優(yōu)秀碩士論文參考火災煙霧自動設計

1、石家莊鐵道大學四方學院畢業(yè)設計火災自動報警系統(tǒng)設計Automatic Fire Alarm System 2011 屆 電 氣 工 程 系專業(yè) 自動化 學號 學生姓名 指導教師 劉 揚 完成日期 2011年5月25 日畢業(yè)設計成績單學生姓名學號班級專業(yè)自動化畢業(yè)設計題目火災自動報警系統(tǒng)設計指導教師姓名劉 揚指導教師職稱講師評 定 成 績指導教師得分評閱人得分答辯小組組長得分成績：院長(主任) 簽字：年 月 日題目火災自動報警系統(tǒng)設計學生姓名學號班級專業(yè)電氣工程及其自動化承擔指導任務單位電氣工程系導師姓名劉揚導師職稱講師一、主要內容要求單片機與煙霧傳感器互聯(lián)，通過數碼管將相應的濃度數值顯示出來，

2、或啟動喇叭工作。二、基本要求1使用STC89系列單片機配合溫度控制傳感器工作。2采用半導體電阻和AD變換器采集數字信息。采用煙霧傳感器識別火焰。3使用Keil C編程。實現相關邏輯控制。4電路原理圖設計。5提出系統(tǒng)設計框圖，提出相應的解決方案。6需單片機和芯片，開發(fā)電路板，煙霧傳感器和步進電機以及驅動電路模塊。7. 分組人數2人，分別為傳感器AD模塊設計；顯示屏模塊設計；單片機系統(tǒng)設計等幾個部分的開發(fā)。三、主要技術指標1電壓直流5V，工作電流小于500mA。2. 可實現要求基本功能。3. 電路原理圖4. 論文正文不少于1.5萬字，查閱文獻資料不少于10篇，其中外文文獻2篇以上，翻譯與課題有關的

3、外文資料不少于3000漢字。四、應收集的資料及參考文獻C語言開發(fā)關于STC89系列相關單片機開發(fā)文檔。傳感器應用電路400例 王煜東 中國電力出版社五、進度計劃1第1周第2周 調研、收集材料，完成開題報告；2第3周-第4周 分析、確定方案 ；3第5周-第11周 設計系統(tǒng)、編寫單片機程序；4第12周-第15周 撰寫論文；5第16周 完善論文，答辯。教研室主任簽字時間年月日畢業(yè)設計任務書畢業(yè)設計開題報告題目火災自動報警系統(tǒng)設計學生姓名學號班 級專業(yè)自動化一、本課題的研究背景火災，是指在實踐或空間上失去控制的燃燒所造成的災害。人類能夠對火進行利用和控制，是文明進步的一個重要標志?；?，給人類帶來文明進

4、步、光明和溫暖。但是失去控制的火，就會給人類造成巨大的災難。隨著社會的不斷發(fā)展，在社會財富日益增多的同事，導致發(fā)生火災的危險性也在增多，火災的危害性也越來越大。二、國內外研究現狀我國近期特別是1993年以來，火災造成的直接財產損失上升到年平均十幾億元，年均死亡2000多人。實踐證明，隨著社會和經濟的發(fā)展，消防工作的重要性就越來越突出。由此，火災報警器在消防工作中的作用也尤為突出了。我國的火災自動報警控制系統(tǒng)經歷了從無到有、從簡單到復雜的發(fā)展過程，其智能化程度也越來越高。但目前國內廠家多偏重于大型倉庫、商場、高級寫字樓、賓館等場所大型火災報警系統(tǒng)的研發(fā)，成本較高。而在居民住宅區(qū)、機房、辦公室等小

5、型防火單位，需要設置一種單一或區(qū)域聯(lián)網、廉價實用的火災自動探測報警裝置，因此，研制一種結構簡單、加個低廉的溫控火災報警器是非常必要的。報警器的自動控制部分已由模擬控制逐漸讓位于以單片機為主的微處理器控制。微處理器取代模擬電路作為自動控制器有如下特點：1使電路更簡單2可以實現較復雜的控制3靈活性和適應性4無零點漂移，控制精度高5可提供人機界面，多機聯(lián)網工作三、論文進行的主要工作1.主要內容用單片機、煙霧傳感器等組成火災自動報警的控制電路，控制喇叭以及排風電機的轉動，同時用數碼管組成顯示電路，顯示室內有害氣體濃度。2.基本要求（1）根據要求設計火災自動報警系統(tǒng)電路。單片機可選擇內置AD轉換的，可以

