本科学生毕业设计
基于多传感器的智能火灾报警系统设计
系部名称：
专业班级：
学生姓名：
指导教师：
职称：讲师
黑龙江工程学院
二○一二年六月
The Graduation Design for Bachelor's Degree Design of Intelligence Automatic Fire Alarm Based on Multisenor
Candidate：
Specialty：
Class：
Supervisor：
Heilongjiang Institute of Technology
2012-06·Harbin
摘要
基于单片机技术和多传感器技术开发设计了一套火灾自动报警系统。本设计内容包括软件系统和硬件系统。系统的软件部分包括主程序、按键、温度气体浓度采集、和数码管显示子程序；硬件包括四个部分：单片机最小系统、温度气体浓度检测电路、显示电路和报警电路。选用最常用的AT89S52单片机作为控制处理器，对所采集的数据进行处理；采用DS18B20数字温度传感器将温度信号直接转换成数字信号，传递给单片机；选用MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器实现烟雾浓度的检测；MQ-2型半导体烟雾传感器电路简单，成本低，同时可设置温度报警值，实现声光报警。CPS3641BR数码管具有灵敏度高、响应快、抗干扰能力强等优点，而且价格低廉，使用寿命长。该火灾自动报警系统结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉，具有一定的实用价值。
关键词：单片机；温度传感器；烟雾传感器；火灾自动报警；结构简单
ABSTRACT
We development and design a set of automatic fire alarmsystem based on microcontroller technology and sensor technology. This design contain software system and hardware system. The software include main program, key,collecting of temperature gas concentration,subroutine of LED display. Hardware system include microcontroller unit system,detection circuitry of temperature gas concentration,displaying circuits and alarming circuits. This system chose AT89S52 as the control processor and handle with collecting dates. This system chose digital temeperaturesensorDS18B20 to transformtemperaturesignal to digital signal and convey it to microcontroller unit. This system chose semiconductor flammable gas sensitive componentssensorMQ-2 realize the testing of the density of fog. The circuits of semiconductor smoke sensorMQ-2 are simple andlow cost. At the same time it can set panic value and realizeaudible and visual alarm.Nixie tubeCPS3641BR has the merit of high sensitivity,fast response,anti-interference capability. And the price is chip, the lifetime is long. This automatic fire alarmsystem has a lot of merits such as, simple structure,stable performance,convenient to use, low cost, having practical value and so on.
Keywords:Microcontroller Unit; Temperature sensor; Smoke sensor; Automatic fire alarmingsystem; Simple structure
目录
摘要 ............................................................................................................................. I I Abstract..................................................................................................................... III 第1章引言 . (1)
1.1智能火灾报警器设计的目的和意义 (1)
1.2 智能火灾报警器的国内外发展情况 (3)
1.3 本设计主要研究的内容 (3)
第2章多传感器的智能火灾报警系统总体方案设计 (5)
2.1系统的基本方案 (5)
2.2 主控芯片的选择 (5)
2.3 传感器的选择 (6)
2.4 A/D转换器芯片选择的论证 (6)
2.5 显示电路的选择论证 (7)
2.6 整体方案 (8)
2.7 本章小结 (8)
第3章多传感器的智能火灾报警系统的硬件设计 (9)
3.1 AT89S52单片机简介 (9)
3.1.1 AT89S52单片机的封装及其引脚功能说明 (9)
3.2 晶振电路和复位电路 (10)
3.3温度采集电路 (11)
3.3.1 DS18B20的介绍 (11)
3.3.2 温度传感器DS18B20的主要特点 (12)
3.3.3 温度传感器DS18B20的引脚图和封装及引脚功能说明 (12)
3.3.4 DS18B20供电方式 (13)
3.4 气体浓度采集电路 (13)
3.4.1 MQ-2传感器介绍 (14)
3.4.2 MQ-2传感器的特性及主要技术指标 (14)
3.4.3 气体采集模块 (15)
3.5 ADC0832转换器 (15)
3.5.1 ADC0832转换器介绍 (15)
3.5.2 AD0832转换器各引脚功能 (15)
3.6 报警电路设计 (16)
3.6.1 蜂鸣器 (16)
3.6.2 LED指示灯 (16)
3.7 数码管显示电路设计 (16)
3.7.1 显示器的工作原理 (17)
3.8按键控制电路设计 (17)
3.9本章小结 (18)
第4章软件系统设计 (18)
4.1 主程序流程图 (18)
4.2 串行通讯的实现 (19)
4.2.1 串行口控制寄存器SCON的设置 (19)
4.2.2 定时器的初始化设置 (20)
4.2.3 波特率计算 (21)
4.3 主程序初始化流程图 (22)
4.4 滤波子程序 (22)
4.5 单片机处理子程序 (23)
4.6 按键处理子程序 (24)
