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基于多传感器的火灾报警器

基于多传感器的火灾报警器
基于多传感器的火灾报警器

XX大学

本科生毕业设计论文

题目火灾自动报警系统设计

指导教师职称

学生姓名学号

专业测控技术与仪器班级测控0801 院(系)

完成时间 2012年05月03日

火灾自动报警系统设计

摘要

据相关统计,随着家用电器的普及,家庭用电量正呈逐年上升的趋势,家庭火灾发生的频率也越来越高,火灾报警器也随之被广泛应用于各种场合。运用多传感器结合单片机能够有效解决灵敏度与报警准确率之间的矛盾,能够达到预期的效果。本设计具有高可靠性、低误报率等特点,有一定的实用价值。

本文论述了选题的意义﹑设计的思路﹑元器件的选择﹑系统硬件软件的调试。首先介绍了火灾给人们日常生活带来的影响并介绍了国内国外火灾报警系统的发展情况;然后,介绍了一种多传感器火灾报警系统的设计方案;之后详细讲解了系统的各功能模块硬件及软件设计,硬件包括单片机和传感器的选择、各种电路模块的设计,软件设计包括针对单片机和传感器的数据采集、系统检测与报警程序的设计;之后对硬件进行了简单的调试,对调试结果进行了一些分析;最后,对整个设计进行了概括性总结。

关键词:火灾报警;多传感器;单片机

DESIGN OF AUTOMATIC FIRE ALARMING SYSTEM

Abstract

According to relevant statistics, as household appliances popularization, electricity use is increasing year by year, family fire occurrence frequency family more and more is also high, fire alarm is subsequently been widely applied in all kinds of situations. By using microcontroller can effectively solve the sensor with sensitivity and alarm accuracy, the conflict between can achieve the desired effect. This design has high reliability characteristics such as low misstatement rate, there is certain practical value.

This paper discusses the meaning of the topic selection, design ideas, the component selection, system hardware and software debugging. First, it introduces that the fire bring us the impact of daily life and introduces the development of the fire alarm system; Then, this paper introduces a kind of multisensor fire alarm system design project; Then explains the function module system hardware and software design, Hardware including the selection of SCM and sensor, various circuit module design software design of the sensor for SCM and include data acquisition, system detection and alarm program design; After a brief for hardware debugging, to conduct some analysis debugging results; Finally, the whole design this paper summarizes preliminary.

Keywords: fire alarm; multi-sensors; SCM

目录

摘要 ................................................................................................................. 错误!未定义书签。ABSTRACT............................................................................................................ 错误!未定义书签。

1 绪论 (1)

1.1 课题背景 (1)

1.2 设计目的与基本要求 (1)

1.3 主要应用方向与设计构思 (2)

2 系统硬件组成和基本工作原理 (2)

2.1 系统工作原理 (2)

2.2 控制器模块设计 (3)

2.2.1 AT89S52单片机 (3)

2.2.2 单片机最小系统 (9)

2.3 显示模块设计 (11)

2.3.1 数码管介绍和使用 (11)

2.4 温度采集模块设计 (12)

2.4.1 DS18B20介绍 (12)

2.4.2 DS18B20的使用方法 (13)

2.5 气体采集模块设计 (14)

2.5.1 MQ-2传感器介绍 (13)

2.5.2 MQ-2传感器的特性及主要技术指标 (15)

2.6 报警电路模块设计 (15)

2.6.1 蜂鸣器 (15)

2.6.2 按键电路和指示灯电路 (15)

3 系统的应用软件设计 (17)

3.1 AT89S51单片机调试及开发工具 (17)

3.2 主程序流程 (18)

3.3 温度采集子程序流程 (18)

4 系统调试 (20)

总结 (21)

致谢 (22)

参考文献 (23)

附录1系统电路图 (24)

附录2主程序 (31)

1 绪论

1.1 课题背景

火灾报警系统是各行各业必需的一种安全系统网络,可靠的监测与数据传输是该系统非常重要的环节。

现代化的建筑规模大、标准高、人员密集、设备众多,对防火要求极为严格。随着我国经济建设的发展,各种高层建筑、大中型商业建筑、厂房不断涌现,对消防报警系统提出了更高更严的要求。为了早期发现和通报火灾,防止和减少火灾危害,保护人身和财产安全,保卫社会主义现代化建设,在现代化的工业民用建筑、宾馆、图书馆、科研和商业部门,火灾自动报警系统已成为必不可少的设施。工程设计、安装和使用是否正确不仅直接影响到建筑的消防安全而且也直接关系到各种消防设施能否真正发挥作用。因此,火灾报警系统的设计显得尤为重要。

火灾自动报警系统能够在火灾初期,将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理量,通过感温、感烟和感光等火灾探测器变成电信号,传输到火灾报警控制器,提醒人们注意火灾的发生。我国的火灾自动报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程,其智能化程度也越来越高。目前国内厂家多偏重用于大型仓库、商场、高级写字楼、宾馆等场所大型火灾报警系统的研发,他们采用集中区域报警控制方式,其系统复杂、成本较高。而在居民住宅区、机房、办公室等小型防火单位,需要设置一种简单的、廉价实用的火灾自动报警装置,因此,研制一种结构简单、价格低廉的火灾自动报警系统是非常必要的。

1.2 设计目的与基本要求

目的是设计一个由单片机控制的火灾自动报警系统,采用温度传感器和烟雾传感器,对温度及烟雾的情况进行实时监测,能对周围环境的温度及烟雾的突变进行报警。通过这个设计提高自己对单片机的使用能力,了解和掌握温度传感器和烟雾传感器的使用,巩固自己在大学所学知识,增强自己的实际操作能力。

要求所设计的火灾自动报警系统能够对温度和烟雾进行实时监测,出现异常状况能够进行报警,起到早期发现火灾和通报火灾的作用。

1.3 主要应用方向与设计构思

本设计主要用于居民住宅区、机房、办公室等小型防火单位,是为人们提供的一种简单的、廉价实用的火灾自动报警装置。

本火灾自动报警系统应由触发器件、警报装置、显示装置以及数据处理等装置组成。触发器件包括自动或者手动产生报警信号的器件,如DS18B20温度传感器,MQ-2气体传感器,手动报警按钮。警报装置包括声音报警装置(蜂鸣器)和光报警装置(LED 灯)。显示装置是数码管显示模块,能够实时显示由DS18B20温度传感器和MQ-2气体传感器所传送的数据。采用AT89S52单片机作为主控芯片进行数据处理和各项操作。其中MQ-2气体传感器需要配置放大电路和A/D转换模块对其信号进行处理,ADC0832芯片制作A/D转换模块。

