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1、毕业设计论文基于AT89C52单片机的烟雾检测火灾自动报警毕业设计（论文）-基于AT89C52单片机的烟雾检测火灾自动报警摘 要 近年来全国火灾事故频繁发生，造成人、财、物的巨大损失。以前，火灾的报警和控制都很落后，造成了巨大的损失。现在，用户对火灾报警以至自动消防系统的要求越来越高,对火灾预防的意识也越来越强烈。因此，对火灾的报警系统是很重要的。 在硬件设计方面，本论文选用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，DS18B20温度传感器实现温度检测，A/D转换器实现模拟信号转换成数字信号，外加声光报警电路。外围设备，结合单片机AD89C52芯片控制电路，实现报警提示。 软件

2、方面，设计了烟雾检测以及温度检测的数据采集子程序，声光报警模块程序等。以AT89C52单片机和MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器及数字式温度传感器为核心设计的火灾报警器可实现声光报障自诊断、报警限设置、延时报警及等功能。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 烟雾传感器 温度传感器 I Abstract In recent years, the national fire accident occurred frequently caused by human, financial, material great loss. P

3、reviously, fire alarm and control is very backward, caused great loss. Now, the user to the fire alarm and automatic fire system requirements more and more high, to fire prevention awareness is increasingly strong. Therefore, the fire alarm system is very important. In terms of hardware design, this

4、 paper selects MQ - type 2 semiconductor combustible gas sensitive components smoke sensor realize smoke detection, DS1820 temperature sensor realize temperature detection, A/D converter simulating signal converted into digital signals, plus the acousto-optic alarm circuit. Peripherals, combined wit

5、h single-chip microcomputer AD89C52 chip control circuit, realize alarm prompt. Software, design the smoke detection and temperature testing data acquisition subroutine, sound-light alarm module procedures, etc. By single chip computer and MQ - type 2 semiconductor resistive smoke AT89C52 sensor and

6、 digital temperature sensor as the core design can realize the smoke alarm sound the alarm limit BaoZhang since diagnosis, set, delay alarm and etc. Function. Is a kind of simple structure, stable performance, easy to use, inexpensive and intelligent smog announciator, has certain practical value. K

7、ey words: Alarm smoke sensor temperature sensor II 第1章 绪 论 . 1 1.1 课题研究的目的和意义 . 1 1.2 国内外研究现状 . 2 1.3 本文的主要内容 . 3 第2章 火灾报警器系统总体设计 . 4 组成 . 4 2.1 系统2.2 系统控制方案设计 . 4 2.3 系统总体方案设计 . 5 2.3.1 系统控制器的选择 . 5 2.3.2 检测元件的选择 . 7 2.3.3 输入通道方案选择 . 10 2.3.4 外围设备的选择 . 10 第3章 系统硬件设计 . 14 3.1 控制单元电路设计 . 14 3.1.1 引脚特

8、性 . 14 3.1.2 晶振电路设计 . 17 3.1.3 复位电路设计 . 18 3.1.4 单片机最小系统概述及原理图 . 19 3.2 信号检测电路设计 . 20 3.2.1 烟雾报警器模块 . 20 3.2.1 温度报警器模块 . 24 3.3 前向通道电路设计 . 29 3.3.1 ADC0809芯片的基本知识. 29 3.3.2 ADC0809引脚结构. 29 III 3.3.3 主要特性 . 31 3.3.4 ADC0809的工作原理简介. 31 3.3.5 ADC0809应用说明. 33 3.4 控制电路设计 . 34 3.5 后向通道电路设计 . 35 3.5.1 报警电路

9、模块 . 35 3.5.2 光报警 . 35 3.5.3 声报警 . 36 第4章 系统软件设计 . 37 4.1 总体设计思想 . 37 4.1.1 系统工作原理 . 374.1.2 程序设计方法选择 . 38 4.2 主程序设计 . 41 4.2.1 主程序设计及流程图 . 41 4.2.2 主程序初始化流程图 . 43 4.2.3 中位值平均滤波法数字滤波子程序设计及流程图 . 44 4.2.4 插值法线性化处理子程序设计及流程图 . 45 4.2.5 报警子程序设计及流程图 . 48 第5章 总 结 . 50 致 谢 . 错误未定义书签。52 参考文献 . 51 附录1:基于烟雾检测火

10、灾报警系统性能微机测控系统原理图 . 52 附录2:基于烟雾检测火灾自动报警系统性能微机测控系统程序清单 . 53 IV 第1章 绪 论 1.1 课题研究的目的和意义 火灾自动报警系统是由触发装置、火灾报警装置、火灾警报装置以及具有其它辅助功能装置组成的，它具有能在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量、火焰等物理量，通过火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时显示出火灾发生的部位、时间等，使人们能够及时发现火灾，并及时采取有效措施，扑灭初期火灾，最大限度的减少因火灾造成的生命和财产的损失，是人们同火灾做斗争的有力工具。有关资料统计表明:凡是安装了火灾自动报警系统的场所，发生了火灾一般地说

