基于單片機(jī)的智能火災(zāi)報警系統(tǒng)畢業(yè)論文講解

1、河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 摘要 科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展與進(jìn)步給人們的生活帶來了前所未有的便利， 如電力技術(shù)的迅 猛發(fā)展與應(yīng)用，合成材料的誕生，新能源的不斷涌現(xiàn)，自動化程度的不斷提高等等，使 人們的衣食住行條件得到了極大的改善。然而其負(fù)面的作用也隨之凸顯出來，如液化石 油氣，各種電子產(chǎn)品，易燃裝飾材料等我們身邊經(jīng)常接觸到的一些普通生活用品，為火 災(zāi)的發(fā)生埋下了巨大的隱患， 人們在享受科技帶來的便利之外無時不在受到潛在的火災(zāi) 的威脅。所謂水火無情，為了避免火災(zāi)以及減少火災(zāi)造成的損失，讓人們的生活更加安 寧，殘酷的現(xiàn)實以及觸目驚心的教訓(xùn)要求我們必須設(shè)計和完善火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，提高 火災(zāi)的預(yù)警與

2、早期處理水平， 將火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)， 最大限度地減少社會財富的損失。 基于此，本文從生活中的實際情況著手，設(shè)計了一種適用于多種公共場所的基于單片機(jī) 的火災(zāi)智能報警系統(tǒng)。該火災(zāi)報警系統(tǒng)是以 AT89C51 單片機(jī)作為控制中心，接受、處 理火災(zāi)探測器輸出的煙霧濃度信號、溫度信號，并進(jìn)行聲光報警。它通過不斷的向現(xiàn)場 發(fā)射巡檢信號來監(jiān)視現(xiàn)場的溫度、煙霧濃度等，并不斷反饋給報警控制器，控制器將接 到的信號與內(nèi)存的正常整定值比較、判斷確定是否有火災(zāi)的發(fā)生。當(dāng)現(xiàn)場煙霧或者溫度 發(fā)生異常，或者發(fā)生火災(zāi)時，可實現(xiàn)聲光報警、煙霧濃度、溫度報警限設(shè)置、故障自診 斷、延時報警等，是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、

3、價格低廉、智能化的煙霧傳 感器，具有一定的實用價值。 關(guān)鍵詞： AT89C51 單片機(jī)，智能報警，傳感器，控制器 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 Abstract The rapid development and progress of science and technology has brought unprecedented convenience to peoples life,as the rapid development of electric technology and application of composite materials, the constantl

4、y emerging of the new energy, the constant improvement of the degree of automation, etc. make peoples food and clothing live line conditions improved greatly. However, its negative effect also stands out, some ordinary articles for daily use such as liquefied petroleum gas (LPG), all kinds of electr

5、onic products, flammable decorative materials around us, buried the huge hidden trouble for the beginning of the fire, people enjoying the convenience from technology constantly under the threat of potential fire. So-called water ruthless, in order to avoid fire and reduce fire losses, make peoples

6、life more peaceful, the harsh reality and shocking lesson requires us to design and improve the automatic fire alarm system and improve the level of fire early warning and handling, which will make a fire in the bud, to minimize the loss of wealth of society.Based on this, this text set about from t

7、he actual situation in life, we design a kind of intelligent fire detection and alarm system suitable for a variety of public places of based on single chip microcomputer. The fire alarm system based on AT89C51 as the control center, accepts and treats the signal of smoke concentration and temperatu

8、re of the smoke fire detector, alarming with sound and light. Through sending inspection signal to the site inspection, it monitors the temperature and smoke concentration, and constantly feedbacks to alarm controller, the controller will receive the signal compared with the normal setting value of

9、the memory and judgment whether there is a fire happening. When the smoke temperature anomalies, or there is a fire, it can realize sound and light alarm, the setting of smoke concentration and temperature alarm limit, fault self-diagnosis, delayed alarm, etc.Its a kind of intelligent smoke sensor,w

10、hich has certain practical value ,with the simple structure, stable performance, convenient using, low costing, and so on. Keywords: AT89C51 single chip microcomputer, Intelligent alarm, Sensor, Controller 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 目錄 1 緒論 . 1 1.1 選題的背景及意義 1 1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r和現(xiàn)狀 1 1.2.1 火災(zāi)報警系統(tǒng)發(fā)展歷程. 1 1.2.2 國內(nèi)外火災(zāi)報