2 系统硬件组成和基本工作原理

2.1 系统工作原理

本火灾自动报警系统中,以AT89S52单片机为主控核心,使用DS18B20温度传感器采集温度信息,使用MQ-2气体传感器采集气体信息。

DS18B20采集的数据为数字信号,可以直接发送至单片机进行处理。MQ-2气体传感器输出的信号一般比较微弱,需要经过前置电路对其进行放大、滤波、电平调整,满足单片机对输入信号的要求。MQ-2半导体烟雾传感器属于电阻型,因此只需串联一个参考电阻,再经过一个放大电路即可发送给ADC0804采集,信号经过A/D转换模块后传送进入单片机进行处理。

单片机内部程序中预先设定报警临界值,包括温度过高报警和气体浓度过高报警。单片机正常工作后,判断所接收到的数据是否达到报警临界值,如果到达报警值单片机控制蜂鸣器和LED灯进行报警,如果没有达到报警值单片机继续接收并处理新数据。如果单片机接收到报警按键信号,直接报警。

单片机实时向数码管输出显示信号,数码管显示周围环境温度和气体数值。

下图是系统工作原理框图:

图2-1 系统框图

系统电路图见附录1。 2.2 控制器模块设计

在自动火灾报警系统的设计中,单片机是其核心部件。单片机一方面要接收来自传感器送来的感应信号和故障检测信号,另一方面要对不同信号分别进行处理,控制后续电路的相应工作,同时还要查询是否有按键按下的请求。如今市面上比较普遍的单片机主要是89S52系列。89S52单片机应用普遍,工具多,易上手,片源广,价格低,编程灵活,控制简单,很适合我们所要制作的火灾自动报警系统。

2.2.1 AT89S52单片机

AT89S52单片机是本设计所有功能实现的核心,它对各个模块及整个系统的运行起监测和控制作用。

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash 允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU 和在系统可编程Flash ,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

1.主要性能参数:兼容MCS51指令系统 ;8k 可反复擦写1000次FlashROM ;32个双向I/O 口;256x8bit 内部RAM ;3个16位可编程定时/技术器中断;时钟频率0—24MHz;2个串行中断;可编程UART 串行通道;2个外部中断源;共6个中断源;2个读写中断口线;低功耗空闲和掉电模式。 按键报警 AT89S52 单片机 DS18B20 MQ-2 ADC0832 数码管 蜂鸣器 LED 灯

2.AT89S52内部结构图

图2-3 AT89S52内部结构图3.管脚图及主要功能引脚说明:

图2-4 AT89S52的管脚图

主要引脚功能说明:

1~8脚:P1口。P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输出缓冲级可以驱动(接收口及输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口。作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出电流。

与AT89C51不同之处是,P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和输入(P1.1/T2EX),。P1.0 :T2,定时/计数器2外部计数脉冲输入,始终输出;P1.1 :T2EX,定时/计数2捕获/重装载触发和方向控制。

Flash编程和程序校验期间,P1接收低8位地址。

第9脚:RST。复位引脚。当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片复位。

10~17脚:P3口。P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时,他们内部上位电阻拉高电平可作为输入端口。此时,被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流I。

P3口除了作为一般的I/O口线外,更重要的用途是它的第二功能,如表3-10所示:

此外,P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。

第18脚:XTAL1。振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。

第19脚:XTAL2。振荡器反相放大器的输出端。

表2-1 P3口的第二功能

端口引脚第二功能

P3.0 RXD(串行输入口)

P3.1 TXD(串行输出口)

P3.2 INT0(外中断0)

P3.3 INT1(外中断1)

P3.4 T0(定时/计数器0)

P3.5 T1(定时/计数器1)

P3.6 WR(外部数据存储器写选通)

P3.7 RD(外部数据存储器读选通)

21~28脚:P2口:P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2的输出

缓冲级可驱动(即收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口,作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器(例如执行MOVX @DOTR指令)时,P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVX @RI指令)时,P2口输出P2锁存器的内容。Flash编程或校验时,P2亦接收高地址和一些控制信号。

第29脚:PSEN。程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的选通信号,当AT89CS52有外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次PSEN有效,即输出两个脉冲。在此期间,当访问外部数据存储器,将跳过两次PSEN信号第30脚:ALE/PROG。当接外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址所存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号,因此它可对外部输出时钟或用于定时目的。要注意的是:每当访问外部数据存储器将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间,该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。

第31脚:EA/VPP。外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H —FFFFH),EA端必须保持低电平(接地)。须注意的是:如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA段状态。如EA端为高电平(节Vcc端),CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时,该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp,当然这必须是该期间是使用12V编程电压Vpp。

32~39脚:P0口。P0口是一组8位漏记开路型双向I/O口,也即地址/数据总线服用口。作为输出口用时,每位能吸收电流方式驱动8个TTL逻辑们电路,对端口P0写“1”时,作为高阻抗输入端用。在访问外数据存储器或程序存储可器时,这组口线分时转换地址(低8位)和数据线复用,在这种模式下,P0具有内部上拉电阻。在 flash编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,需要外部上拉电阻, P0口输出指令字节。

第40脚:Vcc。电源电压

定时器0和定时器1:AT89S52的定时器0和定时器1的工作方式与AT89C51相同。

定时器2:定时器2是一个16位定时/计数器。它既可当定时设用,也可作为外部时间计数器使用,其工作方式由特殊功能寄存器T2CON的C/T2位选择。定时器2有三种工作方式:捕获方式,自动重装载(向上或向下计数)方式和波特率发生器方

式,工作方式由T2CON的控制位来选择。

补充:定时器2有两个8位寄存器TH2和TL2组成,在定时工作方式中,每个机器周期TL2寄存器的值加1,由于一个机器周期由12个振荡时钟构成,因此,计数速率为振荡频率的1/12。AT89C52共有6个中断向量:2个片外中断(INT0和INT1),3个定时器中断(定时器0、1、2)和串行口中断。这些中断源可通过分别设置专用寄存器IE的置位或清0来控制每一个中断的允许或禁止。IE也有一个总禁止位EA,它能控制所有中断的允许或禁止。AT89S52有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器,引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器。

4.中断

AT89S52 有6个中断源:两个外部中断(INT0 和INT1),三个定时中断(定时器0、1、2)和一个串行中断。

每个中断源都可以通过置位或清除特殊寄存器 IE 中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。IE还包括一个中断允许总控制位EA,它能一次禁止所有中断。

如表5所示,IE.6位是不可用的。对于 AT89S52,IE.5位也是不能用的。用户软件不应给这些位写1。它们为AT89系列新产品预留。

定时器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或逻辑触发。程序进入中断服务后,这些标志位都可以由硬件清0。实际上,中断服务程序必须判定是否是TF2 或EXF2激活中断,标志位也必须由软件清0。