4.7 本章小结 (25)
结束语 (26)
参考文献 (28)
致谢 (30)
附录A (31)
附录B (32)
第1章引言
1.1智能火灾报警器设计的目的和意义
火灾，是指在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。火，给人类带来文明进步、光明和温暖。但是，失去控制的火，就会给人类造成巨大的灾难。对于火灾，在我国古代，人们就总结出“防为上，救次之，戒为下”的经验。随着社会的不断发展，在社会财富日益增多的同时，导致发生火灾的危险性也在增多，火灾的危害性也越来越大。据统计，我国70年代火灾年平均损失不到2.5 亿元，80 年代火灾年平均损失不到3.2亿元。进入90年代，特别是1993年以来，火灾造成的直接财产损失上升到年均十几亿元，年均死亡2000多人。
实践证明，随着社会和经济的发展，消防工作的重要性就越来越突出。由此，火灾报警器在消防工作就的作用也尤为突出了。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。但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，需要设置一种单一或区域联网、廉价实用的火灾自动探测报警装置，因此，研制一种结构简单、价格低廉的语音数字联网火灾报警器是非常必要的。
火灾自动报警系统，一般由火灾探测器、区域报警器和集中报警器组成；也可以根据工程的要求同各种灭火设施和通讯装置联动，以形成中心控制系统。即由自动报警、自动灭火、安全疏散诱导、系统过程显示、消防档案管理等组成一个完整的消防控制系统。火灾探测器是探测火灾的仪器，由于在火灾发生的阶段，将伴随产生烟雾、高温格火光。这些烟、热和光可以通过探测器转变为电信号报警或使自动灭火系统启动，及时扑灭火灾。区域报警器能将所在楼层之探测器发出的信号转换为声光报警，并在屏幕上显示出火灾的房间号；同时还能监视若干楼层的集中报警器（如果监视整个大楼的则设于消防控制中心）输出信号或控制自动灭火系统。集中报警是将接收到的信号以声光方式显示出来，其屏幕上也具体显示出着火的楼层和房间号，机上停走的时钟记录下首次报警时间性，利用本机专用电话，还可迅速发出指示和向消防队报警。此外，也可以控制有关的灭火系统或将火灾信号传输给消防控制室。
本设计是基于多传感器的智能火灾报警系统，能够在火灾初期，将燃烧的烟雾、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，出现异常情况能够进行报警，起到早期发现火灾和通报火灾的作用。
1.2 智能火灾报警器的国内外发展情况
许多年前，中国的消防报警产品刚刚起步，无论产品技术含量、产品系列完整性、使用性，还是社会影响程度都是相当低的。国外的产品和品牌一统天下，占领中国的大部分市场。由于中国的建设正在飞速发展，市场大的惊人，难道这由中国发展带来的成果只能由外国企业来瓜分？可幸的是中国企业抓住了机遇，顶住了挑战，先是一批国家的科研院所，后是一批国营企业、民营企业，业内也吸引和凝聚一大批国内的技术和管理精英，花了好多年时间，通过几次产品更新换代，就使自己的产品紧紧跟上了国际水平，并且夺回了大部分国内市场，使得现在大多国外产品只有招架之功，这是典型的自力更生，走自己的路。当然目前而言，我们基本占据的是国内市场，对外还刚启动。中国企业正虎视眈眈，准备进军海外市场。消防报警产品是一个系列产品，包括火灾探测设备、信息传输设备、报警分析控制器、消防控制联动。是物理传感技术、自动控制、计算机技术、数据传输和管理、智能楼宇等技术的综合集成，属于高新技术。依托中国多年的基本建设的发展，这个行业也得到发展，具备了和国外知名企业抗衡的能力。在目前中国许多冠名以高新技术的行业中，中国企业大多做的是下游的制造和服务，分取极少一部分的利润，象消防报警产品那样又拥有自我知识产权，又拥有大量市场的行业其实是很少的。
在消防报警产品的技术含量上，国内产品和国外产品差距不是很大，许多指标已经超越，存在的问题是：类似于国外消防报警产品的大批量规模化的生产才刚起步，有待于积累经验和技术；也因此在产品一致性和长期稳定性上有一些差距；国内正在形成权重的大型企业和集团，这样可以带领国内的各家企业去冲击海外市场，并最终占领海外的消防报警市场。
1.3 本设计主要研究的内容
目的是研究一个由单片机控制的火灾自动报警系统，采用多种传感器，如温度传感器和烟雾传感器，对环境中的温度和烟雾浓度状况进行实时监测，能对周围环境的温度突然升高和烟雾浓度突然的提高进行报警。通过这个设计提高自己对单片机和传感器的使用能力，了解和掌握单片机、温度传感器和烟雾传感器的使用，巩固自己在大学学习的所有知识，增强自己的实际操作的能力。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及时的报警，起到早期出现火灾并及时通报相关人员和及时扑灭火灾，来减少人员及财产的损失。
本火灾智能报警系统包括很多部分：触发电路、报警电路、显示电路、转换电路、数据处理和控制电路等。触发电路由温度传感器和烟雾传感器等组成。报警电路由报
警装置蜂鸣器和光报装置LED灯。显示电路由数码管显示模块实现由温度传感器和烟雾传感器所传送过来的数据。采用单片机作为主控芯片来进行数据的处理和控制。
本设计包括软件和硬件两部分，软件部分包括主程序、温度和气体的浓度的采集、单片机处理和控制程序及数码管显示子程序；硬件包括单片机最小系统、触发电路、显示电路和报警电路。
第2章多传感器的智能火灾报警系统总体方案设计
2.1系统的基本方案
根据设计的要求系统硬件部分可分为单片机控制和处理部分、传感器部分、显示电路和报警电路。为实现各模块的功能，分别做了几种不同的方案设计并进行论证。
2.2 主控芯片的选择
方案一：AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(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，主要特点如下：
1、4k Bytes Flash片内程序存储器；
2、128 bytes的随机存取数据存储器（RAM）；
3、32个外部双向输入/输出（I/O）口；
4、5个中断优先级、2层中断嵌套中断；
5、6个中断源；
6、2个16位可编程定时器/计数器；
7、2个全双工串行通信口；
8、看门狗（WDT）电路；
9、片内振荡器和时钟电路；
10、与MCS-51兼容；
11、全静态工作：0Hz-33MHz；
12、三级程序存储器保密锁定；
13、可编程串行通道；
14、低功耗的闲置和掉电模式。
方案二：AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8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、有效地解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，3个16位定时器/计数器，8个中断向量源，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，
AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止，主要特点如下：
1、8位字长CPU；
2、振荡器和时钟电路，全静态操作：0-33MHz；
3、8KB系统内可编程Flash存储器；
4、4个I/O端口共32线；
5、3个16位定时/计数器；
6、全双工串行口通道；
7、ISP端口；
8、定时监视器；
