基于单片机的火灾报警系统设计毕业设计说明书.docx
《基于单片机的火灾报警系统设计毕业设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的火灾报警系统设计毕业设计说明书.docx（55页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于单片机的火灾报警系统设计毕业设计说明书
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：
学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
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。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或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学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
1前言
1.1课题的开发背景
进入上世纪90年代后，我国经济步入高速发展的时期，城市化建设不断加快，城市建筑也由分散式低密度向集中式高密度过渡，林立的高层建筑成了城市的主要的标志。
居民住进了高层塔楼，企业搬进了摩天大楼，高层建筑有效利用空间，节约了城市中本就十分紧张的土地资源。
任何事物的发展都具有两面性，高层建筑中各种通讯线路、动力和照明线路、以及各种系统中线路纵横交错，致使火灾的发生概率也在大幅增加。
加之现代建筑的密闭性较强，一旦发生火灾，整幢大楼就像一个大的火炉，而楼梯道、各种通风管道、线路竖井都是效果极佳的火筒，从而给灭火施救造成了巨大的难度，对火灾发生后及时发现、及时控制的要求促使了火灾报警产品应运而生。
与此同时，现代计算机技术、通讯网络技术和自动控制技术的飞速发展又为人类实现更加理想化的生活提供了可能．智能小区应运而生了。
在智能小区内安装智能型火灾报警控制系统是必不可少的。
智能型火灾报警系统是一个集信号检测、传输、处理和控制于一体的控制系统，代表了当前火灾报警系统的发展方向。
随着科学技术的迅猛发展以及国内外经济的迅速增长，市场上迫切需要一种容量大、性能优越、可靠性高、便于安装、使用和维护的智能型火灾报警控制系统。
1.2课题设计的意义
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，国产火灾自动报警系统均采用汉字显示，价格低廉，适合我国国情，但是火灾自动报警系统由于多数没有分布智能，可靠性低，且产品没有形成系列化、品种不全，产品的外观也较差，编程复杂，调试不方便，设备兼容性差。
国外产品多数具有分布智能，可靠性高，产品具有系列化、品种齐全，产品外观美观，人机对话功能强。
缺点是多数没有汉化，操作维护不便，价格较高，设备兼容性差。
根据以上的分析，开发具有国际先进水平的火灾自动报警设备，价格介于进口设备和国产设备之间，从而具有很高的性能价格比，因此，研制一种结构简单、价格低廉的智能型火灾报警器是非常必要的。
1.3课题完成的功能
当报警器监测到火情信息后，将表征火灾参数的物理量转化为电信号，通过电子线路将其放大、变换、传输、处理，直接通过Modem经公用电话交换网迅速向消防指挥中心报告火情信息（包括火灾单位编码、单位名称、火情级别以及报警时间等），同时产生声光报警信号，并按事先预留的电话号码自动拨号通知单位有关负责人。
消防指挥中心根据接收到的火警信息，立即在消防信息数据库中查询单位位置、周围道路、交通、水源情况等基本信息，根据所获得的信息迅速确定最佳救火方案，通过网络将出警命令直接下达各消防中队。
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。
2总体方案设计
2.1方案比较
方案一
方案一的系统框图如下图2.1所示，分为两个部分，发送电路和接收电路两部分组成的，发射电路从传感器接收到的信号经过信号处理电路转化成单片机能接收的信号，单片机接收信号后经过单片机程序的算法，判断是否有火灾发生，如有火灾的时候则一级的声光报警电路发出报警信号，同时单片机将信号通过无线信号，将火灾信号向上位机，上位机总是在查询接收模块，是否有火灾信号的发送，接收电路将接收到的火灾信号传到上位机的单片机，通过单片机程序使上位机的报警电路报警，同时显示火灾的地点通过LCD显示。
图2.1方案一系统框图
方案二
方案二是通过传感器检测信号到下位机单片机通过RS-485总线传输给上位机通过上位机显示报警信息。
图2.2方案二系统框图
2.2方案论证与选择
综上所述，方案一无论是从电路的结构复杂程度的角度，还是在生活中应用都是的容易实现，采样无线传输在安装简单，布线相对复杂，在一些恶劣的环境中传输也会受到影响，所以我还是选择方案一。
3单元模块设计
3.1各单元模块功能介绍与电路设计
3.1.1电路显示电路
图3.1LCD接线图
如图3.1是本设计的LCD显示电路，LCD将显示实时温度。
LCD1602采用16脚DIP封装，他与单片机连接有11个I/O口，其中D0~D7并行数据端口，与单片机P0.0~P0.7连接，LCD的E，R/W，RS分别与单片机P2.0~P2.2连接。
而LCD的E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时液晶模块执行命令，液晶模块执行命令R/W脚为读写控制脚。
