基于单片机的火灾报警系统的设计与实现毕业论文

1、摘 要随着现代信息技术的飞速发展和工业自动化技术的逐步实现，人们对建筑物内的安全性和灾害预警系统更加重视，为预防楼房内的火灾，人们已采取许多方法来防范火灾的发生。其中就包括通过信息化和自动化的方法来检测楼房内的烟雾和温度，达到检测火灾的目的。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火灾报警器。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，以AT89S52单片机和MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器为核心设计的火灾报警器可实现报警、故障自诊断、浓度级别显示、报警限设置、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、智能化的火灾报警器，具有一定的实用价值。关键词：火灾报警；单片机；烟雾传感器；温度传感器；AbstractWiththerapiddevelopmentofmoderninformationtechnologyandindustrialautomationtechnologygraduallyrealize,peopleonthestructureswithinthesafet

2、yanddisasterwarningsystemmoreattention,topreventthefireinthebuilding,peoplehavetakenmanymethodstopreventfire.Includingthroughinformatizationandautomatedmethodtodetectthesmokeinthebuildingandtemperature,achievethepurposeoffire detection.In this paper, resistance type smoke sensor and single-chip microcomputer as the core technology and electronic technology, designs a technology better fire alarm. The selection of MQ-2 type semiconductor gas sensitive element smoke sensor smoke detection. The sel

3、ection of AT89S52 chip, the integration of the A/D conversion, hardware multiplier, hardware pulse width modulator and other resources. With AT89S52 MCU and MQ-2 type semiconductor resistor type smoke sensor as the core design of the fire alarm can alarm, fault diagnosis, concentration level display, alarm limit settings, temperature display and temperature alarm value setting and other functions. Is a kind of simple structure, stable performance, convenient operation, low price, intelligent fir

4、e alarm, has a certain practical value.Key words: Fire alarm; Single chip microcomputer; The smoke sensor; The temperature sensor目 录第1章 绪论11.1 课题研究背景及意义11.2 火灾报警器的发展历程和发展现状11.3 论文主要内容及结构安排3第2章 总体方案论证与设计42.1 设计要求42.2 总体设计方案42.3 各功能模块方案选择52.4 本章小结6第3章 系统硬件设计83.1 单片机最小系统电路设计83.2 DS18B20测温电路103.3四位数码管显示电路的结构和工作原理123.4 MQ-2烟雾传感器转换电路153.5报警温度设定按键电路173.6 电源电路173.7 本章小结18第4章 系统软件设计194.1 主程序流程图194.2中位值平均滤波法数字滤波流程图214.3插值法线性化处理子流程图224.4报警子程序流程图254.5控制按键设计子程序流程图264.6 本章小结26第5章 系统调试275.1 Proteus软件介绍275.2 Ke

5、il C软件介绍285.3 软件调试285.4 调试结果295.5 本章小结31结 论32参考文献33致 谢35附录1 程序清单36附录2 电路原理图4223第1章 绪论1.1 课题研究背景及意义在各种灾害中，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。它威胁着人们的健康、生命和财产安全，一旦引发火灾，就能使成千上万的财产瞬间变为灰烬，其所造成的损失约为地震的五倍，仅次于干旱和洪涝灾害。火灾是可燃物在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。火，在给人类带来文明进步、光明和温暖的同时也在其失去控制之时给人类造成了巨大的灾难。据统计，我国70年代火灾平均损失接近2.5亿元，80年代火灾平均损失接近3.2亿元。进入90年代，特别是1993年以来，火灾造成的直接损失上升到年均十几亿元，年均死亡2000多人。随着经济和城市建设的快速发展，城市高层、地下以及大型综合性建筑日益增多，火灾隐患也大大增加，火灾发生的数量及其造成的损失呈逐年上升1。严峻的事实证明，火灾给人类、社会和自然造成的危害范围不断扩大，它不仅毁坏物质财产，造成社会秩序的混乱，还直接威胁生命安全，给人们的心灵造成极大

6、的伤害。残酷的现实让人们逐渐认识到监控预警和消防工作的重要性，良好的监控系统和及时的报警机制可以大大降低人员的伤亡，为社会减少不必要的损失2。智能火灾自动报警系统就是为了满足这一需求而研制出的，并且其自身的技术水平也在随着人们需求的不断地提高，在功能、结构、形式等方面不断地完善。设置功能完善的控制系统及消防设施，对保障人民生命财产的安全，无疑是极为重要的。随着电子产品在人类生活中的使用越来越广泛，火灾报警系统已并非传统意义上的简单的报警设备，而是融入了计算机技术、电子技术、自动控制技术、传感器的应用等各领域知识。伴随着科学技术的不断进步，火灾报警系统必将得到更快的发展。随着经济和城市建设的快速发展，城市高层、地下建筑以及大型综合性建筑日益增多，火灾隐患也大大增加，火灾的数量及其造成的损失呈逐年上升趋势，市场上迫切需要一种容量大、可靠性高、使用简单的火灾报警控制系统。1.2 火灾报警器的发展历程和发展现状1.2.1 火灾报警系统发展历程火灾报警系统的发展也是经历了由单一品种发展成现在样式多样化的过程，由以前误报率较高、安装复杂和监测范围较窄变成现在测量较精准、安装简单、监测范围广等从发展

