基于单片机的火灾报警系统打印稿.docx

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基于单片机的火灾报警系统打印稿

毕业设计（论文）任务书

专业电子信息工程班级中韩电子072姓名余涌

一、课题名称：

单片机火灾报警电路设计

二、主要技术指标：

（1）传感器类型：

半导体电阻式

（2）检测范围：

0~100%LEL

（3）报警准确度:

：

±5%LEL

（4）报警点设置：

达到20%LEL开始报警

（5）报警器工作方式：

现场固定安装，自然扩散进行采样，长年连续运行

（6）工作环境温度：

检测器-50°C~50°C；报警器0°C~500°C

（7）工作环境湿度：

≤85%RH

（8）报警方式：

烟雾泄漏声光报警、自诊断故障报警

（9）指示方式：

数字显示，可显示被测烟雾LEL%及设定报警限值

（10）响应时间：

≤30S（11）输出信号：

可输出与烟雾浓度对应的0~5VDC标准信号

（11）工作电压：

AC220V±15%，50±lHz

（12）具备快速重复检测和延时报警功能，可区别烟雾的泄漏和短时间的微量散失，防止误报。

三、工作内容和要求：

首先，传感器送来的烟雾浓度对应的微小的电压信号经过放大，转化成较大的电压信号送入STC12C5410AD单片机；然后，在STC12C5410AD单片机内A/D转换、浓度比较，对数据进行线性化处理，将数字化电压信号转化成为对应的十进制浓度值；最后，将实际可燃性气体浓度送入液晶，并判断浓度值是否超出报警限，当浓度处于正常状态绿灯长亮，当烟雾浓度超出设定的限定值时，发出声音报警并伴随红灯闪亮。

另外由于烟雾传感器需要在加热状态下工作，温度越高，反应越快，响应时间和恢复时间就越快。

为提高响应时间，保证传感器准确地、稳定地工作，报警器需要向烟雾传感器持续输出一个5V的电压。

为了保证其可靠性，在输出5V的电压的同时，进行故障监测。

当传感器加热丝或电缆线和传感器断线或接触不良时，进行故障报警，发出声光报警信号。

当然几种状态的报警信号是各不相同的。

要求：

（1）自诊断故障报警功能当传感器加热丝或者电缆线发生断线或者接触不良的情况时，报警器发出警报，并且黄色指示灯闪烁，提醒用户检查传感器或者电路线接触情况，及时排除故障，保证安全。

（2）烟雾浓度显示通过液晶屏显示可燃烟雾的浓度值，并且可以切换到设置状态，通过键盘设置或者更改报警限值，以便于用户或检测人员随时观测烟雾浓度及更改报警限。

（3）烟雾报警功能当烟雾浓度连续20秒取值都在报警限值之上，蜂鸣器开始报警，且声音越来越急促，并且伴随红灯闪烁。

因为人对变化的信号更为敏感，所以变化的声音及灯光更容易引起用户的注意。

（4）防止报警器误报功能快速重复检测及延时报警可以区别出是管道中可燃烟雾的泄漏，还是由于打开阀门时的微量烟雾的散失。

（5）看门狗自检单片机状态功能调用单片机中的看门狗程序，定时检查单片机工作状态，一旦发现单片机出现死循环状态，立即复位，保证报警器工作正常。

（6）与上位机通讯功能可以实现与计算机串口通讯，对报警器采取统一控制，以及便于采集和处理数据，也可以在计算机上更改报警限值等。

（7）自动控制相关安全装置的扩展功能留有继电器接口，可以带动排风扇或大功率蜂鸣器，也可以控制管道电子阀门，可在报警的同时自动启动相关安全装置。

四、主要参考文献：

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学生（签名）2009年6月26日

指导教师（签名）2009年6月26日

教研室主任（签名）2009年6月27日

系主任（签名）2009年6月28日

毕业设计（论文）开题报告

设计（论文）题目

选题的背景和意义：

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。

课题研究的主要内容：

本章主要阐述了烟雾报警仪的设计方案，即传感器的选型和报警器的设计。

传感器从种类、选定、工作原理、基本特性四个方面分别叙述。

根据本设计要求及使用环境、成本等因素选用的MQ-2型半导体电阻式烟雾敏感器件。

并且从结构、功能、技术指标三方面对报警器进行了详细地论述，使其在较宽的温度范围工作，用于检测空气中烟雾或可燃性液体蒸汽的浓度。

该报警器将空气中烟雾或可燃性液体蒸汽的浓度显示在仪表盘上，当空气中的烟雾或可燃性液体蒸汽的浓度达到一定浓度时，则启动快速重复检测和延时报警，以区别出是管道中烟雾的泄漏，还是由于短暂打开阀门产生的可燃烟雾的微量散失，防止误报。

若判断是烟雾泄漏，则发出声、光报警信号，也可在报警的同时自动驱动相关安全装置而且具有故障自诊断功能。

此系统还可接计算机进行现场实时控制。

主要研究（设计）方法论述：

烟雾检测报警器是能够检测环境中的烟雾浓度，并具有报警功能的仪器，仪器的最基本组成部分应包括：

烟雾信号采集电路、模数转换电路、单片机控制电路。

烟雾信号采集电路一般由烟雾传感器和模拟放大电路组成，将烟雾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。