R/W为高电平时为读操作;低电平时为写操作。
RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度[3]。
1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：
阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显,控制简单。
由于LCD有两横数计显示位置，因此系统通电后，LCD有两种显示方式：
①LCD第一横显示“weidushi:
”和当前温度值；（正常显示）
②LCD除显示第一种①方式外还在第二横显示“chuxianyichang”字样。
（异常显示）
当温度采集模块，红外、烟雾检测模块三项电路模块中任意两种检测电路发生异常时，LCD以显示第③方式显示，只有当两项出现异常的检测电路中任意一项电路异常排除时才恢复正常显示。
当把手动控制模块中控制按键按下时，LCD异常显示，只有当按下复位键时才恢复正常显示。
1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如下表3.1所示：
表3.11602控制表
序号
指令
RS
R/W
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1
清显示
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
2
光标返回
0
0
0
0
0
0
0
0
1
*
3
置输入模式
0
0
0
0
0
0
0
1
I/D
S
4
显示开/关控制
0
0
0
0
0
0
1
D
C
B
5
光标或字符移位
0
0
0
0
0
1
S/C
R/L
*
*
6
置功能
0
0
0
0
1
DL
N
F
*
*
7
置字符发生存贮器地址
0
0
0
1
字符发生存贮器地址
8
置数据存贮器地址
0
0
1
显示数据存贮器地址
9
读忙标志或地址
0
1
BF
计数器地址
10
写数到CGRAM或DDRAM）
1
0
要写的数据内容
11
从CGRAM或DDRAM读数
1
1
读出的数据内容
表3.1：
控制命令表1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。
（说明：
1为高电平、0为低电平）[3]
指令1：
清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。
指令2：
光标复位，光标返回到地址00H。
指令3：
光标和显示模式设置I/D：
光标移动方向，高电平右移，低电平左移S:
屏幕上所有文字是否左移或者右移。
高电平表示有效，低电平则无效。
指令4：
显示开关控制。
D：
控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示C：
控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标B：
控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。
指令5：
光标或显示移位S/C：
高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。
指令6：
功能设置命令DL：
高电平时为4位总线，低电平时为8位总线N：
低电平时为单行显示，高电平时双行显示F:
低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。
指令7：
字符发生器RAM地址设置。
指令8：
DDRAM地址设置。
指令9：
读忙信号和光标地址BF：
为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。
指令10：
写数据。
指令11：
读数据。
3.1.2无线传输模块
图3.2无线收发器件电路连接
单片机与无线收发器件NRF401的连接电路图如下3.2所示，单片机的P2.1口接NRF401的频道选择端口，选择收发器件的工作频率，当P2.1为高电平的时候，选择的频率是434.33MHz的2通道，当P2.1为低电平的时候，选择的传输的频率是433.92MHz的1通道。
在本设计都是选择通道2频率为434.33MHz的。
PWR_UP是NRF401的节电控制当PWR_UP=1为NRF401的工作模式，当PWR_UP=0时为NRF401的待机模式，在待机模式下收发器件比较节电，所有如果没有数据传输的时候尽量选择待机模式，使P2.0为地电平。
TX-EN引脚发射/接收选择端口，当TX-EN给高电平是为发射信号，当TX-EN给低电平是接收信号。
所以下位机的NRF401为高电平的发射信号，上位机的NRF401为低电平的接收信号。
DI为输入信号当接收的时候，同单片机的串口接收信号，经过单片机的RX传输到NRF401的DI。
当接收模式的时候，无线接收模块，接收到的信号通过DO传给单片机，使单片机接收到无线信号。
3.1.3声光报警模块
图3.3声光报警模块
本设计上下位机都有声光报警电路，上位机的报警电路如上图3.3所示，上位机与下位机的报警电路都是相同的，只是与单片机的连接的引脚不同，下位机是通过P2.3和P2.4口发出声光报警信号的，上位机是通过P1.3和P1.4口发出报警信号的。
上位机的P1.4口发出低电平是这时不报警，即
升级会员 