6、省去外部轉換電路；采集電路選用MQ-2可方便檢測各種煙霧。（2）利用uln2003放大電流作為驅動電路，驅動電機轉動。（3）用數碼管顯示當前濃度值，并可發(fā)出聲光報警。（4）做出實物，編寫單片機程序。四、研究方法以煙霧傳感器MQ-2為測量元件，檢測到實時的濃度信號并經過A/D轉換，將數字信號傳送到單片機中，檢測到的信號與設定的值做比較，當檢測信號大于設定值時，系統(tǒng)發(fā)出報警，本設計做出實物。五、預期達到的結果本設計要做到自動檢測環(huán)境有害氣體的濃度，如果環(huán)境中氣體濃度大于程序設定的濃度值時，即發(fā)出報警功能，并可主動疏通空氣，降低有害氣體濃度，做到實時檢測的功能。指導教師簽字時間年月日摘要目前，火災報

7、警系統(tǒng)有很多種，但一般都還屬于人工方式，在發(fā)生火災的時候通過人來聯(lián)系消防部門，往往不能及時報警而造成重大損失，如果能有一種自動報警系統(tǒng)，則會很大程度上減輕財產損失和減少人員傷亡。本課題提出了一種利用單片機結合煙霧傳感器對火災產生的煙霧進行檢測并報警的設計方案。文章研究包含硬件和軟件兩個方面，煙霧傳感器選擇MQ-2型，單片機選擇STC89C52RC。硬件方面設計包含信號采集設計、AD轉換電路設計、數碼管顯示電路設計、報警指示燈電路設計、電機驅動電路設計以及聲音報警電路設計；軟件方面包含數碼管顯示電路設計、狀態(tài)指示設計、報警設計。實驗結果證明，該設計方案合理，工作穩(wěn)定，具有較高的性能指標。關鍵詞：

8、MQ-2STC89C52RC報警器Currently,there area variety offire alarm systemsbut generallyalsobelong toartificial means,in the event offireto contact thefire department,through peopleoften notreported immediatelyandcause significantdamageif there isan automaticalarm system,willgreatlyExtent,reduceproperty dama

9、geandreduce casualtiesThis project proposes a combination of smoke microchip sensor to detect fire, smoke and alarm design.This paper studies two aspects of hardware and software included, smoke sensor selection MQ-2 type, single chip select STC89C52RC. Hardware design includes: design of signal acq

10、uisition, AD conversion circuit design, circuit design, digital display, alarm indicator circuit design, motor drive circuit design, and sound the alarm circuit design; software contains the digital display circuit design, design status indication and alarm DesignExperimental results show that the d

11、esign rational, stable, has high performance.Keywords:MQ-2STC89C52RC Alarm目錄第1章緒論11.1研究背景和意義11.2國內外發(fā)展趨勢11.3本論文主要研究內容1主要內容2基本要求2研究方法2第2章火災報警器的方案設計32.1火災報警器整體設計方案3火災報警器設計思路3火災報警器工作原理32.2火災報警器的框圖設計42.3火災報警器的各模塊功能4第3章火災報警器的硬件設計53.1火災報警系統(tǒng)原理圖53.2信號采集設計53.3AD轉換電路設計7PCF8591的簡介7PCF8591的功能7PCF8591的特性7AD轉換的硬件電

12、路圖73.4顯示電路設計8數碼管顯示電路設計及顯示電路圖8數碼管83.5報警指示燈電路設計93.6電機驅動電路設計9Uln2003簡介9Uln2003的特點10Uln2003的作用11電機驅動電路圖113.7聲音報警電路設計113.8單片機STC89C5212STC89C52單片機簡介12STC89C52單片機的內部結構13STC89C52單片機的管腳功能13STC89C52單片機的管腳圖15第4章系統(tǒng)軟件設計164.1系統(tǒng)流程圖164.2程序設計過程174.3火災報警器電路的軟件設計17數碼管顯示程序設計17報警子程序設計17第5章實驗誤差分析185.1軟件方面185.2硬件方面18第6章結

13、論與展望19參考文獻20致謝21附錄22附錄A外文資料22附錄B電路原理圖27附錄C實物圖28附錄D程序清單30第1章緒論1.1研究背景和意義1.2國內外發(fā)展趨勢 1.3本論文主要研究內容1.3.1主要內容1.3.2基本要求研究方法第2章火災報警器的方案設計2.1火災報警器整體設計方案 2.1.1火災報警器設計思路2.1.2火災報警器工作原理 2.2火災報警器的框圖設計圖2-1可燃性氣體檢測報警器結構框圖2.3火災報警器的各模塊功能 第3章火災報警器的硬件設計3.1火災報警系統(tǒng)原理圖附錄B是單片機控制的火災報警系統(tǒng)的原理圖。原理圖包括以下設計部分：信號采集設計部分、AD轉換電路設計部分、數碼管

