar cut . ±1? of the initial value.2) Soldering iron 350?±5?,3s±0.5s,area of the lead frame below the tiebar cut . Solderability In solder bath. Should be covered more 245?±5?,2.5s±0.5s,with rosin ethanol than 90% with solder. solution.3/5? QA124-4a 7.1Free fall 7.27.3 Items Test conditions Criteria AC 500V for 1 minute or AC 600V for 1 second Items Test conditions Spec.No. S11-S041 Criteria 6.1 DC 500V 50M ? or more 6.2 Voltage proof 1mA or less 2011.12.01 出図 技術部
. 2011级毕业设计（论文） 基于单片机的火灾报警器 年级: 学号: 姓名: 专业: 通信工程 指导老师: 二零一五年六月
摘要 随着火灾事故发生的频率逐渐升高，让很多人开始意识到防火工作重要。现在很多研发机构都重点开发一些大型场所的火灾报警器，而家庭适用的却很少。因此，我们有必要研发一种经济实用、结构简单的家庭火灾报警器来满足市场的需求。文章中设计了一种为提供家庭生活使用的火灾报警器。它以单片机作为火灾报警器的控制核心器件，采用其它器件配合即可实现声光报警的功能。火灾报警器主要由信号采集模块、GSM模块、显示模块、模数转换模块、单片机控制模块、声光报警模块构成。本设计能够对环境进行实时监控，通过液晶屏显示出来，当检测到温度或烟雾浓度超过报警临界值时能发出声光报警和远程报警。报警器经过信号采集模块采集信号后送入单片机进行判决，如果超过临界值发出报警，否则继续检测。 关键字：传感器；火灾报警器；单片机；火灾安全；远程报警
Abstract Gradually increased with the frequency of fire accident, more and more people began to realize the importance of the work to preventing . Now many R&D institutions have been focusing on the fire alarm for some large sites,but rarely for family. Therefore, it is necessary for us to research a kind of fire alarm that economical and practical for family,it has simple structure and large needs for market.We designed the fire alarm for family and describe it in the paper. the fire alarm uses MCU as the core control device,with match of other devices it can alarm of sound and light.The fire alarm is mainly composed of a signal acquisition module, GSM module, display module, ADC module, MCU control module, a sound and light alarm.This alarm can carry out real-time monitoring of the environment,and display through the LCD screen, when the detected temperature or the smoke concentration exceeds the alarm threshold it can send out sound and light alarm and remote alarm. The alarm signal goes into the signal acquisition module and then to the MCU to judge , if the alarm exceeds the critical value, otherwise it continue to test the signal. Key words: sensor;fire alarm; MCU; Fire safety; Remote alarm
火灾报警器种类及基本原理 火灾探测器的种类很多，大致有如下几种： （1）离子感烟探测器。 （2）光电感烟探测器。 （3）感温探测器（包括定温式和差温式）。 （4）气体式探测器。 （5）红外线式探测器。 （6）紫外线式探测器。 2）常用的火灾探测器基本原理 （1）感烟火灾探测器 火灾发展过程大致可以分为初期阶段、发展阶段和衰减熄灭阶段。感烟火灾探测器的功能在于：在初燃生烟阶段，能自动发出火灾报警信号，以期将火扑灭在未成灾害之前。根据结构不同，感烟探测器可分为离子感烟探测器和光电感烟探测器。 ①离子感烟探测器
离子式感烟探测器是由两个内含Am241放射源的串联室、场效应管及开关电路组成的。内电离室即补偿室，是密封的，烟不易进入；外电离室即检测室，是开孔的，烟能够顺利进入。在串联两个电离室的两端直接接入24V直流电源。当火灾发生时，烟雾进入检测电离室，Am241产生的α射线被阻挡，使其电离能力降低，因而电离电流减少，检测电离室空气的等效阻抗增加，而补偿电离室因无烟进入，电离室的阻抗保持不变，因此，引起施加在两个电离室两端分压比的变化，在检测电离室两端的电压增加量达到一定值时，开关电路动作、发出报警信号。 ②光电感烟探测器 光电式感烟探测器由光源、光电元件和电子开关组成。利用光散射原理对火灾初期产生的烟雾进行探测，并及时发出报警信号。按照光源不同，可分为一般光电式、激光光电式、紫外光光电式和红外光光电式等4种。 a、一般光电式感烟探测器根据其结构特点可分为遮光型和散射型两种。 遮光型光电感烟探测器由一个光源（灯泡或发光二极管）和一个光电元件对应装在小暗室内构成。在无烟情况下，光源发出的光通过透镜聚成光束，照射到光电元件上，并将其转换成电信号，使整个电路维持在正常状态，不发出报警。当火灾发生有烟雾进入探测器，
楼宇自动化系统设计 (火灾报警器) 系部：机电工程系 学生姓名：庄宇 专业班级：电气11C2 班学号：111041249 指导教师：王熙雏 2014年2月20日