定时器0和定时器1标志位TF0和TF1在计数溢出的那个周期的S5P2被置位。它们的值一直到下一个周期被电路捕捉下来。然而,定时器2的标志位TF2在计数溢出的那个周期的S2P2被置位,在同一个周期被电路捕捉下来。

表2-2 中断允许控制寄存器(IE)

MSB LSB

EA —ET2 ES ET1EX1ET0EX0

中断允许控制位=1,允许中断

中断允许控制位=0,禁止中断

表2-3 IE中各位的含义

符号位地址功能

EA IE.7 中断总允许控制位。EA=0,中断总禁止;EA=1,各中断由各自的控制位设定

—IE.6 预留

ET2 IE.5 定时器2中断允许控制位

ES IE.4 串行口中断允许控制位

ET1 IE.3 定时器1中断允许控制位

EX1 IE.2 外部中断1允许控制位

ET0 IE.1 定时器0中断允许控制位

EX0 IE.0 外部中断1允许控制位

2.2.2单片机最小系统

1.晶振电路

晶振是晶体振荡器的简称,它为单片机提供时钟频率,是整机系统运行的基本节拍。在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络,电工学上这个网络有两个谐振点,以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振,较高的频率是并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近,在这个极窄的频率范围内,晶振等效为一个电感,所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路,由于晶振等效为电感的频率范围很窄,所以即使其他元件的参数变化很大,这个振荡器的频率也不会有很大的变化。

晶振有一个重要的参数,那就是负载电容值,选择与负载电容值相等的并联电容,就可以得到晶振标称的谐振频率[21]。

一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器(注意是放大器不是反相器)的两端接入晶振,再有两个电容分别接到晶振的两端,每个电容的另一端再接到地,这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容,请注意一般IC的引脚都有等效输入电容,这个不能忽略。

一般的晶振的负载电容为15p或12.5p ,如果再考虑元件引脚的等效输入电容,则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。

负载电容的作用是稳定频率和对频率进行微调。

图2-5 晶振电路

2.复位电路

复位是单片机的初始化操作,其作用是使CPU中的各个部件都处于一个确定的初始状态,并从这个状态开始工作。

当AT89S52的ALE及两脚输出高电平,RST引脚高电平时,单片机复位。

AT89S52单片机的复位电路有上电复位和手动按钮复位两种形式。上电复位是指RST/VPD端的高电平接入瞬间电容C他通过电阻R充电,使RST脚产生持续两个机器周期以上的高电平从而复位;在运行过程中则可以通过按钮使RST脚接上高电平而复位号称为手动按钮复位。实际中常采用的是上电复位和手动复位相结合的复位电路。如图3-17所示。

图2-6常用复位电路

3.最小系统电路图及说明

图2-7 单片机最小系统图

本次设计中采用6MHZ的晶振,负载电容相应的选为30pf.

在晶振电路中主要用到了XTAL1和XTAL2两个引脚:

(1)XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟电路工作电路的输入

(2)XTAL2:来自反向振荡器的输出

为了保证上电瞬间,RST脚的高电平能持续两个机器周期以上,一搬选C3为10uf,R1为10K左右较好。

2.3 显示模块设计

报警器浓度显示采用共阳数码管。显示浓度级别,其主要技术参数如下:

模块工作电压: 2.7~5.5V

工作电流:80ma,每段10ma

字高:11.4mm环境相对湿度:<85%视角:6:00

工作温度:-10~+50°C

显示方式:反射式正显示存储温度:-20~+60°C

图2-8 数码管结构图

2.4 温度采集模块设计

本设计的测温元件采用DS18B20数字温度传感器,该产品采用美国DALL AS公司生产的DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成,具有耐磨耐碰,体积小,使用方便,封装形式多样,适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。使用DS18B20数字温度传感器,可以感测周围环境温度变化,并将数据传送给单片机进行处理,实现周围环境实时温度的监测。

2.4.1 DS18B20介绍

DS18B20数字温度计提供9位温度读数,指示器件的温度。信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出,因此从中央处理器到DS18B20仅需连接一条线(和地)。读、写和完成温度变换所需的电源可以由数据线本身提供,而不需要外部电源。

DS18B20具有独特的单线接口,只需1个接口引脚即可通信;多点能力使分布式温度检测应用得以简化;不需要外部元件;可用数据线供电,不需备份电源;测量范围从-55℃至+125℃,增量值为0.5℃。等效的华氏温度范围是-67°F至257°F;以9位数字方式读出温度;在1秒(典型值)内把温度变换为数字;用户可定义的,非易失性的温度告警设置;告诫搜索命令识别和寻址温度在编定的极限之外的器件(温度告警情况);应用范围包括恒温控制,工业系统,消费类产品,温度计或任何热敏系统。

图2-9 DS18B20封装图2-10 DS18B20与单片机连接

2.4.2 DS18B20的使用方法

DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上,从而抗干扰力更强。一个工作周期可分为两个部分,即温度检测和数据处理。

DS18B20共有三种形态的存储器资源,它们分别是:ROM只读存储器,用于存放DS18B20ID 编码,其前8位是单线系列编码(DS18B20的编码是19H),后面48位是芯片唯一的序列号,最后8位是以上56的位的CRC码(冗余校验)。数据在出产时设置不由用户更改。DS18B20共64位ROM。RAM 数据暂存器,用于内部计算和数据存取,数据在掉电后丢失,DS18B20共9个字节RAM,每个字节为8位。第1、2个字节是温度转换后的数据值信息,第3、4个字节是用户EEPROM(常用于温度报警值储存)的镜像。在上电复位时其值将被刷新。第5个字节则是用户第3个EEPROM的镜像。第6、7、8个字节为计数寄存器,是为了让用户得到更高的温度分辨率而设计的,同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。第9个字节为前8个字节的CRC码。EEPROM 非易失性记忆体,用于存放长期需要保存的数据,上下限温度报警值和校验数据,DS18B20共3位EEPROM,并在RAM都存在镜像,以方便用户操作。在每一次读温度之前都必须进行复杂的且精准时序的处理,因为DS18B20的硬件简单结果就会导致软件的巨大开消,也是尽力减少有形资产转化为无形资产的投入,是一种较好的节约之道。

2.4.3 DS18B20的使用中注意事项

DS1820虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点,但在实际应用中也应注意以下几方面的问题:

1)较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿,由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送,因此,在对DS1820进行读写编程时,必须严格的保证读写时序,否则将无法读取测温结果。

2)在DS1820的有关资料中均未提及单总线上所挂DS1820数量问题,容易使人误

认为可以挂任意多个DS1820,在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS1820超过8个时,就需要解决微处理器的总线驱动问题,这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。