7、过程来看，大体上可分为以下几个阶段：第一阶段，从19世纪40年代至20世纪40年代，火灾报警系统处于发展的初级阶段，采用的探测器主要是感温式的探测器，它通过采集温度信号，然后判定是否超出设定的阈值，从而判断是否有火灾发生。这一阶段，火灾报警系统简单，仅靠单一的温度参量进行火灾判断。但是它易受环境中其他干扰源的影响，灵敏度低，响应速度慢，无法判断引燃火灾，也无法满足智能化火灾报警系统的要求。第二阶段，20世纪40年代末，瑞士物理学家 Emst Meili研究的离子感烟探测器推出以后，引起了人们对离子感烟探测器的重视，随后感烟探测器得到广泛应用，并逐渐占据了绝大部分市场，迫使感温式探测器退居其次；到70年代末，光电式感烟探测器在光电技术的基础上发展起来，并很快得到大力发展，它的使用寿命长，抗干扰能力强，没有离子感烟探测器的放射性问题。在这一阶段，火灾报警系统普遍采用多线制布局方式，布线、调试、系统可靠性是系统发展的瓶颈。第三阶段，20世纪80年代初期，总线型火灾报警系统开始兴起，在火灾报警领域中迈出了一大步，并得到了较普遍的应用。它使得布线工作量显著减少，安装调试更加容易，更能精确报警定位

8、。但是这一时期的火灾报警系统的智能化水平不高，采用有线连接对工程要求高。第四阶段，从20世纪80年代中后期开始，随着计算机技术、控制技术、集成电路技术、传感器技术及智能技术的快速发展，火灾自动报警系统步入智能化时代，智能化火灾报警系统迅速发展起来，各种智能型的火灾自动报警系统相继出现。模拟量可寻址技术的应用使得火灾报警系统的安全性、精准性和智能性有了很大提高，在火灾自动报警系统发展史上具有里程碑的意义3。1.2.2 国内外火灾报警系统的发展现状国外从20世纪30年代开始研究及开发烟雾传感器，且发展迅速，一方面是因为人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求提高；另一方面是因为传感器市场增长受到政府安全法规的推动。据有关统计，美国19962002年烟雾传感器年均增长率为27%30%。随着传感器生产工艺水平逐步提高，传感器日益小型化、集成度不断增大，使得烟雾检测 仪器的体积也逐渐变小，提高了烟雾检测仪器的便携性，更加利于生产、运输及市场推广4。我国在70年代初期开始研制烟雾报警器，生产型号多样、品种较齐全，应用范围也由单一的炼油系统扩展到几乎所有危险作业环境的各种类型报警器，产品数量也

9、在不断增加。但是由于国内的火灾报警系统较多的是进口产品或是靠引进技术，其系统的灵敏度、对环境变化的自适应能力、探测浓度范围、以及节电设计方面还有待进一步研究提高，在应用到市场之前还有很多问题需要解决5。毫无质疑的是未来先进的火灾早期智能报警系统在随着科技水平的发展、市场推广的深入和全民火灾防范意识的不断加强，会被越来越多的用户所推崇，应用领域也会延伸至多种行业，火灾系统也会应技术的创新而不断发展更新。1.3 论文主要内容及结构安排本次的火灾报警器设计中由单片机AT89S52芯片、DS18B20芯片和烟雾传感器为核心，辅以必要的电路，如上下限设置按键、紧急报警等。实现了对各个单元的有效控制，本文分五章对系统设计进行了详细介绍，各章节安排如下：第1章 简要介绍了火灾报警器的发展现状，提出了研究课题，介绍了论文的章节安排。第2章 本章给出了总体方案的论证与设计，其中提出了设计要求。第3章 本章主要是对火灾报警器各个功能模块进行设计。并且分别阐述了各个功能模块的工作原理、具体工作过程以及硬件连接。第4章 本章主要研究了在电路的基础上设计相应的软件程序，说明程序运行过程，给出各个功能模块应用程序的流程图。第5章 本章主要介绍系统的调试，包括使用的软件、调试环境和软件调试过程，给出了调试软件的成功运行结果。第2章 总体方案论证与设计2.1 设计要求本系统以AT89S52单片机为中央处理器，利用单片机采集温度，用4位数码管显示温度值，设置三个按键调整报警温度值，当温度超出所设定的上下限范围时，开始报警。系统硬件电路主要分为温度电路、键盘电路、烟雾A/D转换电路、声音报警电路、显示电路五个部分。当烟雾传感器检测到火灾释放的烟雾时，将信号传送的ADC0832进行处理模数

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