单片机对该数字信号进行滤波处理，并对处理后的数据进行分析，是否大于或等于某个预设值（也就是报警限），如果大于则启动报警电路发出报警声音，反之则为正常状态。

为方便检测与监控，使仪器测试人员及用户能够直观地观察到环境中的可燃烟雾浓度值，可将浓度值送到显示屏中。

方便调节报警限，可以加入按键。

为使报警装置更加完善，可以在声音报警基础上，加入光闪报警，变化的光信号可以引起用户注意，弥补嘈杂环境中声音报警的局限。

以上是根据报警器应具备的功能，提出的整体设计思路。

四、设计（论文）进度安排：

时间（迄止日期）

工作内容

五、指导教师意见：

　　　　　　　　　　　　指导教师签名：

2009年7月3日

六、系部意见：

　　　　　　　　　　　系主任签名：

2009年7月4日

目录

【摘要】······························································9

【关键词】····························································9

第一章绪论·····························································10

1．1概述····································································10

1．2火灾报警器的发展趋势····················································11

1.3火灾报警器的现状及特点··················································11

第二章烟雾检测报警器的方案设计·········································11

2.1烟雾检测报警器设计思路·················································11

2.2烟雾传感器的选型·······················································12

2.2.1烟雾传感器介绍·····················································13

2.2.2烟雾传感器的选定····················································14

2.3烟雾检测报警器整体设计方案·············································15

2.3.1烟雾检测报警器工作原理··············································15

2.3.2烟雾检测报警器的结构················································16

2.3.3烟雾检测报警器的功能················································16

第三章烟雾检测报警器的硬件设计·······································17

3.1单片机的选型····················································17

3．1．1单片机的选择·············································17

3.2烟雾检测报警器硬件电路设计··································18

3.2.1信号采集及前置放大电路···································19

3.2.2声音报警电路·············································20

3.2.3数码管显示电路···········································21

3.2.4状态指示灯及控制键电路···································22

3.2.5报警器故障自诊断电路·····································23

第四章烟雾检测报警器的软件设计·······································24

4.1STC12系列单片机调试及开发工具················24

4.2烟雾检测报警器软件流程及设计·················24

4.2.1主程序设计及流程图·····················24

4.2.2主程序初始化流程图·····················25

4.2.3中位值平均滤波法数字滤波子程序设计及流程图·················27

4.2.4插值法线性化处理子程序设计及流程图·························28

4.2.5报警子程序设计及流程图·····································30

4.2.6控制按键设计子程序及流程图·································31

第五章实验检定及误差分析·············································33

5.1烟雾检测报警器检定···········································33

5.1.1爆炸下限（LEL）概念介绍······································34

5.1.2实验数据分析················································35

5.2实验误差分析·················································36

第六章结束语·······················································37

第七章答谢词·······················································38

参考文献····························································39

单片机火灾报警系统设计

摘要：

随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。

传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。

因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。

为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对烟雾传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。

本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一烟雾监控系统。

。

本论文以电阻式烟雾传感器和单片机技术为核心并与其他电子技术相结合，设计出一种技术水平较好的烟雾报警器。

其中选用MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器实现烟雾的检测，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。

选用的STC12C5410AD单片机，其整合了A/D转换、硬件乘法器、硬件脉宽调制器等资源，具有高速、低功耗、超强抗干扰等优点，是目前同类技术中性价比较高的产品。

以STC12C5410AD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：

烟雾，报警器，STC12C5410，传感器

Abstract

While“informationage”thearrival,obtainedtheremarkableprogressasthegaininformationmethod--sensortechnology,itsapplicationdomainismoreandmorewidespread,ismoreandmorehightoitsrequest,thedemandismoreandmoreurgent.Thesensortechnologyhasbecomeweighsoneofnationalscienceandtechnologylevelofdevelopmentimportantsymbols.Therefore,understoodandgraspseachkindofsensorthebasicstructure,theprincipleofworkandthecharacteristicisextremelyimportant.

Inordertoenhancetothesensorunderstandingandtheunderstanding,inparticulartothesmogsensorthoroughresearchaswellasitsusageandtheuse,basedonpractical,widespreadandthemodelprinciplehasdesignedthissystem.Thisarticleusedthemonolithicintegratedcircuitunionsensortechnologytodevelophasdesignedthissmogsupervisorysystem.。

Thepresentpapertakeleavestheminorsmogsensorandthemonolithicintegratedcircuittechnologyunifiesasthecoreandwithotherelectronictechnology,designsonekindoftechnicallevelgoodsmogalarmapparatus.Inwhichselectsthe2M007semiconductorresistancetypesmogsensorrealizationsmogtheexamination,hasthesensitivityhigh,responds,theantijammingabilityquicklystrongandsoonthemerits,moreoverthepriceisinexpensive,theservicelifeislong.SelectstheSTC12C5410ADmonolithicintegratedcircuit,itsconformityA/Dtransformed,thehardwaremultiplier,resourcesandsoonhardwarePDMkeyer,hashighspeed,lowmeritsandsoonpowerloss,ultrastronganti