9、双数据指针；
10、20多个特殊功能寄存器；
11、电源下降标志。
通过比较AT89S51和AT89S52本质上没有太大的区别，只不过AT89S52是AT89S51增强型，成本差不多，电源下降有明显的标志，所以选择AT89S52作为本设计的主控芯片。
2.3 传感器的选择
本设计主要使用两样传感器：温度传感器和烟雾传感器。
1、温度传感器选择DS18B20是最好的方案，它直接能把收集到的温度信号直接转化成单片机识别的数字信号，不需要增加外围电路，直接可以和单片机进行相连接。结构简单，使用起来方便，所以它是最好的选择。
2、烟雾传感器选择MQ-2烟雾传感器是最好的方案，它具有信号输出指示，双路信号的输出，对液化气，天然气，城市煤气有较好的灵敏度。具有长期的使用寿命和可靠的稳定度，快速的响应恢复特性，试用与家庭或工厂的气体泄漏监测装置。综合以上的优点所以选择MQ-2是最好的选择。
2.4A/D转换器芯片选择的论证
A/D转换器的作用是把模拟量转换成数字量，以便于计算机进行处理。随着超大规模集成电路技术的飞速发展，A/D转换的新设计思想和制造技术层出不穷。并为满足各种不同的检测及控制任务的需要，大量结构的不同、性能各异的A/D转换芯片应运而生。尽管A/D转换器的种类繁多，但目前广泛应用在单片机应用系统中的有以下几种类型：逐次比较型转换器、双积分型转换器、∑-△式转换器。
方案一：ADC0809转换器
ADC0809采用逐次比较的方法完成A/D转换，由单一的+5V电源供电。片内带有锁存功能的8路选1的模拟开关，由C、B、A的编码来决定所选的通道。ADC0809完成一次转换需100微秒左右，它可对0-5V的模拟信号进行转换，但是它在精度、速度和价格上都适中。
方案二：ADC0832转换器
ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨率可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0-5V之间。芯片的转换时间仅为32微秒，具有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性强。
通过比较ADC0832具有较快的转换时间且稳定性能强，所以选择ADC0832作转换芯片选择。
2.5 显示电路的选择论证
方案一：LED灯显示
LED按显示方式可分为静态显示和动态显示。静态显示就是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将要显示的数据送出后就不再控制LED，直到下一次显示时再传送一次新的数据。只要当前显示的数据没有变化，就无需理睬数码管显示。静态显示的数据稳定，占用CPU时间少。静态显示中，每一个显示器都要占用单独具有锁存功能的I/O口，该接口用于笔画段字形代码。这样单片机只要把显示的字型数据代码发送到接口电路，该字段就可以显示要发送的字型。要显示新的数据时，单片机再发送新的字型码。
另一种方法是动态扫描显示。动态扫描方法是用其接口电路把所有显示器的8个笔画字段（a-g和dp）同名端连接在一起，而每一个显示器的公共极各自独立接受I/O 线控制。CPU向字段输出端口输出字型码时，所有显示器接收相同的字型码，但究竟使哪一位则由I/O线决定。动态扫描用分时的方法轮流控制每个显示器的公共极，使每个显示器轮流点亮。在轮流点亮的过程中，每位显示器的点亮时间极为短暂，但由于人的视觉暂留现象及发光二级管的余辉效应，给人的印象就是一组稳定的显示数据。
方案二：LCD显示器
LCD是液晶显示器的缩写，它是一种被动式的显示器，即液晶本身并不发光，而是利用液晶经过处理后能改变光线通过方向的特性，从而达到白底黑字或者黑底白字显示的目的。液晶显示器具有功耗低、抗干扰能力强等优点，因此被广泛应用在仪器仪表和控制系统中。
通过比较LCD是具有很多优点，但是本设计中用LED灯就能实现其很好的功能，且节约成本。所以选择LED。
2.6 整体方案
根据基于多传感器的智能火灾报警系统的基本工作原理：当有火灾发生时，气体的浓度和环境中的温度会升高，温度传感器把感受的温度信号直接转化成数字信号再传送给单片机来处理和控制，烟雾传感器把感受的烟雾信号经过放大再经过A/D转换电路把模拟信号转换成数字信号发送给单片机来处理和控制。通过单片机处理过的信号与预订的门限值进行对比，如果达到门限值单片机通知报警电路进行报警。
单片机系统CPS3641BR 蜂鸣器报警
电源模块
温度传感器
烟雾传感器A/D转换
按键复位LED灯
按键报警
放大电路
图2.1 系统总体方案框图
2.7 本章小结
通过控制芯片、传感器、显示部分的对比和分析，对本设计的主要器件进行论述，最终确定了各部分所用的元器件。主控芯片选择AT89S52作为控制核心，DS18B20温度传感器和MQ-2烟雾传感器作为数据搜集电路，并用LED作为显示电路。
第3章多传感器的智能火灾报警系统的硬件设计
3.1 AT89S52单片机简介
AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(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，功能强大的微型计算机的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。
3.1.1 AT89S52单片机的封装及其引脚功能说明
vcc
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7
P2.1
P2.2
P2.3
P2.4
P2.5
P2.6
P2.7
PSEN
ALE
P1.0
P1.1
P1.2
P1.3
P1.4
P1.5
P1.6
P1.7
RST
RXD P3.0
TXD P3.1
INT0 P3.2
INT1 P3.3
T0 P3.4
T1 P3.5
WR P3.6
RD P3.7
XTAL2
XTAL1
GND
图3.1 单片机PDIP封装
VCC：电源供电电压。
GND：电源地电平。
XTAL1：当外接晶振时，接外部晶振的一个引脚。片内振荡器由一个单级反相器组成，XTAL1为反相器的输入。当外部振荡器提供时钟信号时，则由XTAL1端输入。
XTAL2：接外部晶振的另一个引脚，片内为单级反相器的输出。当由外部时钟源提供时钟信号时，则本引脚悬空。
P0口：8位并行I/O口，作为输出口时，每个管脚可带8个TTL负载。在外扩存储器时，它定义为低8位地址/数据总线。当定义为I/O口时，为准双向I/O口，需外接上拉电阻，在写入“1”后就成为高阻抗输入口。在对片内Flash编程时P0口接收字节代码，在程序校验时输出字节代码。程序校验期间应外接上拉电阻。
P1口：内接上拉电阻的8位准双向I/O口，能负担4个TTL负载。在Flash编程和校验时定义为8位地址线。
P2口：内接上拉电阻的8位准双向I/O口。能接4个TTL负载。当访问外部存储器时定义为高八位地址总线，只需八位地址线时，它将输出特殊功能寄存器中内容。
P3：内接上拉电阻的8位准双向I/O口，能负担4个TTL负载。
它的第二变异功能如下。
P3.0 RXD（串行输入口）。
P3.1 TXD（串行输出口）。
P3.2 /INT0（外部中断0）。
P3.3 /INT1（外部中断1）。
P3.4 T0（记时器0外部输入）。
P3.5 T1（记时器1外部输入）。
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）。