11、警系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 . 2 2 火災(zāi)報警系統(tǒng)及其整體方案設(shè)計. 4 2.1 火災(zāi)發(fā)生時的特點 4 2.2 火災(zāi)報警系統(tǒng)功能及其類型. 5 2.3 本系統(tǒng)的總體方案設(shè)計 6 2.3.1 本設(shè)計的研究范圍 . 6 2.3.2 系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu). 7 2.3.3 系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu) . 8 3 系統(tǒng)的硬件選擇與設(shè)計 . 9 3.1 主要芯片的選擇 9 3.1.1 單片機(jī)的選擇 . 9 3.1.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選擇. 10 3.2 傳感器的選擇 13 3.2.1 火災(zāi)探測器的分類 13 3.2.2 溫度探測器的選定 . 14 3.2.3 煙霧傳感器的選擇 . 16 3.3 各電路模塊的設(shè)計 19 3.

12、3.1 單片機(jī)外圍接口電路 19 3.3.2 A/D 轉(zhuǎn)換電路 20 3.3.3 煙霧信號調(diào)理電路. 22 3.3.4 光報警電路 . 22 3.3.5 聲報警電路 . 23 3.3.6 報警器故障自診斷. 23 4 火災(zāi)報警系統(tǒng)的軟件設(shè)計 . 24 4.1 軟件開發(fā)環(huán)境 24 4.2 火災(zāi)報警系統(tǒng)程序設(shè)計 24 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 4.2.1 主程序流程圖 24 4.2.2 主程序初始化流程圖. 25 4.2.3 數(shù)據(jù)采集子程序 25 4.2.4 火災(zāi)判斷與報警程序. 26 4.2.5 濾波子程序 . 27 5 功能仿真驗證分析 29 5.1 關(guān)于仿真與編程軟件 . 29 5

13、.2 Protues 仿真原理圖 . 29 6 總結(jié)與展望 . 30 6.1 總結(jié) 30 6.2 展望 31 致 謝. 32 參考文獻(xiàn) . 33 附 錄. 34 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 1 緒論 1.1 選題的背景及意義 在各種災(zāi)害中，火災(zāi)是最經(jīng)常、最普遍地威脅到公眾安全和社會發(fā)展的主要災(zāi)害之 一。它威脅著人們的健康、生命和財產(chǎn)安全，一旦引發(fā)火災(zāi)，就能使成千上萬的財產(chǎn)瞬 間變?yōu)榛覡a，其所造成的損失約為地震的 5 倍，僅次于干旱和洪澇災(zāi)害。據(jù)瑞士保 險公司調(diào)查報告， 1970年1985年世界平均每周發(fā)生 3 起大火，15年共造成 150萬人喪 生，使全球 5000 萬人無家可歸，如果

14、說天災(zāi)是人類共同面對的大敵，那么在尚不發(fā)達(dá) 的發(fā)展中國家則是天災(zāi)與人禍并重，火災(zāi)隱患日益嚴(yán)重。 殘酷的現(xiàn)實讓人們逐漸認(rèn)識到監(jiān)控預(yù)警和消防工作的重要性。 火災(zāi)監(jiān)測預(yù)防工作已 變得日益緊迫， 尋找一種及時有效的預(yù)防火災(zāi)產(chǎn)生的方法已經(jīng)變成人們迫切需要解決的 問題。良好的監(jiān)控系統(tǒng)和及時的報警機(jī)制可以大大降低人員的傷亡，為社會減少不必要 的損失。智能火災(zāi)自動報警系統(tǒng)就是為了滿足這一需求而研制出的，并且其自身的技術(shù) 水平也在隨著人們需求的不斷地提高，在功能、結(jié)構(gòu)、形式等方面不斷地完善。 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)能迅速監(jiān)測火情，可發(fā)現(xiàn)人們不易發(fā)覺的火災(zāi)早期特征，可將火 災(zāi)帶來的生命財產(chǎn)損失降到最低限度。智能型火災(zāi)報