3)连接DS1820的总线电缆是有长度限制的。一般情况下,当采用普通信号电缆传输长度超过50m时,读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时,正常通讯距离可达150m,当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时,正常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此,在用DS1820进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。

4)在DS1820测温程序设计中,向DS1820发出温度转换命令后,程序总要等待DS1820的返回信号,一旦某个DS1820接触不好或断线,当程序读该DS1820时,将没有返回信号,程序进入死循环。这一点在进行DS1820硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。

2.5 气体采集模块设计

气体采集模块是能够检测环境中的烟雾等气体的浓度,并将其转换为数字信号传送至主控芯片,其最基本组成部分应包括:气体信号采集电路、模拟放大电路、模数转换电路、单片机控制电路。气体信号采集电路一般由气体传感器和模拟放大电路组成,将烟雾等气体信号转化为模拟的电信号。模数转换电路将从烟雾检测电路送出的模拟信号转换成单片机可识别的数字信号后送入单片机。

2.5.1 MQ-2传感器介绍

本设计中采用的MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器属于气敏传感器,是气-电变换器,它将可燃性气体在空气中的含量(即浓度)转化成电压或者电流信号,通过A/D转换电路将模拟量转换成数字量后送到单片机,进而由单片机完成数据处理、浓度处理及报警控制等工作。

MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器具有灵敏度高、响应快、抗干扰性好、使用方便、价格便宜,且不会发生探头阻缓及中毒现象,维护成本较低等优点。因此,本设计采用MQ-2气体传感器作为报警器烟雾信息采集部分的核心。

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。

当处于200~300°C温度时,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受到该烟雾的调制而变化,就会引起表面电导率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息。

遇到可燃烟雾(如CH4等)时,原来吸附的氧脱附,而由可燃烟雾以正离子状态吸附在二氧化锡半导体表面;氧脱附放出电子,烟雾以正离子状态吸附也要放出电子,从而使二氧化锡半导体导带电子密度增加,电阻值下降。而当空气中没有烟雾时,二氧化锡半导体又会自动恢复氧的负离子吸附,使电阻值升高到初始状态。这就是MQ-2半导体型可燃性烟雾传感器检测可燃烟雾的基本原理。

图2-11 MQ-2型传感器的外观图2-12MQ-2型传感器的结构图

2.5.2 MQ-2传感器的特性及主要技术指标

MQ-2型传感器的一般特点:对天然气、液化石油气等烟雾有很高的灵敏度,尤其对烷类烟雾更为敏感;具有良好的重复性和长期的稳定性,初始稳定,响应时间短,长时间工作性能好;电路设计电压范围宽,24V以下均可;加热电压5±0.2V。

MQ-2型传感器的初期稳定特性:半导体烟雾传感器在不通电状态存放一段时间后,再通电时,器件并不能立即投入正常工作。这是因为烟雾传感器中的二氧化锡在不通电的状态下会吸附空气中的水蒸气,当再次通电时需要预热几分钟使水蒸气蒸发后,气敏电阻才能正常工作。再通电工作时气敏电阻值达到稳定时所需要的时间,定义为初期稳定时间。一般情况下,不通电时间越长,初期稳定时间也越长,当不通电存放时间达到15天左右时,初期稳定时间一般需要五分钟左右。

MQ-2半导体烟雾传感器一般要在较高的温度(200~450°C)下工作,所以需要对其加热。由于传感器一般工作在易燃易爆环境下,若加热丝直接与电源相连,当加热

丝局部短路造成器件过热或者放电时,可能引发事故。所以必须使用传感器生产厂家推荐的加热电压,使其工作在较安全的范围内。

MQ-2烟雾传感器的接线图

2.6 报警电路模块设计

本设计采用蜂鸣器和LED流水灯作为报警装置。通过判断所接收到的数据来确定是否报警,所接受到的数据主要来自温度传感器、气体传感器和按键。

2.6.1 蜂鸣器

当单片机接收到超额温度信号或气体信号时,输出脚BELL输出高电平,Q1导通,致使蜂鸣器BELL得电工作,发出报警声。

2.6.2 按键报警

按键电路一端和地相连一端和AT89S52的P1相应端口相连。

毕业设计火灾报警器.

毕业设计 学生姓名学号 系(部) 专业机电一体化技术 题目火灾报警器毕业设计 指导教师 (姓名)(专业技术职称/学位) (姓名)(专业技术职称/学位) 2017 年9 月

摘要:随着现代家庭用火、用电量正在逐年增加,家庭火灾发生的频率越来越高,火灾烟雾报警器也随之被广泛应用于各种场合。本设计是利用单片机结合传感器技术而开发了这一火灾烟雾报警系统。论文中主要烟雾报警器系统各个组成部分进行了介绍,对它的主控电路和外围设备电路之间的接口技术,还有软件方面进行了重点介绍。 关键词:报警器,80C51,声光传感器 目录 1 绪论 (3) 1.1声光报警器的发展及现状 (3) 1.2论文研究的目的及意义 (4) 1.3论文内容 (4) 2 基于C51单片机的声光报警的设计方案 (5) 2.1任务分析 (5) 2.2设计方案 (5) 3 系统硬件实现 (6) 3.1主控电路设计 (6) 3.2外围接口电路设计 (10) 3.3总电路设计 (16) 4 软件实现 (18) 4.1编程KEIL环境介绍 (18) 4.2程序流程 (18) 4.3程序 (19) 5 调试 (21) 5.1调试的步骤 (21) 5.2调试过程中遇到的问题及解决方法 (22) 结论 (24) 致谢 (25) 参考文献 (26)

1 绪论 1.1 声光报警器的发展及现状 1.1.1 火灾探测技术 火灾作术为一种在时空上失去控制的燃烧所引发的灾害,对人类生命财产和社会安全构成了极大的威胁。由此引发的重大安全事故比比皆是,所以人类一直也未停止过对它的研究。 火灾的发生和发展是一个非常复杂的非平稳过程,它除了自身的物理化学变化以外还会受到许多外界的干扰,火灾一旦产生便以接触式(物质流)和非接触式〔能量流)的形式向外释放能量。接触式形式包括可燃气体、燃烧气体和烟雾、气溶胶等。非接触式如声音、辐射等。火灾探测技术就是利用敏感元件将火灾中出现的物理化学特征转换为另外一种易于处理的物理量。各种探测器对应的火灾物理参量及探测器如图1-1所示。 图1-1 各种探测器对应的火灾物理参量及探测器 1.1.2 火灾探测器的发展趋势 探测器朝新探测技术的发展进一步拓展了火灾探测的应用领域,为一些传统探测器无法胜任的环境提供了有效的手段。相关技术的发展,如傅立叶近红外光谱技术弱信号处理技术、低功耗MCU技术进一步促进了传统探测技术的改进,使得传统探测器在技术和性能上有了显著的提高。火灾着极早期探测、多传感器复合探测和探测器小型化、智能化的方向发展迈出了更快的步伐。 近几年来,单片机已逐步深入应用到工农业生产各部门及人们生活的各个方面。各种类型的单片机也根据社会的需求而开发出来。单片机是器件级计算机系统,实际上它是一个微控制器或微处理器。[2]由于它功能齐全,体积小,成本低,因此它可以应用到任何

