本科毕业论文-基于AT89C51单片机的自动火灾报警系统设计.doc

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摘要

全世界几乎每天都有火灾发生。

城里的高层建筑，地下商场以及大型的建筑群日益增多。

火灾的隐患也伴随着社会的发展而逐年升高。

自动火灾报警系统就是为了保障人民生命财产安全而发明的，并且随着现代技术水平的不断提高。

在方式，功能，和结构上不断的完善。

以AT89C51单片机和MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器为核心设计的烟雾报警器可实现报警、故障自诊断、浓度级别显示、报警设置、温度显示及与温度报警值设定等功能。

是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾报警器。

具有一定的实用价值。

关键词：

报警器；AT89C51；传感器

ABSTRACT

Firealmosteverydayallovertheworld.Withthedevelopmentofsocialistmodernization，thecityofhigh-risebuildings，undergroundshoppingmallsandlargebuildingsisincreasing.Thehiddendangerofthefirealsoincreasedyearbyyearalongwiththedevelopmentofthesociety.Cruelcalamity，itisthepeopleunderstoodthatwiththeincreasingofsocialwealth，thedevelopmentofsocialeconomy，thedangersoffirebringsusconstantlyexpanding.Hedestroyednotonlymaterialwealth.Butalsocausedthesocialanxietyandconfusion.Alsodirectlythreatenthesafetyoflife，tothesoulofpeoplecausedgreattrauma，reduceunnecessarylossforthepeople.Automaticfirealarmsystemistoprotectpeople'slifeandpropertysafetyandinvention，andwiththecontinuousimprovementofmoderntechnology.Inaway,thefunction，andstructure.

AT89C51andMQ-2typesemiconductorresistancetypesmokesensorasthecoredesignofthesmokealarmcanrealizealarm,faultself-diagnosis，concentrationleveldisplay，alarmlimitsetting，temperatureandthetemperaturealarmvalueset.Isakindofsimplestructure，stableperformance，easytouse，lowcost，intelligentsmokealarm.Hasacertainpracticalvalue.

Keywords:

smokealarm；AT89C51；sensor；

目录

1、绪论 1

1.1课题的背景及其意义 1

1.2发展趋势 1

1.3现状与特点 2

1.4系统的研究范围 3

2、自动火灾报警系统整体方案设计 5

2.1火灾的特点 5

2.2自动火灾报警系统的作用和类型 5

2.3系统的总体方案设计 7

2.3.1系统的方案设计 7

3、系统的硬件选择与设计 9

3.1主要芯片的选择 9

3.1.1单片机的选择 9

3.1.2模数转换芯片的选择 10

3.2传感器的选择 11

3.2.1烟雾传感器的选择 11

3.2.2温度探测器的选定 14

3.3各电路模块的设计 16

3.3.1单片机外围接口电路 16

3.3.2AD转换电路 17

3.3.3烟雾信号调理电路 18

3.3.4光报警电路 19

3.3.5声报警电路 19

3.3.6报警器故障自诊断 20

3.3.7显示部分 20

3.3.8控制电路 21

4、火灾报警系统的软件设计 22

4.1软件开发环境 22

4.2火灾报警系统程序设计 22

4.2.1主程序流程图 22

4.2.2主程序初始化流程图 23

4.2.3烟雾浓度处理子程序 24

4.2.4温度采集子程序 25

4.2.5键盘扫描程序流程图 27

4.2.6火灾判断与报警程序 27

4.2.7滤波子程序 28

5、功能仿真验证分析 29

5.1关于仿真与编程软件 29

5.2Protues仿真原理图 30

5.2.1没有火灾发生 30

5.2.2温度过高时 31

5.2.3烟雾浓度过高时 31

5.2.4温度和烟雾浓度同时过高 31

5.2.5紧急呼叫 32

5.2.6报警的阀值设定 32

6、总结与展望 32

6.1总结 32

6.2展望 34

致谢 35

参考文献 35

附录 38

1、绪论

1.1课题的背景及其意义

在常见的自然灾害当中，火灾是普遍的危害人民财产与生命安全和社会发展的主要自然灾害之一。

在世界上发生频率最高的灾难就是火灾，全世界几乎每天都有火灾发生。

随着社会主义现代化的发展，城里的高层建筑，地下商场以及大型的建筑群日益增多。

火灾的隐患也伴随着社会的发展而逐年升高。

火灾出现的次数及其造成的生命财产损失在逐年上升，火灾一旦发生，对人的生命财产是极大的危害。

残酷的灾难面前，使人民明白了随着社会财富的不断增加，社会经济的发展，火灾给我们带来的危害不断的扩大。

它毁坏的不仅仅是物质上的财富。

而且还造成了社会的不安与混乱。

还直接威胁着生命的安全，给人们的灵魂造成了很大的创伤，严峻的事实使人民逐渐的认识到火灾预防的重要性和消防工作的必要性。

稳定的监控系统和及时的报警机制可以大大的减少人员伤亡，为人民减少不必要的损失。

自动火灾报警系统就是为了保障人民生命财产安全而发明的，并且随着现代技术水平的不断提高，在方式，功能，和结构上不断的完善。

随着计算机在人民生活中应用越来越广泛，由此火灾也越来越多，我们的生活环境到处存在着火灾的隐患，自动火灾报警系统并不是传统意义的简单报警设备，而是结合了自动控制技术、传感器、计算机技术、电子技术的应用等各领域知识，随着社会科学技术的不断发展，火灾自动报警系统一定会得到更广泛的发展。