14、顯示電路設計部分、報警指示燈電路設計部分、電機驅動電路設計部分、聲音報警電路設計部分、單片機芯片選用部分。3.2信號采集設計外形尺寸（mm）接線圖接線圖測試條件測試電路 回路電壓：VC=10V加熱電壓：VH=5V負載電阻：RL=2K圖3-2信號采集電路3.3AD轉換電路設計3.3.1PCF8591的簡介3.3.2PCF8591的功能3.3.3PCF8591的特性3.3.4AD轉換的硬件電路圖圖3-3AD轉換電路3.4 顯示電路設計數碼管顯示電路設計及顯示電路圖圖3-4數碼管顯示電路3.4.2數碼管數碼管是一種半導體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數碼管顯示分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。本設計采用的

15、是動態(tài)顯示。靜態(tài)驅動也稱直流驅動。靜態(tài)驅動是指每個數碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅動，或者使用如BCD碼二-十進制譯碼器譯碼進行驅動。靜態(tài)驅動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多，如驅動5個數碼管靜態(tài)顯示則需要5840根I/O端口來驅動，要知道一個89C51單片機可用的I/O端口才32個），實際應用時必須增加譯碼驅動器進行驅動，增加了硬件電路的復雜性。數碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅動是將所有數碼管的8個顯示筆劃“a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端連在一起，另外為每個數碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自

16、獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數碼管的的COM端，就使各個數碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。在輪流顯示過程中，每位數碼管的點亮時間為12ms，由于人的視覺暫留現象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數據，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低9。3.

17、5報警指示燈電路設計圖3-5報警燈電路3.6電機驅動電路設計Uln2003簡介3.6.2Uln2003的特點圖3-6管腳圖圖3-7封裝圖3.6.3Uln2003的作用電機驅動電路圖圖3-8電機驅動電路3.7聲音報警電路設計圖3-9聲音報警電路3.8單片機STC89C523.8.1STC89C52單片機簡介STC89C52單片機是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強抗干擾的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，內部集成MAX810專用復位電路。增強型8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。工作電壓：。工作頻率范圍：040MHz，相當于普通8051的080MHz，實際工作頻率可達48

18、MHz。用戶應用程序空間：8K。片上集成512字節(jié)RAM。通用I/O口，復位后為：P1/P2/P3/P4是準雙向口/弱上拉(普通8051傳統(tǒng)I/O口) P0口是開漏輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻。 ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數秒即可完成一片。有EEPROM功能?？撮T狗。內部集成MAX810專用復位電路，外部晶體20M以下時，可省略外部復位電路。共3個16位定時器/計數器，其中定時器0還可以當成2個8位定時器使用。外部中斷4路,下降沿中斷或

19、低電平觸發(fā)中斷，Power Down模式可由外部中斷電平觸發(fā)中斷方式喚醒。通用異步串行口(UART)，還可用定時器軟件實現多個UART。工作溫度范圍：-40+85（工業(yè)級）/075（商業(yè)級）。3.8.2STC89C52單片機的內部結構STC89C52單片機的內部結構框圖如下圖所示。STC89C51單片機中包含中央處理器（CPU）、程序存儲器（Flash）、數據存儲器（SRAM）、定時/計數器、UART串口、I/O接口、EEPROM、看門狗等模塊STC89C51系列單片機幾乎包含了數據采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個片上系統(tǒng)。3.8.3STC89C52單片機的管腳功能P0.0P0.7

20、：P0既可作為輸入/輸出口，也可作為地址/數據復用總線使用。當P0口作為輸入/輸出口時，P0是一個8位準雙向口，上電復位后處于開漏模式。P0口內部無上拉電阻，所以作I/O口必須外接10K-4.7K的上拉電阻。當P0作為地址/數據復用總線使用時，是低8位地址線A0A7，數據線的D0D7，此時無需外接上拉電阻。P1.0/T2：作為P1.0時，標準I/O口PORT10；作為T2時，定時器/計數器2的外部輸入。P1.1/T2EX：作為P1.1時，標準I/O口PORT11；作為T2EX時，定時器/計數器2捕捉/重裝方式的觸發(fā)控制。P1.2：標準I/O口PORT12。P1.3：標準I/O口PORT13。P