15、警系統(tǒng)是一個集信號檢測、傳輸、 處理、報警于一體的系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市高層、地下建筑以及 大型綜合性建筑日益增多，火災(zāi)隱患也大大增加，火災(zāi)的數(shù)量及其造成的損失呈逐年上 升趨勢，市場上迫切需要一種容量大、 可靠性高、使用簡單的智能型火災(zāi)報警控制系統(tǒng)。 基于社會和經(jīng)濟(jì)方面的需求，本課題旨在開發(fā)一個能夠?qū)ΡO(jiān)測點實時監(jiān)控、報警的智能 火災(zāi)報警系統(tǒng)。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r和現(xiàn)狀 1.2.1 火災(zāi)報警系統(tǒng)發(fā)展歷程 火災(zāi)報警系統(tǒng)的發(fā)展也是經(jīng)歷了由單一品種發(fā)展成現(xiàn)在樣式多樣化的過程， 由以前 誤報率較高、安裝復(fù)雜和監(jiān)測范圍較窄變成現(xiàn)在測量較精準(zhǔn)、安裝簡單、監(jiān)測范圍廣等 從發(fā)展過程來看，大

16、體上可分為以下幾個階段： 第一階段，從 19世紀(jì) 40年代至 20 世紀(jì) 40年代，火災(zāi)報警系統(tǒng)處于發(fā)展的初級階 段，采用的探測器主要是感溫式的探測器，它通過采集溫度信號，然后判定是否超出設(shè) 定的閡值，從而判斷是否有火災(zāi)發(fā)生。這一階段，火災(zāi)報警系統(tǒng)簡單，僅靠單一的溫度 參量進(jìn)行火災(zāi)判斷。但是它易受環(huán)境中其他干擾源的影響，靈敏度低，響應(yīng)速度慢，無 法判斷陰燃火災(zāi)，也無法滿足智能化火災(zāi)報警系統(tǒng)的要求。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書 第二階段， 20世紀(jì) 40年代末，瑞士物理學(xué)家 Emst Meili 研究的離子感煙探測器推 出以后，引起了人們對離子感煙探測器的重視，隨后感煙探測器得到廣泛應(yīng)用

17、，并逐漸 占據(jù)了絕大部分市場，迫使感溫式探測器退居其次；到 70 年代末，光電式感煙探測器 在光電技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來， 并很快得到大力發(fā)展， 它的使用壽命長， 抗干擾能力強， 沒有離子感煙探測器的放射性問題。在這一階段，火災(zāi)報警系統(tǒng)普遍采用多線制布局方 式，布線、調(diào)試、系統(tǒng)可靠性是系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。 第三階段， 20世紀(jì) 80年代初期，總線型火災(zāi)報警系統(tǒng)開始興起，在火災(zāi)報警領(lǐng)域 中邁出了一大步，并得到了較普遍的應(yīng)用。它使得布線工作量顯著減少，安裝調(diào)試更加 容易，更能精確報警定位。但是這一時期的火災(zāi)報警系統(tǒng)的智能化水平不高，采用有線 連接對工程要求高。 第四階段，從 20 世紀(jì) 80年代中后期開

18、始，隨著計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、集成電路 技術(shù)、傳感器技術(shù)及智能技術(shù)的快速發(fā)展，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)步入智能化時代，智能化 火災(zāi)報警系統(tǒng)迅速發(fā)展起來，各種智能型的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)相繼出現(xiàn)。模擬量可尋址 技術(shù)的應(yīng)用使得火災(zāi)報警系統(tǒng)的安全性、精準(zhǔn)性和智能性有了很大提高，在火災(zāi)自動報 警系統(tǒng)發(fā)展史上具有里程碑的意義。 1.2.2 國內(nèi)外火災(zāi)報警系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的高科技成果不斷被應(yīng)用到火災(zāi)報警系統(tǒng)，特別是近十幾 年的發(fā)展，先進(jìn)的智能型火災(zāi)報警系統(tǒng)，依靠其高靈敏度、低誤報率、安裝簡便靈活、 便于集中監(jiān)控等優(yōu)點，目前在國外得到了廣泛應(yīng)用。這種系統(tǒng)的代表產(chǎn)品有如澳大利亞 GODEX PTY.