基于AT89C51单片机的火灾报警器

火灾报警器 容摘要:多少年来,火灾一直是人们所遭遇的最主要灾害之一,曾对人类的文明造成了重大破坏,许多著名的建筑大都毁于火灾。由火灾引发的重大安全事故比比皆是,所以人类一直也未停止过对它的研究。本文介绍了一种适用于多种公共场所的基于单片机火灾报警系统。 本系统以AT89C51为主控制器,DS18B20温度传感器为感温器件,离子感烟传感器为感烟元件,将烟雾和温度等信号转化为可检测的电信号。然后将传感器输出的电信号送入A/D转换电路 ,完成烟雾传感器和温度传感器输出的模拟信号到数字信号的转换,再由单片机判断现场是否发生火灾。若发生火灾,系统会驱动蜂鸣器和LED指示灯报警。该系统主要由烟感数据采集模块、单片机控制模块、驱动声光报警模块组成,采用高性能的单片机芯片为核心和高灵敏度的离子感烟传感器和温度传感器,而且利用声音和指示灯两种报警形式进行报警提示,大大的提高了系统的精确性和可靠性。 关键词:火灾报警器离子感烟探测器 AT89C51单片机 DS18B20 Fire Alarm Abstract:For many years, fire was people encountered the main disasters, had to human civilization caused major damage. Many famous buildings mostly destroyed in the fire. A major safety accident caused by a fire can be found everywhere, so human beings have never stopped studying it. This paper introduces a kind of fire alarm system based on single chip microcomputer, which is suitable for many kinds of public places. The system takes the AT89C51 as the main controller, and the DS18B20 temperature sensor is a temperature sensor, the ion sensor is a sensor, and the signal can be converted into a detectable signal. Then the sensor output of the electrical signal into the A/D conversion circuit, complete the smoke sensor and temperature sensor output analog signal to digital signal conversion, and then by the microcontroller to determine whether the scene of fire. If a fire occurs, the system will drive the buzzer and

基于多传感器数据融合的火灾预警系统

基于多传感器数据融合的火灾预警系统 赵 英,陈淑娟 (北京化工大学,北京 100029) 摘 要:为避免火灾造成的严重损失,实现火灾早期报警,本系统通过对火灾发生过程和产物的研究比较,采用多种传感器对火灾发生初期火灾特征较明显的几个参数进行监测,并实时反馈回采集的数据。系统利用D S 证据理论对多传感器数据进行融合分析,实现对同一目标的判断;本系统通过利用D S 证据理论对多传感器数据融合的方法,不仅弥补了采用单一传感器的不足,而且很大程度上降低系统判断结果的不确定性,提高了系统预警的准确性和可靠性。 关键词:D S 证据理论;多传感器;数据融合;火灾预警 中图分类号:T N919 34;T P212.9 文献标识码:A 文章编号:1004 373X(2010)24 0173 03 Fire Early Alarm System Based on Mu lti sensor Data Fusion ZH A O Y ing,CH EN Shu juan (Beijing U niversity of Chem i cal Technolog y,Beiji ng 100029,China) Abstract :Fire early alarm system is used to prev ent damages caused by fire.T he system uses many kinds o f a ppro pr iate sensor s t o monito r several par ameters which have the o bv ious fire characterist ic accor ding to the research o n fire process,and to feedback the data r eal timely.T he sy stem realizes the multi sensor data fusion using the D S evidence theo ry to determine the tar get.T he method no t only makes up insufficiency of sing le senso r,but also reduces the uncertainty of judg ment result and enhances the accur acy and r eliability of the fir e ea rly ala rm system. Keywords :Dempster Shafter evidence theor y;multi senso r;data fusio n;fir e ear ly alar m 收稿日期:2010 07 17 火灾探测是关系人民生命财产安全的重大课题。随着火灾探测技术的不断发展,人们对火灾的认识也越来越深入,不断涌现出新的探测手段。然而现有的大多数火灾探测器只能在火灾发生到难以控制的形势下才发出报警信号[1] 。而那些由于长期运行导致设备过载、过热、短路产生火灾的场所,如计算机机房、精密仪器实验中心、网络数据中心等,需要对火灾进行严格控制,确保在火灾发生初期就能及时发现火情并进行扑灭,否则造成的损失燃烧物都很少,因此如何能在火灾处于萌芽状态时,准确实现火灾早期探测,避免严重损失是目前亟待解决的一个重大问题。火灾的早期探测难题主要集中在探测对象难以选择、探测方法单一及准确预警概率低[2] 。本系统针对这些问题,在对火灾发生的过程和产物作了详细了解以后,选择适当的传感器对具有明显火灾特征的几个参数进行监测,再利用D S 证据理论对所有监测数据进行融合处理得到更为准确的判定结果。 1 火灾探测对象的选定 在火灾探测过程中,可以利用的火灾信息很多[3 4]:(1)固态高温产物:来源于可燃物中的杂质,以及高温状态下可燃物热裂解所形成的物质。 (2)燃烧音:燃烧过程中产生的高温,加热周围空气,使之膨胀,产生一种频率仅在数赫兹左右的压力声波,即是燃烧音。 (3)火焰光谱:主要由炽热微粒的光谱辐射和燃烧 气体的特征辐射所构成。 (4)气态燃烧产物:气态燃烧产物的主要成分为H 2O 、CO 、CO 2、H 2和O 2,由于环境中湿度的影响,通常不把H 2O 作为火灾探测参数。 由于前三点火灾信息都是在火灾已经发生很严重的情况下才产生的,且以火焰光谱进行火灾探测,虽然可以有效避免环境中大部分干扰因素的影响,但为了进一步消除相关干扰因素的影响,还需要利用火焰的闪烁特征。然而,CO 和CO 2在空气中的含量较低,正常大气环境中CO 含量在10ppm 以下,CO 2含量大约为360ppm 。从表1中可以看到,绝大多数试验火的CO 含量均在20ppm 以上。根据火灾特性,在火灾初期阴燃时,CO 含量更是达到最高。由图1[5]可知,各种不同材质在燃烧时,CO 2含量也在不断增加,且在初始成长期间,曲线斜率的变化范围是2.5~6.5ppm/s 。因此,将气体作为早期报警探测对象具有明显优势[3],针对以上2种气体进行监测,将会在很大程度上反映出环境中有无燃烧现象的产生。本系统将CO 的浓度、CO 2的浓度变化率、环境温度三者作为探测火灾的特征参量。 现代电子技术 2010年第24期总第335期 新型元器件