RST：复位信号输入端。当单片机运行时，此引脚加上持续时间大于2个机器周期（24个时钟振荡周期）的高电平时，就可以对单片机完成复位操作。RST引脚上的高电平有效。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE 脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号不会出现。
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，此时外部程序存储器地址为0000H-FFFFH，不管是否有内部程序存储器。加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此时为内部程序存储器。在FLASH编程时，此引脚用来通12V编程电源，即VPP。
3.2 晶振电路和复位电路
AT89S52单片机各个功能部件的运行都以时钟控制信号为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。所以在单片机系统设计中，振荡电路的设计是十分重要的一个环节，时
钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定。
图3.2晶体振荡电路
电路中的电容C1和C2的典型值通常采用选择为30pF左右。该电容的大小会影响振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。晶体振荡频率的范围通常是在1.2-12MHz。一般的情况下，单片机的晶体振荡为并联谐振状态，两个电容的取值应该是相同的，或者相差不大，如果相差太大，容易造成谐振的不平衡，容易造成停振或者干脆不起振。输出的信号与单片机的18、19脚相连。
复位是单片机初始化的操作，单片机重新启动时都需要进行复位，使得CPU处于准备开始的状态，并且从这个状态开始工作。AT89S52单片机的复位是由外部的复位电路实现的。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。按键手动复位有电平和脉冲两种方式。本设计采用按键手动复位的电平复位电路。
当AT89S52单片机的复位引脚RST出现两个机器周期以上的高电平时，单片机执行复位操作。
图3.3 复位电路
3.3温度采集电路
3.3.1 DS18B20的介绍
本设计采用的温度传感器是美国DALLAS公司生产的DS18B20 传感器，它与其他传统的温度传感器不同，DS18B20可以把采集到的温度直接转化成串行数字信号，直接提供给单片机进行处理，它具有耐磨耐碰，体积小，低功耗，高性能，抗干扰能力强，使用方便，适用于各种狭小空间设备数字的测温和控制领域。
通过编程，温度传感器DS18B20可以实现9-12位的温度读数。信息经过单个引
脚送入温度传感器DS18B20或从温度传感器DS18B20的一个引脚送出，因此从单片机到DS18B20仅仅需要连接一个引脚。本身有电源可以支持读、写和执行温度变化所需要的电源，而不需要外接的电源。
每片DS18B20在出厂时都设有唯一的产品序列号，此序列号存放在它的内部ROM 中，微处理器通过简单的协议就能识别这些序列号，因此多个DS18B20可以挂接于同一条单线总线上，这允许在许多不同的地方放置温度传感器，特别适合于构成多点温度测控系统。
3.3.2温度传感器DS18B20的主要特点
1：采用单线技术，与单片机通信只需要一个引脚；
2：通过识别芯片各自唯一的产品序列号从而实现单线多挂接，简化了分布式温度检测的应用；
3：实际应用中不需要外部任何器件即可实现测温；
4：可通过数据线供电，电压范围为3—5.5V ；
5：不需要备份电源；
6：测量范围为-55—+125℃，在-10—85℃范围内误差为±0.5℃；
7：数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择，可配置实现9～12位的温度读数；
8：将12位的温度值转换为数字量所需要的时间不超过750MS ；
9：用户定义的，非易失性的温度告警设置，用户可自行设定告警的上下限温度；
10：告警寻找命令可以识别和寻址那些温度超出预设告警界限的器件。
3.3.3温度传感器DS18B20的引脚图和封装及引脚功能说明
DS18B20温度传感器封装及引脚图分别为： DALLAS18B20123
123GND
VDD NC
NC NC NC NC
VDD DQ GND 12345678 图3.4(a) DS18B20
封装图3.4(b) DS18B20引脚图
NC ：空引脚，悬空，不使用。
VDD ：可选电源脚，电压范围为3到5.5V 。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地。
DQ ：数据输入/输出脚。漏极开路，常态下高电平。
GND:接地。
3.3.4 DS18B20供电方式
DS18B20有两种供电方式：寄生电源和外部电源。
寄生电源简单说起来是器件从单线数据线中“窃取”电源，在信号线为高电平的时间周期内，把能量存储在内部的电容器中，在单信号线为低电平的时间内断开此电源，直到信号线变为高电平重新接上寄生（电容）电源为止。寄生电源有两个优点：
1、可实现远程温度检测而无需本地电源；
2、有正常电源的条件下也可以读ROM 。
为了使DS18B20能完成准确的温度变换，当温度变换发生时，DQ 线上必须提供足够的功率。因为DS18B20的工作电流高达1.5mA ，4.7K 的上拉电阻将使得DQ 线没有足够的驱动能力。解决的方法是在发生温度变换时在DQ 线上提供强的上拉，比如用MOSFET 管把DQ 线直接拉到电源电压。当使用寄生电源方式时VDD 引脚必须连接到地。
DS18B20的另一种供电方式是将VDD 引脚接外部电源（3-5.5V ）。这种方法的优点是在DQ 线上不要求强的上拉。总线上的主机在温度变换期间不需要一直使DQ 线保持高电平。这就允许在变换时间内其它数据在单线上传送。而且，在单线上可以放置多个DS18B20，如果它们都使用外部电源，那么通过发起“跳过ROM”命令，接着执行“温度变换”命令就可以同时完成各自的温度变换。注意，采用外部电源这种方式时，GND 引脚不可悬空。
本设计虽然只使用了一片DS18B20，但由于不存在远程温度测量的考虑，所以为了简单起见，仍然采用外部供电的方式。 NC 1
NC 2
VDD 3
DQ 4GND
5NC 6NC 7NC 8DS18B20
VCC 4K7
R1
VCC GND
图3.5 温度采集电路 3.4 气体浓度采集电路
气体浓度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。模数转换电路把从烟雾检测电路送出的模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号之后送入单片机中进行处理。
3.4.1 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。当他处于200~300℃温度时，二氧化锡吸附了空气中的氧，从而形成氧的负离子吸附，使得半导体中的电子密度减小，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，此时就会引起表面电导率的变化。利用这一点，MQ-2型烟雾传感器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。
