基于多传感器的智能火灾报警系统设计.docx

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基于多传感器的智能火灾报警系统设计

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

院部名称：

专业班级：

学生姓名：

*******

职称：

讲师

黑龙江工程学院

二○一二年六月

TheGraduationDesignforBachelor'sDegree

DesignofIntelligenceAutomaticFireAlarmBasedonMultisenor

Candidate：

Specialty：

Measurement-ControlTechnology

andInstrumentation

Class：

Supervisor：

Lecturer.LIJing

HeilongjiangInstituteofTechnology

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。

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

Wedevelopmentanddesignasetofautomaticfirealarmsystembasedonmicrocontrollertechnologyandsensortechnology.Thisdesigncontainsoftwaresystemandhardwaresystem.Thesoftwareincludemainprogram,key,collectingoftemperaturegasconcentration,subroutineofLEDdisplay.Hardwaresystemincludemicrocontrollerunitsystem,detectioncircuitryoftemperaturegasconcentration,displayingcircuitsandalarmingcircuits.ThissystemchoseAT89S52asthecontrolprocessorandhandlewithcollectingdates.ThissystemchosedigitaltemeperaturesensorDS18B20totransformtemperaturesignaltodigitalsignalandconveyittomicrocontrollerunit.ThissystemchosesemiconductorflammablegassensitivecomponentssensorMQ-2realizethetestingofthedensityoffog.ThecircuitsofsemiconductorsmokesensorMQ-2aresimpleandlowcost.Atthesametimeitcansetpanicvalueandrealizeaudibleandvisualalarm.NixietubeCPS3641BRhasthemeritofhighsensitivity,fastresponse,anti-interferencecapability.Andthepriceischip,thelifetimeislong.Thisautomaticfirealarmsystemhasalotofmeritssuchas,simplestructure,stableperformance,convenienttouse,lowcost,havingpracticalvalueandsoon.

Keywords:

MicrocontrollerUnit;Temperaturesensor;Smokesensor;Automaticfirealarmingsystem;Simplestructure

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。

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，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本设计研究的主要内容

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，同时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。

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。

第一章引言部分主要介绍了智能火灾报警器的设计目的与意义以及国内外的发展情况。

第二章主要进行了对主控芯片的对比和选择以及传感器芯片的对比和选择，并且给出了整体的设计方案。

第三章根据设计的要求，对外围电路进行了设计，主要有温度采集电路和气体浓度采集电路及其显示电路等等。

第四章主要介绍了系统软件设计。

主要介绍了系统的主程序流程，及其各模块的流程图等。

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是一个低功耗芯片，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，该器件采用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