火灾报警系统的设计毕业设计

本 科毕业设计 (自然科学) 题 目:火灾报警系统的设计(偏硬) Hebei Normal University of Science & Technology 专业:电气工程及其自动化 学号:93110070121

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

独创声明 本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文),是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本设计(论文)不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 二〇一〇年九月二十日 毕业设计(论文)使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版,同意学校保存学位论文的印刷本和电子版,或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计(论文);同意学校在不以营利为目的的前提下,建立目录检索与阅览服务系统,公布设计(论文)的部分或全部内容,允许他人依法合理使用。 (保密论文在解密后遵守此规定) 作者签名: 二〇一〇年九月二十日

火灾报警器的设计

唐山师范学院本科毕业论文 题目:火灾报警器的设计 学生:22222 指导老师:姜丽飞讲师 年级:08级 专业:电子信息科学与技术 系别:物理系 唐山师范学院物理系 2012年5 月

郑重声明 本人的毕业论文(设计)是在指导教师姜丽飞的指导下独立撰写完成的。如有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权的行为,本人愿意承担由此产生的各种后果,直至法律责任,并愿意通过网络接受公众的监督。特此郑重声明。 毕业论文(设计)作者(签名): 2012年月日

目录 火灾报警器的设计 (1) 摘要 (1) 1.序言 (1) 2.硬件设计 (1) 2.1 DS18B20温度传感器 (2) 2.1.1 DS18B20的特性 (2) 2.1.2 DS18B20内部结构及DS18B20的管脚排列 (2) 2.1.3 DS18B20使用注意事项 (2) 2.2.MQ-2烟雾传感器 (3) 2.2.1 MQ-2的特性 (3) 2.2.2 MQ-2的结构 (3) 2.2.3 MQ-2的原理图 (4) 2.3有线通信 (5) 2.4.比较器LM339 (6) 2.4.1电压比较器LM339简介 (6) 2.4.2应用范围 (6) 2.4.3引脚配置 (6) 2.4.4 LM339的特点和一些参数 (7) 3.软件设计 (7) 3.1程序流程图 (7) 参考文献 (12) 致谢 (13) 外文页 (14) 附录: (15)

火灾报警器的设计 宁波 摘要随着现代家庭用火、用电量的增加,家庭火灾发生的频率越来越高,从而导致生命财产的重大损失。火灾自动报警系统是为了早期发现通报火灾,并及时采取有效措施,控制和扑灭火灾而设置在建筑物中或其它场所的一种自动消防设施,是人们同火灾作斗争的有力工具。报警系统主要是通过传感器自动检测,产生报警信号,从现场发出报警信号或通过专门电缆近距离报警,从而引起人们的警觉。本设计实现了火灾报警器的小型化和智能化,使仪器具有结构简单、性能稳定、体积小、成本低等优点,具有一定的实用价值。 关键词温度传感器烟雾传感器电压比较器串口通信 1.序言 本设计具有一定的实用价值。本设计实现了仪器的小型化,和智能化。使仪器具有结构简单、性能稳定、体积小、成本低等优点。具有一定的使用价值。火灾自动报警系统是由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置以及具有其它辅助功能的装置组成火灾报警系统按钮的火灾报警系统。它能够在火灾初期,将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理量,通过感温、感烟和感光等火灾探测器变成电信号,传输到火灾报警控制器,并同时显示出火灾发生的部位,记录火灾发生的时间。 2.硬件设计 原理如图1: 图1

MC14468设计的家用火灾自动探测报警器

一、结构特点及工作原理: 烟雾检测器MC14467—1和MC14468是美国摩托罗拉(MOTOROLA)公司生产的离子感烟探测报警专用芯片,为大规模CMOS电路构造。它只需外接一个离子源和用于安装离子源的离子室及少量的外部元件,即完成烟雾探测、报警的功能。当探测到烟雾时,它能通过外接的压电式换能器和内部的驱动电路发出报警声。它主要具有以下一些特点: ①内置高输入阻抗的场效应管和比较器 ②内含压电式蜂呜器的驱动电路,可以直接驱动蜂呜器; ③探测信号输入端具有保护二极管; ④电池欠压报警,电池电压报警点可通过外接电阻设置; ⑤探测阀值即灵敏度可通过电阻进行设置; ⑥具有电池极性反接保护功能(仅MC14467—1具有); ⑦MC14468还具有一个I/O脚,允许40个报警单元相互连接在一起,组成一个多点报警区域系统。 MC14467—1和MC14468为双列直插式(DIP)16脚封装,其引脚如图一所示。由图可看出它具有具有直接同离子室中的各极相连的引脚和发光二极管驱动输出脚等。MC14467—1和MC14468的内部结构框图如图二所示。内含有振荡器、定时器、锁存器、报警控制逻辑电路和高输入阻抗的比较器、电阻网络等。没有检测到烟雾时,MC14467—1和MC14468的内部振荡器振荡周期为1.67S。每个1.67S周期内,内部的电源都提供给整个芯片工作。除了LED闪亮、电池欠压告警和有烟雾报警期间,它都不停地检测有无烟雾,每24个周期检测一次电池电压是否正常,它是通过与比较器中的一个齐纳稳压二极管相比较而得出,因为整个探测装置对功耗的要示比较高,所以经12脚接的振荡电容应该选低泄漏的电容,以提高电池使用寿命。 当MC14467—1或MC14468一旦检测到有烟雾时,振荡器的振荡周期变为40MS,压电蜂鸣器振荡驱动电路启动,启动使能输出为维持高电平160MS后,停止80MS。在停止期间,继续检测烟雾的变化,这时如果没有检测到烟雾,则禁止蜂鸣器振荡电路振荡,将不发出报警声。在烟雾报警过程中,将禁止电池欠压报警,同时LED 发光二极管指示灯闪亮,频率约为1Hz。

火灾报警器温度传感器

? 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

火灾报警系统的设计毕业设计

毕业论文声明 本人郑重声明: 1.此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外,本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2.本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定,同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版,允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3.若在大学学院毕业论文审查小组复审中,发现本文有抄袭,一切后果均由本人承担,与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文,是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外,不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体,均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者(签名): 年月

关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料(包括图纸、实 验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等),知识产权归 属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存,使用毕业论文的规定。同 意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版,允许论 文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索,可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如 果发表相关成果,一定征得指导教师同意,且第一署名单位为大学。本人 毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,第一署名 单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规 定,同意如下各项内容: 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本;学校有权保存学位 论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保 存或汇编本学位论文;学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或 者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论 文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全 文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复 制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 专业:电气工程及其自动化 学号:93110070121