3.4.2 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。初期稳定时间是指再次通电工作时，气敏电阻值达到稳定时所需要的时间。一般来说，不通电时间越长初期稳定时间也就越长，不通电存放时间达到15天以上，初期稳定时间一般要五分钟以上。
MQ-2半导体烟雾传感器一般要在较高的温度（200~450℃）下工作，需要对其加热。传感器通常是用在易燃易爆环境中，但如果加热丝直接与电源相连，当加热丝短
路造成元器件局部过热或放电时，极易引发安全事故。因此必须使用传感器的生产厂家推荐的加热电压，使其工作在安全范围内，以保证操作安全。
3.4.3气体采集模块
MQ-2传感器输出信号一般比较微弱，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。本系统采用的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ADC 采集。常见的运算放大器中，S8550低电压、大电流、小信号、价格低廉、使用简单等优点，最为普通，所以本设计中的前置放大电路采用S8550作为电路的运算放大器。
信号经由S8550运算放大器放大后进入ADC0832模数转换模块，ADC0832可以将输入的模拟信号转换成数字信号，然后再将数字信号传送给单片机处理。
1K
R2
图3.6 气体浓度采集模 3.5 ADC0832转换器
3.5.1 ADC0832转换器介绍
ADC0832 为8位分辨率的A/D 转换芯片，其最高分辨可达256级，适应一般模拟量转换要求。因内部电源输入和参考电压复用，芯片的模拟电压输入应在0-5V 之间。芯片的转换时间仅为32μS ，它具有双重的数据输出，可作为数据校验，以减少数据错误，具有较快的转换速度和较强的稳定性能。芯片的独立使能输入，使多器件挂接和处理器控制变得方便可行。DI 数据输入端，可以轻松地实现功能的通道选择。
CH0
CH1
GND DI
DO CLK VCC 12345678
图3.7ADC0832封装图 3.5.2 AD0832转换器各引脚功能
/CS ：片选使能，低电平芯片使能。
CH0：模拟输入通道0，或作为IN+/- 使用。
智能建筑火灾自动报警系统设计分析郭爱娇 发表时间：2019-07-30T13:16:14.480Z 来源：《防护工程》2019年8期作者：郭爱娇 [导读] 高效自动报警系统的设计规划，进而充分发挥出其系统在降低火灾损失与管控火情蔓延方面的作用。秦皇岛尼特智能科技有限公司河北秦皇岛 摘要：伴随我国社会经济发展与人们对建筑应用安全需求的提高，当前建筑防灾警报系统与技术正不断发展革新，并相应产生智能建筑火灾报警系统。由于火灾报警系统对保证建筑结构与人身财产安全，以及快速扑灭火情的重要影响与作用，需要在自动报警系统设计工作中，依据建筑报警与火灾防范的具体需求，进行智能、高效自动报警系统的设计规划，进而充分发挥出其系统在降低火灾损失与管控火情蔓延方面的作用。 关键词：智能建筑火灾自动报警系统设计 引言 在智能建筑火灾自动报警系统设计的过程中，设计人员需要根据智能建筑的实际用途，运用科学的设计方法进行设计，进而促进智能建筑火灾自动报警系统设计工作的顺利进行。 1智能建筑火灾自动报警系统的概述 1.1 火灾自动报警系统 在人们日常的生活中，经常遇到不同的火灾，如，森林火灾、建筑火灾等，本文主要针对建筑火灾的预防进行研究，火灾报警系统是对建筑物火灾探测的主要系统。火灾自动报警系统主要是对建筑物中各个系统以及各个角落实施监控的功能，如，空调系统、防盗系统、保安系统、消防系统、监视系统、照明系统、供电系统、通风系统、给排水系统等，以及对建筑物内的电梯、电缆、地震、广播等进行相关的监控，将各个系统的数据共享，是对数据的一种分析系统，一旦发现某系统的数据出现异常，可能会引起火灾的故障，会及时报警引起工作人员的注意，并及时对问题区域进行维护和控制，对建筑物火灾的防范有着重大的作用。 1.2火灾报警器的选配 火灾报警器是建筑物火灾自动报警系统的主要结构，是通过与建筑物各个系统之间信号互通、分析判断的主要工具，有着对火灾报警的标准底线，一旦分析出有部分信号超出火灾发生的底线时，会发出相应的报警信号，同时也会触发建筑物的消防设备，做好全面的消防准备。随着我国科技的不断发展，尤其是计算机技术的提高，火灾报警器的技术研发与计算机技术有着直接的联系，也使得市场上火灾报警器多种多样，传统的开关量多线制的火灾报警系统逐渐的被替代，模拟量总线制火灾报警系统也成为建筑物火灾预防的主要力量，与之搭配的消防联动系统也得到了广泛的应用。当然，在对控制器进行选配的过程中，不能盲目的选择先进设备，要根据建筑物使用的火灾系统进行选配，同时要保证与建筑物其他控制系统通信界面的兼容性，如果选择不当可能会对其他控制系统造成干扰。主要应注意报警情况、整个系统的报警信息、联动信息显示功能等进行分析，同时还要结合火灾报警控制器的通信功能、通信界面以及消防联动设备的运行等因素进行分析，才能做好火灾报警器的选配工作。 1.3火灾自动报警系统的设计要点 火灾自动报警系统是智能建筑主要的警报系统，在设计时也要按照规范要求设计。首先，要根据建筑的面积安置相应的火灾探测器，火灾探测器不要过多但要监测的全面，以最小的投入做好全面的火灾探测，以此为目的明确智能建筑所需要的报警控制器总容量；根据智能建筑内设立的消防设备的参数，来确定与报警器之间的联动控制方式；根据火灾探测器以及联动消防设备对智能建筑的保护进行分类，而火灾报警系统应根据各个火灾类型予以相应的警报；对智能建筑的自动报警系统应分区域进行控制，避免一处出现故障导致整体出现故障，这样做的目的一旦某处的报警系统因火灾出现故障不能及时报警，也会由其他报警系统在检测到该区域报警系统失灵或故障之后发出报警信号，一方面区域报警划分非常明确，另一方面可以实现各个区域报警之间的互通，为智能建筑提供更可靠的火灾报警系统；同时还要根据各智能建筑采用的防火灭火系统的要求，来确定报警与联动之间的关系，以便智能建筑火灾报警有效的实施；最后，要将智能建筑的火灾自动报警系统与通信自动化系统、办公自动化系统、建筑设备自动化系统等之间进行详细的分析，要保证系统之间的适应性才能发挥出智能建筑火灾自动报警系统的功能。 1.4智能建筑的火灾自动报警系统的硬件选择 对于智能建筑的火灾自动报警系统来说，系统硬件的其构成的主要部分，尤其是火灾报警器，火灾报警器作为智能建筑中各个系统的链接枢纽和实时分析的重要方式，火灾报警器都具有一个指定的火灾报警标准范围，只要智能建筑中的火灾范围超出了规定的标准范围就会提示报警，并且在进行报警的同时引发整体系统中的全部消防设备，以此来避免火势的蔓延。随着我国社会经济的飞速发展，国内的科技技术也逐渐发达起来，特别是计算机领域几乎是质的飞跃，火灾报警器的研发问题基本上都可以通过计算机技术得到解决，近几年来，越来越多类型的火灾报警器被研发出来并得到了广泛的应用，原始的火灾报警器也子不断的进行改革，新型火灾报警器逐渐代替了传统的火灾报警器成为了火灾自动报警系统中不可缺少的部分。当然，与之搭配的消防联动系统也得到了广泛的应用11}。除此之外，不可以盲目的选择最新型的火灾报警器，最重要的是选择与智能建筑火灾自动控制系统相匹配的灭火报警器，并且需要注意的是要求火灾警报器必须与智能建筑中其他的系统具有兼容性，否则及时火灾报警器可以起到作用，但是同时也会对智能建筑中其他系统的应用产生一定的影响。尤其是要对火灾警报器的警报效果和智能建筑中全部系统的警报效果的匹配情况重点关注，与此同时，也必须要重点观察火灾警报器的信息通讯能力以及与相关的消防设备的相互作用，这样才可以使火灾警报器与智能建筑的匹配度达到最高。 2智能建筑中火灾自动报警系统设计的基本实施原理 2.1智能建筑中火灾自动报警系统设计中的硬件系统 一般的智能建筑中活在自动报警系统的硬件主要用于数据手机端和数据采集端l到。数据收集端主要负责智能建筑中全部系统之间的信息传递和信息接收。通过无线接收与发送模块等部分进行连接。无线接收与发送模块相当于将所有的数据传送到中央控制器中，同时把中央控制器的信息变成无线的方式进行传递。而数据采集端是将智能建筑中产生的数据进行采集。