11、都能及早报警，不会酿成重大火灾。 现代生活节奏的加快，建筑物又趋向集中化，火灾报警系统就显得格外重要。在现代城市家庭里，许多人因为不懂家庭安全常识引起火灾事故，使好端端的幸福家庭转眼间毁于一旦，有的导致家破人亡，而且一旦发生居民家庭火灾，处置不当，抢救不及时，是造成人员伤亡的重要因素。此时如果有了火灾自动报警系统，能够及时通知消防及居民，就有多余的时间来逃生以及能够及时处理火灾。作为安防系统中楼宇智能化的重要组成部分，火灾报警系统是预防火灾的一项基础实施。但火灾的发生却又是不确定的因素，那么智能火灾报警系统在防止和减少火灾危害、保护人身和财产安全方面的重要作用就不断显现出来了。智能火灾报警系统

12、使用探测器件将火灾物理因素以模拟量形式传送给报警器，如烟、温、光等信号，来判断火灾情况。火灾报警器探测装置通过消防控制器联动报警消防设备，火灾报警消防设备通过防火、灭火设备对火灾情况进行快速处理。火灾信息探测是火灾报警系统的关键技术，相比传统技术，智能火灾报警系统在漏报、误报方面有了本质的提高，也成为当今火灾报警系统发展的大势所趋。 在如今社会快速的发展中，智能火灾报警系统的应用范围不断的扩大，因为火灾对人类的危害性很大，所以智能报警系统对消防机构及时扑灭火灾、减少人员伤 1 亡和财产损失具有十分重要的现实意义。 1.2 国内外研究现状 中国消防电子报警行业经历了20多年的发展历程，建立了火灾

13、自动报警系统产品的工业生产基础，具备了一定的技术实力;加强了产品质量监督检验、技术标准化和质量体系认证管理工作;技术引进和消化、吸收相结合，加快了产品的国产化进程;产品质量稳步提高，系列化产品增多，市场适应能力增强;工程施工安装队伍扩大，安装质量不断提高。尽管中国消防科学技术起步较晚，与世界先进国家尚有一定的差距，但中国消防电子报警产业在国民经济中属于发展迅速的朝阳行业，一直保持着可持续的良好态势。据不完全统计，目前中国仅火灾探测报警产品生产企业就已超过100家，在国内销售产品的国外生产厂商也有30余家。国内市场每年安装投入使用的探测器总量约为400万只，市场占有率为75%。 近年来，国内的模

14、拟量技术日趋成熟，与国外的先进水平不相上下，但中国在此方面的整体水平与国外先进水平还有一段差距。国内产品的智能化程度不及国外，国内产品的质量与国外产品相比还有一些差距。 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。随着电子技术和计算机技术的迅速发展，火灾自动报警系统的结构、形式越来越灵活多样，很难精确划分为几种固定的模式。火灾自动报警技术趋向于智能化系统，这种系统可组合成任何形式的火灾自动报警网络形式，既可以是区域报警系统，又可以是集中报警系统或控制中心报

15、警系统形式。所谓智能火灾自动报警系统，应当是:使用探测器件将火灾发生期间所产生的烟、温、光等信号以模拟量形式，连同外界相关的环境参数一起传送给报警器，报警器再根据获取的数据及内部存储的大量数据，利用火灾模型判据来判 断火灾是否存在，这样的系统称为智能火灾自动报警系统。由于该系统为解决火灾报警系统存在的两个难题(误报、漏报)提供了新的方法和手段，并在处理火灾真伪方面表现出明显的有效性和创新性，这是火灾自动报警系统在技术上的飞跃。从 传统型走向智能型，是国内外火灾自动报警系统技术发展的必然趋势。智能火灾自 2 动报警控制系统具有如下特点: 1.为全面有效地反映被监视环境的各种细微变化，智能系统采用

16、了设有专用芯片的模拟量探测器，对湿度和灰尘等影响实施自动补偿，对电干扰及线路分布参数的影响进行自动处理，从而为实现各种智能特性、解决无灾误报和准确报警奠定了技术基础; 2.系统采用主从式网络结构，解决了对不同工程的适应性，又提高了运行的可靠性; 3.利用全总线计算机通信技术，既完成了总线报警，又实现了总线联动控制，彻底避免了控制输出与执行机构之间的长距离穿线布管，大大方便了系统布线设计和现场施工; 4.系统采用大容量的控制矩阵和交叉查寻软件包，以软件编程代替了硬件组合，提高了消防联动的灵活性和可修改性; 5.具有丰富的自诊断功能，为系统维护及正常运行提供了有利条件。 1.3 本文的主要内容 技