声明 本人所呈交的楼宇自动化系统设计(火灾报警器)，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：庄宇 日期： 2014年2月20日
目录 摘要 (1) 引言 (2) 一、选题及总体方案 (3) （一）选题 (3) （二）火灾报警系统的总体方案 (3) 二、硬件设计 (3) （一）温度气体信号采集模块 (3) 1.主控制芯片的选择 (4) 2.数字温度传感器的选择 (4) 3.可燃性气体传感器 (5) 4.A/D转换器 (5) 5.液晶显示模块的选择 (5) 6.三端稳压器7805 (6) 三、火灾报警系统的硬件电路设计 (6) （一）电源部分电路 (6) （二）温度采集电路 (6) （三）液晶显示部分电路 (7) （四）控制部分电路 (8) 1.复位电路 (8) 2.时钟电路 (8) 3.控制执行电路 (9) 4.报警电路 (9) 5.火灾报警器的电路图 (10) 四．系统主要程序的设计 (10) （一）主程序 (10) （二）温度测量和处理的软件设计 (12) （三）可燃气体浓度采集的软件设计 (16) 总结 (18) 参考文献 (19) 谢辞 (20) 附录一 (21) 附录二 (22)
【摘要】 火灾自动报警系统是楼宇自动化的一个构成系统，其设置目的是为了防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全。目前国内外先进的通用火灾报警控制器均是集报警和消防联动控制于一体的智能火灾报警系统，可以将探测器件收集的烟、温、光等信号以模拟量形式，连同外界相关的环境参数一起传送给报警器，报警器再根据获取的数据及内部存储的大量数据，利用火灾模型判断火灾是否存在，以及启动相关消防联动设备，这种智能化的系统在提高火灾判断、控制能力的同时，对总线传输也提出了更高的要求。 【关键词】：火灾报警系统;单片机;温度控制器
烟 雾 报 警 器 姓名： 学号： 班级：
[摘要] 随着我国社会经济的不断发展和人民生活水平日益提高，火灾发生的概率越来越大。火灾是最普遍、最容易威胁人民财产安全和社会发展的主要灾害之一，所以，烟雾报警器装置的安装使用将会越来越普遍。 我校师生专门为小型建筑、家庭和办公室设计了款烟雾报警器，一个有害气体的检测电路，能检测到室内或相应环境的有害气体浓度超标现象，并进行及时报警，本设计主要包括以下几个部分：①直流电源②信号采集及处理电路③声光报警电路④排气通风装置。 [关键词] 烟雾报警器, 检测电路，直流电源， With the high speed development of China’s socio—economic and the increase of People’s living standard，more and more factors can lead to the fire disasten The probability of the fire disaster is riding high．The fire disaster is becoming one of the first hazard threatening human security of life and properties． And the smoke detectors have been installed and used more and more widely. The teachers and students in our school specially designe d for small buildings, homes and offices the smoke alarm,A harmful gas detection circuit, which can detect the indoor o r corresponding environmentviolation, the harmful gas concentra tion and alarm in time,This design mainly includes the following several parts:( 1)dc power supply (2) signal acquisition and processing circuit (3) sound and light alarm circuit (4) exhaust ventilation device. Key words：smoke detectors，detection circuit,direct-current main 一、概述 现在，烟火报警器在市场上有很多，但大都针对大中型公共场所或民用建筑公共通道的部位，而针对单个家庭房间、办公室内部的小型工作、生活区域的报警器品种少，即使有一些小型报警器，设计上采用的传感器大都是半导体式和离子式。离子式传感器中的电离源有辐射性，不利于绿色环保，不适合在房间和办公室内使用；而半导体式传感器具有监控电流大、需要预热，这种形式的报警器，误报和漏报现象严重，警戒效果不很理想。最近，我校师生专门为小型建筑、家庭和办公室设计了一款烟雾报警器，本电路综合各方利弊采用了选择变压器、整
毕业论文（设计） 论文题目：烟雾报警器系统研究与设计 学生姓名：xxx 学号：xxxx 年级专业：xxxx 指导老师：xx 系别：xx 湖南·长沙 xxx年x月
摘要 火灾已成为我国常发性和破坏性以及影响力最强的灾害之一。随着经济和城市建设的快速发展，城市高层、地下建筑以及大型综合性建筑日益增多，火灾隐患也大大增加，火灾的数量及其造成的损失呈逐年上升趋势。在工业和民用建筑、宾馆、酒店、图书馆、科研和商业部门，火灾烟雾报警器已成为必要的装置。火灾报警系统对现代建筑起着极其重要的安全保障作用。火灾报警控制器是火灾烟雾报警系统的核心。 本文对火灾烟雾报警控制器和探测器做了深入的研究，并全面阐述了火灾烟雾报警控制器和探测器硬件和软件设计。以下是本文完成的主要工作：1．火灾烟雾报警系统的控制器采用C8051F020单片机进行设计，所设计的控制器具有较高的性价比，还具有操作人员管理、报警信息查询、探测器管理、预报警、火警处理、通讯等功能，在控制器中采用LCD显示器进行报警系统所需各种信息显示。 2．探测器控制电路的核心采用PHILIP公司的低功耗P87LPC762单片机，它实现了对火灾信息的检测和传送；为提高系统的适应性与扩展性，进行了写码器设计。 3．控制器与探测器之间的通讯采用无线高频通讯方式进行，运用KB8825双频合成器进行了无线通讯电路设计，具有抗干扰能力强、功耗低等优点，可靠地完成了探测器与控制器之间的无线通信。 本文设计的火灾烟雾报警电路能有效地防止和减少火灾危害，解决有线火灾报警系统不能解决的问题，对保护人身安全和财产安全具有现实意义。 关键词 火灾烟雾报警系统电路火灾探测器单片机