家庭环境监测系统 ——火灾监测系统课程设计实验报告 一课程设计的目的 本次课程设计的目的有：1 锻炼学生独立进行单片机系统设计的能力，通过从硬件到软件，从模块采购到整个系统的调试这些过程，让学生能够较为真实的体会到单片机系统的研发设计过程，为今后学生进行更为复杂的系统研发打下一定的基础。2 培养学生从实际生活中发现问题并且解决问题的能力，是学生的思想不再局限于课本的理论，让学生能够真正的去现实生活中去寻找问题，并运用自己学过的知识去解决问题，开阔眼界，为将来走上工作岗位提供必要的知识。二课程设计的内容 本次课程设计目的是设计一个家庭火灾报警系统，本方案设计的消防报警和联动控制系统基于51单片机控制的，由多种火灾探测器联合进行检测报警的系统。该系统是生命财产安全的忠实卫士和智能大厦的保卫者，它可以避免由于火灾而造成的巨大经济损失，在火灾初期就可以人为地预防由于火灾造成的一些不必要的损失，使生命财产受到安全的保护。它广泛用于生命安全，紧急信号，防爆防火等各类场所。可保证该系统在未来数年内保持世界领先水平。 一套先进可靠的火灾报警系统可以有效的避免或降低由于火灾而引起的生命财产损失。同时几乎为零的误报率，运行的极其安全稳定，先进的可再生功能也可减少大厦的物业管理工作。本方案即是针对本项目的特点而设计的。 1 火灾报警系统简介 1.1火灾自动报警系统概述 火灾自动报警系统能够在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量和火焰辐射等物理量，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，并及时发出报警信号。 火灾自动报警系统的组成形式多种多样，它的发展目前可分为三个阶段 1 多线制开关量式火灾探测报警系统。这是第一代产品，目前国内极少数厂家生产外，它基本上已处于被淘汰状态。 2 总线制可寻址开关量式火灾探测报警系统。这是第二代产品，尤其式二总线制开关量式探测报警系统目前正被大量使用。
火灾自动报警及消防联动控制系统设计说明 1、系统构成： (1)火灾自动报警系统 (2)消防联动控制 (3)火灾应急广播系统 (4)消防直通对讲电话系统 (5)漏电火灾报警系统 (6)大空间智能型灭火装置集中控制系统（消防水炮控制系统） (7)智能消防应急疏散照明指示灯系统 2.系统概况： （1）本工程为一类防火建筑.火灾自动报警的保护等级按特级设置.设控制中心报警系统和消防联动控制系统。 （2）.系统组成:火灾自动报警系统；消防联动控制系统；火灾应急广播系统；消防直通电话对讲系统；漏电火灾报警系统；大空间智能型灭火装置集中控制系统（消防水炮控制系统）；智能消防应急疏散照明指示灯系统。 3.消防控制室: （1）本工程的消防控制室设置在一层西侧，负责本工程全部火灾报警及联动控制系统，设有直接通室外的出口. （2）消防控制室可联动所有与消防有关的设备。 （3）消防控制室的报警联动设备由火灾报警控制主机、联动控制台、CRT显示器、打印机、广播设备、消防直通对讲电话设备、电源设备等组成。 （4）消防控制室可接收感烟、感温、可燃气体等探测器的火灾报警信号及水流指示器、检修阀、压力报警阀、手动报警按钮、消火栓按钮以及消防水炮的动作信号。 （5）消防控制室可显示消防水池、消防水箱水位，显示消防水泵等的电源及运行情况。 4.火灾自动报警系统： （1）本工程采用消防控制室报警控制系统，火灾自动报警系统按四总线设计。 （2）探测器：柴油发电机房、厨房、车库等处设置感温探测器，直燃机房设防爆型可燃气体探测器，其他场所设置感烟探测器。 （3）探测器安装：探测器与灯具的水平净距应大于0.2m；至墙边、梁边或其他遮挡物
摘要 .................................................................................................................................... I Abstract ..................................................................................................................................... I I 第1章绪论 (1) 1.1 选题背景及意义 (1) 1.2 本文所做的工作 (1) 第2章火灾报警系统的工作原理 (3) 2.1 系统总体功能概述 (3) 2.2 火灾报警系统的类型 (3) 2.2.1 感温型火灾报警系统 (3) 2.2.2 感烟型火灾报警系统 (4) 2.2.3 感光型火灾报警系统 (4) 2.2.4 复合型火灾报警系统 (4) 2.3 火灾探测器的原理 (4) 2.4 本章小结 (5) 第3章系统硬件设计 (6) 3.1 核心芯片选择 (6) 3.1.1 芯片AT89S52 (6) 3.1.2 集成温度传感器AD590 (7) 3.1.3 气体传感器TGS-202 (8) 3.1.4 数码管驱动芯片ICM7218 (8) 3.2 单片机外围接口电路 (9) 3.3 信号处理电路 (10) 3.4 A/D转换模块 (11) 3.5 声音报警电路 (12) 3.6 数码管显示电路 (13) 3.7 状态指示灯及控制键电路 (14) 3.8 报警器故障自诊断 (15) 3.9 本章小结 (15) 第4章系统软件设计 (17) 4.1 主程序流程图 (17)
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
一、总则 1、为了合理设计火灾自动报警系统，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全，制定本规范。 2、本规范适用于工业与民用建筑内设置的火灾自动报警系统，不适用于生产和贮存火药、炸药、弹药、火工品等场所设置的火灾自动报警系统。 3、火灾自动报警系统的设计，必须遵循国家有关方针、政策，针对保护对象的特点，做到安全适用、技术先进、经济合理。 4、火灾自动报警系统的设计，除执行本规范外，尚应符合现行的有关强制性国家标准、规范的规定。 二、术语 1、报警区域Alarm Zone将火灾自动报警系统的警戒范围按防火分区或楼层划分的单元。 2、探测区域Detection Zone将报警区域按探测火灾的部位划分的单元。 3、保护面积Monitoring Area一只火灾探测器能有效探测的面积。 4、安装间距Spacing两个相邻火灾探测器中心之间的水平距离。 5、保护半径Monitoring Radius一只火灾探测器能有效探测的单向最大水平距离。 6、区域报警系统Local Alarm System由区域火灾报警控制器和火灾探测器等组成，或由火灾报警控制器和火灾探测器等组成，功能简单的火灾自动报警系统。 7、集中报警系统Remote Alarm System由集中火灾报警控制器、区域火灾报警控制器和火灾探测器组成，或由火灾报警控制器、区域显示器和火灾探测器等组成，功能较复杂的火灾自动报警系统。 