19、LTD 公司生產(chǎn)的 GODEX 型空氣采樣式感煙火災(zāi)智能報警系統(tǒng)，澳大 利亞維信防火與保安有限公司( Vision Fire /_nop_();延時函數(shù)用 /段碼輸出口 /掃描口 /溫度輸入口 /LED 小數(shù)點控制 #include intrins.h #define Disdata P0 #define discan P2 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit DQ=P33; sbit DIN=P07; uint h; uchar flag; void caiji_wenyan(); void delay(uin

20、t x); void delay_10ms(uint i); /程序聲明 void panduan(); void baojing(); /* 溫度小數(shù)部分用查表法 */ uchar code ditab16= 0 x00,0 x01,0 x01,0 x02,0 x03,0 x03,0 x04,0 x04,0 x05,0 x06,0 x06,0 x07,0 x08,0 x08,0 x09,0 x0 9; / uchar code dis_712=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x82,0 xf8,0 x80,0 x90,0 xff,0 xbf; /共

21、陰 LED 段碼表0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 不 亮 - uchar code scan_con4=0 x7f,0 xbf,0 xdf,0 xef; /列掃描控制字 uchar data temp_data2=0 x00,0 x00; /讀出溫度暫放 34 4 個數(shù) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 uchar data display5=0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00;/顯示單元數(shù)據(jù)， 據(jù)和一個運算暫用 /*11 微秒延時函數(shù) */ / void delay(uint t) for(;t0;t-); / /* 顯示掃描函數(shù) */ scan() cha

22、r k; for(k=0;k0; i-) / DQ=1;_nop_();_nop_(); DQ = 0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();/5us DQ = val/最低位移出 delay(6);/66us val=val/2;/右移一位 DQ = 1; delay(1); / *18B20 讀 1 個字節(jié)函數(shù) */ /從總線上讀取一個字節(jié) 36 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 uchar read_byte(void) uchar i; uchar value = 0; for (i=8;i0;i-) DQ=1;_nop_();_nop_()

23、; value=1; DQ = 0;/ _nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); /4us /4us DQ = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); if(DQ)value|=0 x80; delay(6); /66us DQ=1; return(value); / 讀出溫度函數(shù) */ / read_temp() ow_reset();/總線復(fù)位 write_byte(0 xCC); / 發(fā) Skip ROM 命令 write_byte(0 xBE); / 發(fā)讀命令 temp_data0=read_byte(); /溫度低 8 位 tem

24、p_data1=read_byte(); /溫度高 8 位 ow_reset(); write_byte(0 xCC); / Skip ROM write_byte(0 x44); / 發(fā)轉(zhuǎn)換命令 / 溫度數(shù)據(jù)處理函數(shù) */ 37 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 void work_temp() uchar n=0; uchar doth,dotl; uchar flag3=1,flag2=1;/數(shù)字顯示修正標(biāo)記 if(temp_data1 temp_data0=(temp_data0)+1; n=1; flag=1; / 負(fù)溫度求補碼 if(temp_data0255) temp_dat

25、a1+; display4=temp_data0 display0=ditabdisplay4; doth=display0/10; dotl=display0%10; display4=(temp_data0 display3=display4/100; display2=display4/10%10; display1=display4%10; if(!display3) display3=0 x0a; flag3=0; if(!display2) display2=0 x0a; flag2=0; 38 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書 /最高位為 0 時都不顯示 if(n) displ

26、ay3=0 x0b;/ 負(fù)溫度時最高位顯示 - flag3=0; Disdata=0 xff;/初始化端口 discan=0 xff; for(h=0;h4;h+)displayh=8;/ 開機(jī)顯示 8888 ow_reset(); / 開機(jī)先轉(zhuǎn)換一次 write_byte(0 xCC); / Skip ROM write_byte(0 x44); / 發(fā)轉(zhuǎn)換命令 for(h=0;h0;i-) for(j=4;j0;j-) for(k=248;k0;k-); void panduan() if(Tem1Tem) a1=1; /當(dāng)采集的溫度高于閾值置 1，否則，置 0 else a1=0; if(Tem2Tem) a2=1; else a2=0; if(Smok1Smok) b1=1; else b1=0; if(Smok2Smok) b2=1; else b2=0; /當(dāng)采集的煙霧濃度高于閾值置 1，否則，置 0 baojing() if(a1=a2