1.2发展趋势

最早的火灾报警系统是通过人来观察，例如巡逻，当有人发现出现了火灾时，就通过喊话或者鸣铜锣来通知其他的人来灭火。

伴随着社会的进步，人们渐渐的研制出了高科技来防范火灾的发生，省去了很多的人力物力。

当发生火灾的时候报警设备发出报警信号，人们就可以以最快的速度抵达火灾现场进行扑救，来达到减轻损失，这就是火灾报警的前身。

自动火灾报警系统，从发展历程来看，可分为三个阶段：

1，自动火灾报警系统为多线型。

每个传感器有三根线，除了两根电源线还有一根报警线。

报警模块必须向传感器提供电源，报警显示装置和信号线相连，当某个传感器发现火灾，系统会相应的点亮相关的灯来提示人们，有火灾发生。

在国外，如日本“日探”公司最早生产的（CPF）自动火灾报警系统。

它的主要作用是报警，或者在联合一些简单的联动装置，例如蜂鸣器，显示器等。

这个系统对其外围传感器设备不能进行故障排查功能，只有当电源线断电的时候才能作出反应。

这个系统的缺点是校验工作量特别大，安装也是十分的繁琐，和容易出现错误。

2，自动火灾报警系统为总线型。

这种自动火灾报警系统使用了功能比较全面的微型处理器。

如单芯片微型计算机（单片机）。

各个模块和传感器用地址编码形式。

通过控制器和总线的方式进行信号的传送。

传感器的报警形式是数字量，硬件的条件决定了它的灵敏度。

灵敏度是不能调节的。

这种系统能进行现场编程，是各个模块能较为灵活的控制联动装置，这个系统能对自身的故障进行自动检测，对外围的装置的故障也能进行排查，它的最大的缺点就是很难区分故障的类型。

现在，国内大多数的自动火灾报警系统是此类产品。

这是因为这种系统有很好的自动控制和自动检测功能，再加上施工简单，价格便宜。

所以很多的单位使用这种报警系统。

3，自动火灾报警系统为智能型。

因为先进的计算机技术已经应用到了自动火灾报警系统之中，这样就使自动火灾报警系统有了飞跃的发展。

传感器的报警由过去的开关量变成了数字量。

智能系统给人民带来了很多的优点。

人们可以根据不同的保护环境设置不同的火灾报警灵敏度。

如果是环境变化较大的地方，传感器的灵敏度就要求要低一些。

对于环境变化不大的地方或者比较重要的地方对于火灾要求比较严格的场所，要求传感器的灵敏度就比较高。

1.3现状与特点

自动火灾报警系统对于保护人民的生命财产安全是十分重要的，目前，在自动火灾报警系统在家庭中的使用率是很低的，与欧美发达国家相比我们国家市场的发展才刚刚起步，尤其是家庭自动火灾报警系统认可度普遍更低，随着人们火灾防范意识的提高，会有更多的人意识到火灾防范的重要性。

可以推测自动火灾报警系统即将会有很广阔的发展空间。

目前，国内的一些企业也开始重视智能报警系统的市场，开始研制一些早期的智能火灾报警系统。

比如，有我国南京消防公司生产的超早期火灾自动报警系统。

（SH97300）是高灵敏度激光吸气式感烟火灾探测报警系统。

它的灵敏度可以达到0.0042dB/m。

比最早期的烟雾传感器的灵敏度高一百倍以上。

并且也具有安装方便，价格便宜，智能报警等诸多特点。

这个系统被大量的应用于重要的场合，如图书馆、计算机房，资料室等等。

但是在国内的很多的重要地方的火灾报警系统是从外国进口的设备或引进的技术，系统的灵敏度和环境的匹配能力有限，探测的烟雾浓度范围，和节能设计方面还需要很大的提高。

在推广之前还有很多的技术瓶颈需要解决，毋庸置疑的是未来的最先进的自动火灾报警系统在随着科学技术的发展，市场推广的应用和人类防火意识的不断增强，会被越来越多的用户所信赖。

应用的范围也会越来越广泛，火灾自动报警技术的更新也会不断的发展。

1.4系统的研究范围

在任何场合都有可能发生火灾，但是在不同场合发生火灾的预兆也不尽相同。

例如，居民小区，各种超市百货商店都有很多易燃的物品，有较高人员密集的火车站、商场、加油站、网吧、电影院、仓库等其他易燃易爆的场合，还有一些现代化手段场合如汽车上，飞机，船舶运输等，其中有些地方发生火灾是很缓慢的，渐渐的温度升高，这样使燃点很低的材料达到了燃点发生燃烧，如果不能得到及时的控制，火势逐渐的变大，最后无法控制，发生火灾造成人员和财产的损失。

自动火灾报警系统能够根据温度，和烟雾的浓度发现火灾，及时报警，如果这种类型的火灾警报，随着时间的推移，将能够有效地控制火灾。

对于一些火灾发生得更快，通常只有几秒钟十秒钟的时间大火将达到无法控制的状态。

本文研究了预警和响应火灾一般场合，这样的火灾是相对较慢，温度会逐渐的升高，可燃物没有产生火焰之前会产生烟雾和其他有害气体。

系统涉及的现场检测比较温度、烟密度测