8、控制中心报警系统Control Center Alarm System由消防控制室的消防控制设备、集中火灾报警控制制器、区域火灾报警控制器和火灾探测器等组成，或由消防控制室的消防控制设备、火灾报警控制器、区域显示器和火灾探测器等组成，功能复杂的火灾自动报警系统。 三、系统保护对象分级及火灾探测器设置部位 3.1 系统保护对象分级 3.1.1火灾自动报警系统的保护对象应根据其使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度等分为特级、一级和二级，并宜符合表的规定。 注：①一类建筑、二类建筑的划分，应符合现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范》GB50045的规定；工业厂房、仓库的火灾危险性分类，应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GBJ16的规定。 ②本表未列出的建筑的等级可按同类建筑的类比原则确定。 3.2 火灾探测器设置部位 3.2.1火灾探测器的设置部位应与保护对象的等级相适应。 3.2.2火灾探测器的设置应符合国家现行有关标准、规范的规定，具体部位可按本规范建议性附录D采用。 四、报警区域和探测区域的划分
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
? 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
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
火灾自动报警系统的设计及其重要性 火灾自动报警系统探测火灾隐患，肩负安全防范重任，是智能建筑中建筑设备自动化系统（CBS）的重要组成部分。智能建筑中的火灾自动报警系统设计首先必须符合GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》的要求，同时也要适应智能建筑的特点，合理选配产品，做到安全适用、技术先进、经济合理。 火灾自动报警系统一般分三种形式设计：区域火灾自动报警系统，集中火灾自动报警系统和控制中心报警系统。就智能建筑的基本特点，控制中心报警系统是最适用的方式。 智能建筑中中火灾自动报警系统的设计要点是：根据被保护对象发生火灾时燃烧的特点确定火灾类型；根据所需防护面积部位；按照火灾探测器的总数和其他报警装置（如手报）数量确定火灾报警控制器的总容量；按划分的报警区域设置区域报警控制器；根据消防设备确定联动控制方式；按防火灭火要求确定报警和联动的逻辑关系；最后还要考虑火灾自动报警系统与智能建筑“3AS”（建设设备自动化系统、通信自动化系统、办公自动化系统）的适应性。 1 火灾探测器的设计选配 火灾探测器是火灾自动报警系统对象分为感烟火灾探测器、感温火灾探测器、感光火灾烟温复合式火灾探测器以及气体火灾探测器，按其测控范围又可分为点型火灾探测器和线型火灾探测器两大类。点型火灾探测器只能对警戒范围中某一点周围的温度、烟等参数进行控制，如点型离子感、点型紫光火焰火灾探测器、点型感温火灾探测器等，线型火灾探测
器则可以对警戒范围中某一线路周围烟雾、温度进行探测，如红外光束线型火灾探测器，激光线型火灾探测器，缆式线型感温火灾探测器等.
智能建筑中应以感烟火灾探测器选用为主，个别不宜选用感烟火灾探测器的场所，应该选用感温火灾探测器。 1.2 探测区域探测器设置要点 标准规定：火灾探测区域一般以独立的房间划分探测区域内的每个房间内至少应设置一只探测器。在敞开或封闭的楼梯间、消防电梯前室、走道、坡道、管道井、闷顶、夹层等场所都应单独划分的探测区域，设置相应探测器、内部空间开阔且门口有灯光显示装置的大面积房间可划分一个的探测区域，但其最大面积不能超过1000m2。探测器的设置一般按保护面积确定，每只探测器保护面积和保护半径确定，要考虑房间高度、屋顶坡度、探测器自身灵敏度三个主要因素的影响，但在有梁的顶棚上设置探测器时必须考虑到梁突出顶棚影响 另外，在设置火灾探测器时，还要考虑智能建筑内部走道宽度、至端墙的距离、至墙壁梁边距离、空调通风口距离以及房间隔情况等的影响。 1.3 探测器总数确定 首先确定一个探测区域所需设置的探测器数量，其计算公式为： N=S÷KA 式中：N —探测器数量（只），取整数；
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
目录 1 引言.............................................. 错误!未定义书签。 2 工程概况.......................................... 错误!未定义书签。3火灾自动报警系统设计.............................. 错误!未定义书签。 火灾自动报警系统保护对象分级.................... 错误!未定义书签。 火灾自动报警系统形式的确定...................... 错误!未定义书签。 探测区域和报警区域划分.......................... 错误!未定义书签。 确定火灾探测器的种类、设置部位和数量............ 错误!未定义书签。 火灾探测器种类的选择......................... 错误!未定义书签。 火灾探测器的设置............................. 错误!未定义书签。 手动火灾报警按钮的设置.......................... 错误!未定义书签。 火灾报警控制器和监控系统的选择和系统布线以及工程应用错误!未定义书签。 消防联动控制设计................................ 错误!未定义书签。 火灾应急广播或火灾警报装置设置.................. 错误!未定义书签。4设计体会.......................................... 错误!未定义书签。参考资料............................................ 错误!未定义书签。
常州机电职业技术学院 毕业设计（论文）作者：杨可学号： 41240204 系部：电气工程系 专业：电气自动化 题目：基于PLC的智能火灾报警系统设计 指导者：余文伟 评阅者： 2015年 4 月
毕业设计（论文）中文摘要 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，我们必须将火灾消灭在萌芽状态，最大限度地减少社会财富的损失。同时为了减少外界环境的干扰，采用PLC对其进行控制，从而大大提高系统的抗干扰性。 PLC包括逻辑运算、顺序控制、时序、计数以及算术运算等程序。他用一串指令形式存放在存储器中，然后根据存储的控制内容，经过模拟、数字等输入输出部件，对生产设备与生产过程进行控制。PLC不仅容易安装，占用空间小，能源消耗小，带有诊断指示器可以帮助故障诊断，而且可以被重复使用到其他的项目中去。 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出巡检信号，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，并及时进行灭火。 关键词：火灾报警传感器 PLC