17、术指标要求: 1.能对室内烟雾(CO，CO)及温度突变进行报警(声光报警)。 22.如果出现硬件故障(如传感器遗落、内部元器件损坏等)，能发出故障报警。 3.如果只有一种参数出现异常(如烟雾浓度过大或是温度较高)，能发出异常报警信号，令值班人员到现场处理。 4.如果烟雾和温度同时出现异常，则说明有火灾，发出火灾警报，并及时将火灾信息上报消防指挥中心。 工作电压:220伏或110伏 环境温度:零下10度到零上45度 静态电流:小于15毫安 检测烟雾的浓度:0.05% 检测温度范围:0-100?(?0.5?)完成方案设计及论证、硬件设计、软件设计。3 第2章 火灾报警器系统总体设计 2.1 系统组

18、成 一个完整的火灾报警器系统，必须包含以下几个部分:系统控制模块，火灾探测模块，数据转换模块以及报警模块。本设计以单片机作为系统的控制核心，以传感器作为其测温装置，来实现火灾报警系统的设计。改设计可以对室内外温度进行以及烟雾实时采集和检测，当所测温度或者烟雾高于临界温度时自动报警。 温度信号或者烟雾浓度信号采集电路将温度信号或者烟雾浓度信号以数字信号的形式送入单片机。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，即报警临界温度或者烟雾浓度。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。 2.2 系统控制方案设计 火灾报警系统主要实现对火灾现场的测试

19、工作，从而启动火灾报警系统。其主要由烟雾传感数据采集程序、温度传感数据采集程序、声光报警程序等三个部分组成。其中，烟雾传感数据采集程序完成对烟雾浓度的采集并进行数据转换;温度采集程序显示对现场的温度进行采集;报警程序设置报警的下限，当外界指标超出限制时，将进行声光报警。其系统控制方案的设计原理图如下: 4 图2-1 智能火灾报警系统结构原理框图 2.3 系统总体方案设计 2.3.1 系统控制器的选择: 对于系统控制器的选型，要求控制器的功能强大，可靠性高，性价比高，精度和响应速度高。基于上述要求，本设计分别对三种基本的系统控制器做了比较，再 进行选择。 1.单片机的特点 (1)高集成度，体积小

20、，高可靠性 单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高，体积自然也是最小的。芯片本身是按工业测控环境要求设计的，内部布线很短，其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU。单片机程序指令，常数及表格等固化在ROM中不易破坏，许多 信号通道均在一个芯片内，故可靠性高。 (2)控制功能强 为了满足对对象的控制要求，单片机的指令系统均有极丰富的条件:分支转移 5 能力，I/O口的逻辑操作及位处理能力，非常适用于专门的控制功能。 )低电压，低功耗，便于生产便携式产品 (3为了满足广泛使用于便携式系统，许多单片机内的工作电压仅为1.8V,3.6V， 而工作电流仅为数百微安。 (4)易扩展 片内具有计算机

21、正常运行所必需的部件。芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。 (5)优异的性能价格比 2.PLC的特点 (1)可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，

22、PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 (2)配套齐全，功能完善，适用性强 PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非

23、常容易。 (3)易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的 6 功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 (4)系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统 设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多

24、品种、小批量的生产场合。 (5)体积小，重量轻，能耗低 以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 3.工控机的特点 )机箱采用钢结构，有较高的防磁、防尘、防冲击的能力。 (1(2)机箱内有专用底板，底板上有PCI和ISA插槽。 (3)机箱内有专门电源，电源有较强的抗干扰能力。 (4)要求具有连续长时间工作能力。 (5)一般采用便于安装的标准机箱(4U标准机箱较为常见) 根据系统设计要求，本设计选用单片机作为其控制系统。 2.3.2 检测元件的选择: 根据系统的设计要求及控制结构图，需要

25、检测火灾现场的温度。对于温度传感 器的选型，要求传感器的测温精度高、响应速度快、抗干扰力好、可靠性高。基于上述要求，本设计选用DS18B20传感器最为系统采集温度信号用的传感器。 1.DS18B20单线数字温度传感器，即“一线器件”，其具有独特的优点: (1)采用单总线的接口方式与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。 (2)测量温度范围宽，测量精度高。DS18B20 的测量范围为-55?-125? ;在-10-85? 范

26、围内，精度为?0.5? 。 7 (3)在使用中不需要任何外围元器件即可实现测温。 (4)多点组网功能。多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。 (5)供电方式灵活。DS18B20可以通过内部寄生电路从数据线上获取电源。因 此，当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外电源，从而使系统结构更趋 简单，可靠性更高。 (6)测量参数可配置。DS18B20的测量分辨率可通过程序设定9-12位。 (7)负压特性。电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。 (8)掉电保护功能。DS18B20内部含有EEPROM，在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值。 DS18B20 具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围，适合于构建自己的经济的测温系统，因此也就被设计者们