课程设计报告(火灾报警器)

电子科技大学 课程设计报告 学生姓名:李星村学号:2013040203027 指导教师:张雅丽 一、课程名称:模拟电路基础 二、课程设计名称:火灾报警器电路 三、课程设计目的: 1.了解火灾报警器基本工作原理 2.理解火灾报警器电路 3.学习运用Multisim仿真软件对电路进行仿真 四、课程设计内容: 计算火灾报警器电路个原件参数并用Multisim进行电路仿真,观察报警器工作情况。 五、课程设计步骤: 1. 查看资料书籍了解火灾报警器工作原理:正常情况下,即无火情时,两个温度传感器产生的电压相等,即u11=u12,发光二极管不亮,蜂鸣器不响;有火情时,u11不等于u12,即产生电压差,使得发光二极管发亮,蜂鸣器鸣叫报警。故可用函数发生器产生0V信号表示正常情况,用有幅度的信号代表火灾发生时两输入端产生的电压差。 2.设计出总体框图以及电路图总体图

3.设计各个部分电路具体参数: 选取R1=200Ω,R2=400Ω,从而,通过一级运放后的输出电压U1=R2·(UI1-UI2)/R1 第二级运放有门限电压UT=VCC·R4/(R3+R4)可以选R3=100Ω,R4=200Ω,从而UT=4V。当U1'>UT时,UOH=UZ。 发光二极管UD=2.5V,ID≦20mA。由ID=(UOH-UD)/R5,可以得出R5=1.2KΩ。 三极管的基极电流IB=(UOH-UBE)/R6,UBD=0.7V,IB约为几毫安,因此R6可以选1.8KΩ。 蜂鸣器电流即集电极电流IC=βIB 电源为直流电源,加在运放上的为12V,具体位置参看电路图。 4.对电路进行初步测试并进行修改调试:在进行初步调试是发现LED两端电压过大,在实际情况中很容易烧坏二极管,故采用在其两端接入稳压二极管,是发光二极管正常工作。最 终得到实际电路如图.

基于单片机智能火灾报警系统毕业设计

基于单片机的智能火灾报警系统 前言 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。 1 基于单片机的智能火灾报警系统介绍 1.1 选题背景及意义 火灾是可燃物在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害,是威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。火,在给人类带来文明进步、光明和温暖的同时也在其失去控制之时给人类造成了巨大的灾难。据统计,我国70年代火灾平均损失不到2.5亿元,80年代火灾平均损失接近3.2亿元。进入90年代,特别是1993年以来,火灾造成的直接损失上升到年均十几亿元,年均死亡2000多人。 严峻的事实证明,随着社会和经济的发展,社会财富日益增加,火灾给人类、社会和自然造成的危害范围不断扩大,它不仅毁坏物质财产,造成社会秩序的混乱,还直接威胁生命安全,给人们的心灵造成极大的伤害。残酷的现实让人们逐渐认识到监控预警和消防工作的重要性,良好的监控系统和及时的报警机制可以大大降低人员的上网,为社会减少不必要的损失。 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,在我们生活的四周到处潜伏着火灾隐患。智能化火灾报警系统已并非传统意义上的简单的报警设备,而是融入了计算机技术、电子技术、自动控制技术、传感器的应用等各领域知识。伴随着科学技术的不断进步,火灾报警系统必将得到更快的发展。 1.2设计要求

火灾自动报警系统毕业设计开题报告

学号 天津城建大学 毕业设计开题报告 火灾自动报警与消防控制系统 学生姓名 专业名称 电气工程及其自动化 指导教师 控制与机械工程学院 2014 年4 月18日 毕业设计开题报告 题目名称:火灾自动报警与消防控制系统 1.课题背景(所选课题的来源、开发目的和意义,国内外现状) 本课题来源于智能家居中的消防与安防系统,消防与安防是智能家居的重要组成部分,消防部分承担着火灾发生时自动报警并开启消防喷头、语音报警、疏散引导等功能,安防部分承担着家庭防盗、室内外环境危害检测及报警等功能。 开发目的:能够及时监测到环境中有无火灾,火灾一旦发生将实现声光报警,并自动打电话给户主提示家中有火灾隐患,同时打开消防设施等采取有效措施控制火情的发展,将火灾消灭在萌芽状态,以确保人身财产安全,最大限度地减少损失。安防部分为当有人从窗户进入时发短信给户主并自动报警,室内有害气体超标检测及燃气泄露报警。 意义: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,在我们生活的四周到处潜伏着火灾隐患。智能化火灾报警系统已并非传统意义上的简单的报警设备,而是融入了计算机技术、电子技术、自动控制技术、传感器的应用等各领域知识。伴随着科学技术的不断进步,火灾报警系统必将得到更快的发展。 国内外现状:随着社会的进步以及人们生活水平的提高,人们对于家居环境的要求也不再只是简单的物质空间,更为关注的是一个高度安全、舒适以及美观方便的居住环境,也即是当下最为热门的智能家居。由于智能家居系统还缺乏统一明确的国际标准,许多公司开发出的