目录 第一章绪论 (1) 1.1选题背景及意义 (1) 1.2国内外发展状况 (1) 第二章火灾自动报警系统简介 (3) 2.1火灾自动报警系统概述 (3) 2.2火灾自动报警系统设计要求 (3) 2.3自动报警灭火系统的组成与主要部件 (4) 第三章PLC的概述 (6) 3.1 PLC的简介 (6) 3.2 PLC的特点 (6) 3.3 PLC的基本结构 (7) 3.4 PLC的工作原理 (7) 第四章系统的硬件设计 (8) 4.1系统分析 (8) 4.2 I/O端口 (9) 4.3 PLC外部接线 (10) 4.4 消防控制 (10) 4.5 水箱结构 (11) 4.6 PLC的选型 (11) 4.7 传感器的选择 (12) 4.7.1 温度传感器的选择 (12) 4.7.2 感烟传感器的选择 (13) 第五章系统的软件设计 (16) 5.1 程序流程 (17) 5.2 程序编制 (18) 5.3 PLC程序说明 (19) 5.3.1区域1自动报警灭火系统的启停 (19) 5.3.2区域2自动报警灭火系统的启停 (19) 5.3.3系统复位 (19) 第六章消防管理与维护 (20) 6.1消防管理制度 (20) 6.2火灾自动报警系统的每月定期检查 (20) 6.3自动喷水灭火系统的每月定期检查 (20) 结论 (22) 参考文献 (23) 致谢 (24)
摘要I Abstract ....................................................................................................................... I I 第1章绪论. (1) 1.1 选题背景及意义 (1) 1.2 本文所做的工作 (1) 第2章火灾报警系统的工作原理 (3) 2.1 系统总体功能概述 (3) 2.2 火灾报警系统的类型 (3) 2.2.1 感温型火灾报警系统 (3) 2.2.2 感烟型火灾报警系统 (4) 2.2.3 感光型火灾报警系统 (4) 2.2.4 复合型火灾报警系统 (4) 2.3 火灾探测器的原理 (4) 2.4 本章小结 (5) 第3章系统硬件设计 (6) 3.1 核心芯片选择 (6) 3.1.1 芯片AT89S52 (6) 3.1.2 集成温度传感器AD590 (7) 3.1.3 气体传感器TGS-202 (8) 3.1.4 数码管驱动芯片ICM7218 (8) 3.2 单片机外围接口电路 (9) 3.3 信号处理电路 (10) 3.4 A/D转换模块 (11) 3.5 声音报警电路 (12) 3.6 数码管显示电路 (13) 3.7 状态指示灯及控制键电路 (14) 3.8 报警器故障自诊断 (15) 3.9 本章小结 (15) 第4章系统软件设计 (17) 4.1 主程序流程图 (17)
4.2 主程序初始化流程图 (18) 4.3 滤波子程序 (18) 4.4 线性化子程序 (19) 4.5 报警子程序 (21) 4.6 键盘处理子程序 (23) 4.7 本章小结 (23) 结论 (24) 参考文献 (25) 附录 (26) 致谢 (27)
火灾报警系统设计方案 第一章绪论 1.1本课题研究背景 随着我们社会的不断发展，人们的生活、工作以及我们居住的环境愈来愈相对的集中，火灾发生的可能性也变得日益突出，火灾给人们所造成的损失和危害也越来越不可忽视，对广大人民群众的生命财产安全造成了很大的威胁。世界上很多国家都致力于各种各样的火灾报警系统的研究和实验，人们更加重视对火灾发生的及时发现与报警。2011年，我国公安部消防局公布了当年的全国火灾情况，全国共接到报火灾一共125402起，死亡人数一共1106人，受伤人数有572人，直接造成的财产经济损失有18.8亿元。其中，尤其是在节日期间，燃放烟花原因所造成的火灾有所增多，还有建设施工的工地、以及小作坊和小商店等场所火灾发生的数量较多，同时由于用电用火所引起的火灾，在火灾发生总量上仍然占据了比较大的比重。 统计数据显示，全国较大火灾共接报76起，死亡281人，受伤54人，直接财产损失8468.2万元，与2010年相比，死亡人数增加3.3%。全国公司厂房所发生的火灾6779起；居民住宅一共发生了火灾有48548起；而用作仓储场所引起的火灾一共5463起，人口比较集中的场所所发生火灾12471起，因为交通工具事故所造成的火灾13049起；易燃易爆地方事故所发生的火灾407起；城乡火灾总量下降。全国农村一共发生了火灾38469起，死亡349人，受伤154人，造成直接财产损失有39301.3万元。而城市已共引发火灾有43171起，死亡331人，受伤196人，造成的直接财产损失有55330万元；从以上统计数据可以看出，我国火灾情况不容乐观，因此，传统的火灾报警系统已经越来越不适应当今火灾发生的复杂情况了，而传统的火灾报警系统多采用RS-485总线作为通信方式，通信可靠性比较差。所以现在各国更加注重，更加智能、高效、可靠的型、火灾报警控制系统的开发。现代智能高效的火灾报警系统是一个将信号的检测、传输以及控制集于一体的控制系统, 指引了当今智能火灾报警系统的发展方向[1]。
GB 50116 - 2013 火灾自动报警系统设计规 1 总则 1.0.1为了合理设计火灾自动报警系统，预防和减少火灾危害，保护人身和财产安全，制定本规。 1.0.2本规适用于新建、扩建和改建的建、构筑物中设置的火灾自动报警系统的设计，不适用于生产和贮存火药、炸药、弹药、火工品等场所设置的火灾自动报警系统的设计。 1.0.3火灾自动报警系统的设计，应遵循国家有关方针、政策，针对保护对象的特点，做到安全可靠、技术先进、经济合理。 1. 0. 4火灾自动报警系统的设计，除应符合本规外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2. 0. 1 火灾自动报警系统 automatic fire alarm system 探测火灾早期特征、发出火灾报警信号，为人员疏散、防止火灾蔓延和启动_动灭火设备提供控制与指示的消防系统。 2.0. 2 报警区域 alarm zone 将火灾自动报警系统的警戒围按防火分区或楼层等划分的单元。1. 0.3探测区域 detection zone 将报警区域按探测火灾的部位划分的单元。 2. 0.4保护面积 monitoring area --只火灾探测器能有效探测的面积。 2. 0.5安装间距 installation spacing
两只相邻火灾探测器中)L、之间的水平距离。 2.0. 6 保护半径 monitoring radius 一只火灾探测器能有效探测的单向最大水平?距离。 2.0.7 联动控制信号 control signal to start stop an auto-matic equipment 由消防联动控制器发出的用于控制消防设备（设施）工作的信号。 2.0.8联动反馈信号 feedback signal from automatic equip-ment 受控消防设备(设施)将其工作状态信息发送给消防联动控制 器的信号。 2.0. 9 联动触发信号 signal for logical program 消防联动控制器接收的用于逻辑判断的信号。 3基本规定 3.1 一般规定 3.1.1火灾自动报警系统可用于人员居住和经常有人滞留的场所、存放重要物资或燃烧后产生严重污染需要及时报警的场所。 3.1.2火灾自动报警系统应设有自动和手动两种触发装置。 3.1.3火灾自动报警系统设备应选择符合国家有关标准和有关市场准入制度的产品。 3.1.4系统中各类设备之间的接口和通信协议的兼容性应符合现行国家标准《火灾自动报警系统组件兼容性要求》GB 22134的有关规定。 3.1.5任一台火灾报警控制器所连接的火灾探测器、手动火灾报警按钮和模块等设备总数和地址总数，均不应超过3200点，其中每一总