产品都是基于自己组建的网络和信息交换协议,很多产品是针对特定的组网环境开发的,部分核心技术没有对外公布,技术复杂,直接导致了使用范围的局限性。再者,缺乏对应的第三方产品,各个接入设备之间不能兼容,互操作性差,不利于产品的扩充,因而进一步局限了产品的发展。再加上,有的系统成本过高,严重影响了产品的普及。因此设计一个符合国家国情和规范的集远程控制和本地控制为一体的智能家居控制系统是非常具有现实意义的,且势在必行。 开发设计的基本内容及预期设计效果 目标:通过HT66FU50单片机为核心,可以实现火灾现场声光报警、电话报警,安防报警等功能。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。 内容:对该检测系统与报警系统进行整体功能分析,分模块来实现其各个部分的功能,对其所选择的主要芯片作简单介绍,动手制作产品,包括硬件电路的设计,PCB的制作,手工焊接与调试,软件程序的编写,硬件与软件的联合调试。 预期设计效果:烟感器能够24小时监测环境中有无烟雾气体,一旦监测到烟雾将发出声光报警,并自动打电话给主人提示家中有火灾隐患,同时打开消防设施,当有人从窗户进入时发短信给户主并自动报警,室内有害气体超标检测及燃气泄露报警。 3.开发设计方案(拟采用的设计思想、设计方案及开发工具介绍) 设计思路和设计方案:本次毕业设计将选用HT66FU50的单片机做为主控芯片,该芯片是一款A/D 型具有8 位高性能精简指令集的Flash 单片机。其Flash 存储器可多次编程的特性给我们提供了极大的方便。存储器方面,还包含了一个RAM 数据存储器和一个可用于存储序号、校准数据等非易失性数据的EEPROM 存储器。本单片机有一个全双工的异步串行口,8路AD转换,PWM输出,定时器,外部中断等重要功能;用TC35作为远程通信模块,此模块可通过单片机串行口发送的命令控制其给指定的手机发送短信和拨打电话。当烟感器检测到烟雾时发出电平跳变信号,单片机检测到信号后产生中断,进入中断服务子程序,将执行报警命令和拨打电话命令程序;当红外传感器检测到有人从窗户进入时输出高电平,传输到单片机I/O口,单片机产生相应的响应,现场报警的同时给远程手机发送短信提示;使用有毒气体检测传感器,可以检测到室内有害气体如甲醛、一氧化碳、甲烷等的含量,并做出上限报警,利用单片机和TC35模块进行远程通知。 开发工具:采用Protel DXP2004进行硬件电路原理图设计和PCB的制作,HT-IDE3000进行软件程序的开发,并与HOPE3000forEIC300联合仿真器在线仿真和程序烧写。 设计进度安排 2014.4.1——2014.4.5:查找资料、搜集相关素材 2014.4.5——2014.4.10:完成需求分析 2014.4.10——2014.4.15:完成概要设计 2014.4.15——2014.4.20:完成硬件电路设计 2014.4.20——2014.4.25:硬件电路的制作、模块测试与连接 2014.4.25——2014.5.20:程序的编写与调试 2014.5.20——2014.6.1:整理资料、撰写毕业论文 参考文献 [1] 王钊.智能型火灾报警系统的设计与研究:西安理工大学,2009. [2] 孙健. 基于ARM7的电气火灾自动报警控制器研制:浙江大学,2007. [3] 雍静,李北海,杨岳.建筑智能化技术〔M〕.北京:科学出版社,2008. [4] 王忠民, 郝静, 张瑜.基于单片机的语音数字联网火灾报警器设计.西安邮电学院. [5] S.M.Lo,C.M.Zhao,M.Liu,A .Coping. A simulation model for studying the implementation

火灾报警器的设计与安装

3.3.1 火灾报警控制器的设计与安装 火灾报警控制装置的分类,大多按其用将报警控制装置分为域报警控制器和集中报警控制器两种。 一、区域报警控制器 它是由火灾探测器或手动火灾报警按钮以及火灾报警控制器组成。适用于较小范围的保护。 区域控制器的作用,将区域内探测器送来的火警信号转换成声光报警信号,同时输出信号给集中报警控制器。它还兼负将24V直流电提供给探头,并备有联动其它外部设备动作的触点。其功能如下: 1、供电功能。 2、火灾自动报警并记忆。发出声响和灯光,打印报警内容;接受手动或机械式探测器送来信号;时钟停走(记录首次报警时间);发火警信号给集中报警控制器。 3、消音后再声响功能。当一个回路报警后,按消音钮消音,如果这时控制器又接受其它回路的报警信号,它仍能产生声、光报警。 4、输出控制功能。具有一对以上输出控制接点,供火警时切断空调、通风设备的电源,关闭防火门或启动自动消防设施设备,阻止火灾蔓延扩大。 5、监控传输线断线功能。当探测器到区域报警控制器间的连续断路或松动,区域报警控制器立即发出区别于火

警的声、光断线故障报警信号。 6、主备电源自动监控转换功能。火灾报警控制器的主电源是交流220V市电,其直流备用电源一般为镍镉电池。当市电停电或出现故障时,能自动转换到备用直流电源。市电恢复正常后,又能自动切换到交流220V市电,此时稳压电源要给电池充电,当充好后,自动断开,以备下次使用。 当市电断电,备用直流电源电压偏低时,区域火灾报警控制器能及时发出备用电源欠压的报警信号。 7、熔丝烧断告警功能。火灾报警控制器中任何一根熔丝(保险线)烧断时,能及时以各种形式发出故障报警信号。 8、火警优先功能。当火灾报警控制器接受到火灾报警信号时,能自动切除原先可能存在的其他故障告警信号,只报火警以免引起混淆。只有当火情排除,人工将区域报警控制器复位时,若故障仍然存在,才再次发出故障报警信号。 9、手动检查功能。由于自动火灾报警系统对火警和各类故障均进行自动监控,而且平时该系统处于监视状态,在无火警、无故障时,使用人员无法知道这些自动监控功能是否完好。所以,在火灾报警控制器上都设置了手动检查试验装置,可供随时或定期检查系统各部分的电路和元、器件是否完好无损,系统各种自动监控功能是否正常,以保证火灾自动报警系统处于正常工作状态。手动检查试验后,设备

火灾自动报警系统设计毕业设计论文

摘要 本论文是针对龙华里和顺园旧楼改造的火灾自动报警系统设计,对高层建筑的火灾报警及联动控制系统的一些学习心得。 随着我国经济建设的迅速发展,人民生活水平不断提高,城市用地日益紧张,促使建筑物正朝着高层化、密集化方向发展。高层建筑的特点决定其火灾的危险性和高层建筑的火灾自动报警系统的重要性,一套完整的火灾自动报警系统是高层建筑发生火灾时人们生命财产的有利保障,是能否快速准确地发现火情,把火灾扑灭在萌芽状态的关键所在。文章通过消防设计,论述了火灾自动报警及消防联动系统。除了这一大系统中所包括的编码感温探测器、编码感烟探测器、火灾紧急报警电话、地址式报警按钮、报警指示灯、手动报警按钮等外,水流指示器、带监视信号的检修阀、防火卷帘门等。 关键词:火灾自动报警;联动控制;火灾探测器;高层建筑

ABSTRACT This thesis is just for the Automatic Fire Alarming System of The Building of rebuild of Long hua li he shun yuan. Along with the quick economic development of our country and continuous increasing of the people’s life level, the city is increasingly nervous with the ground, urging the buildings just develop in the direction of high and density. The architectural characteristics of high buildings decides the risk of fire and the importance of the automatic fire alarming system. A set of integrity automatic fire alarming system is the beneficial guarantee of the people’s life and property when a high building fire occurs and it’s the key of if people can discover the fire quickly and accurately to put it out at the embryotic place of the appearance of fire. The project design for fire protection that mainly was consisted autoalarm of fire and fire control link the system. Add to designing the code temperature sensing detector that includes in these two major systems, the sense cigarette detector of the code , urgent alarm call of fire , address type alarm button , warning indicator lamp , manual alarm button , for instance: Rivers indicator,overhaul valve of monitoring signal, fire prevention rolling screen door etc. Keywords : Automatic fire alarming system; detection devices of automatic fire alarming system; risk; high buildings

火灾报警系统设计

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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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