21、1.4：標準I/O口PORT14。P1.5：標準I/O口PORT15。P1.6：標準I/O口PORT16。P1.7：標準I/O口PORT17。P2.0P2.7:P2口內部有上拉電阻，既可作為輸入/輸出口，也可作為高8位地址總線使用(A8A15)。當P2口作為輸入/輸出口時，P2是一個8位準雙向口。P3.0/RxD： P3.0 標準I/O口PORT30；RxD 串口1數據接收端P3.1/TxD：P3.1 標準I/O口PORT31；TxD 串口1數據發(fā)送端P3.2/INT0： P3.2 標準I/O口PORT32；INT0外部中斷0,下降沿中斷或低電平中斷。3-10STC89C52單片機的內部結構框

22、圖P3.3/INT1：P3.3 標準I/O口PORT33；INT1外部中斷1,下降沿中斷或低電平中斷。P3.4/T0：P3.4 標準I/O口PORT34；T0定時器/計數器0的外部輸入。P3.5/T1：P3.5 標準I/O口PORT35；T1定時器/計數器1的外部輸入。P3.6/WR：P3.6 標準I/O口PORT36；WR外部數據存儲器寫脈沖P3.7/RD：P3.7 標準I/O口PORT37P4.0：標準I/O口PORT40P4.1：標準I/O口PORT41P4.2/INT3：P4.2 標準I/O口PORT42；INT3 外部中斷3,下降沿中斷或低電平中斷。P4.3/INT2：P4.3 標準

23、I/O口PORT43；INT3外部中斷2,下降沿中斷或低電平中斷。P4.4/PSEN：P4.4 標準I/O口PORT44；PSEN 外部程序存儲器選通信號輸出引腳P4.5/ALE：P4.5 標準I/O口PORT45；ALE 地址鎖存允許信號輸出引腳/編程脈沖輸入引腳。P4.6/EA：P4.6 標準I/O口PORT46；EA 內外存儲器選擇引腳RST：復位腳XTAL1：內部時鐘電路反相放大器輸入端，接外部晶振的一個引腳。當直接使用外部時鐘源時，此引腳是外部時鐘源的輸入端。XTAL2內部時鐘電路反相放大器的輸出端，接外部晶振的另一端。當直接使用外部時鐘源時，此引腳可浮空，此時XTAL2實際將XTA

24、L1輸入的時鐘進行輸出。VCC：電源正極。Gnd:：電源負極，接地。3.8.4STC89C52單片機的管腳圖本設計選用的是STC89C52單片機，如下圖3-11。選用此芯片的原因是對它比較熟悉，容易采購。3-11STC89C52管腳圖第4章系統(tǒng)軟件設計4.1系統(tǒng)流程圖進入報警處理程序N信息采開始程序初始化傳感器預熱信息采集AD轉換濃度顯示是否超過報警限Y4.2程序設計過程4.3火災報警器電路的軟件設計數碼管顯示程序設計4.3.2報警子程序設計第5章實驗誤差分析5.1軟件方面 5.2硬件方面 第6章結論與展望參考文獻致謝附錄附錄A外文資料Automatic fire alarm system i

25、s in order to inform the early detection of fire, and take effective measures to control and fight fires, and set in a building or other place of an automatic fire facilities, is that people with a powerful tool to fight the fire. Fire alarm system, fire detectors generally, regional centralized ala

26、rm alarm and composition; also be required under the project with various fire-fighting facilities and communication devices linked to form a central control system. From automatic alarm, automatic fire fighting, evacuation guidance, system process shows that, fire up a complete file management, fir

27、e control system.Fire detectors are fire detection devices, as in the stage of fire will produce smoke with high temperature flame cells. The smoke, heat and light into electrical signals through the detector alarm or automatic fire extinguishing system to start fighting the fire in time. Area where

28、 the floor of alarm detector can send the signal into sound and light alarm, and fire on the screen showing the room number; while also monitoring the concentration of certain floors of alarm (if the monitor is located in the building fire Control Center) output signal or control automatic fire exti

29、nguishing system. Concentration of alarm signal is received by way of sound and light show, and the screen also shows the specific fire floor and room number, the plane stopped taking the first alarm clock to record the timing, use of the machine-specific phones, but also quickly to the fire alarm t

30、o give directions and. In addition, you can control the fire extinguishing system or signal transmission to the fire control room.Automatic fire alarm system is by the trigger devices, fire alarm, fire alarm devices and other auxiliary functions of the device with the composition of a button fire al

31、arm system fire alarm system. It can fire early stages of burning smoke, heat and light radiation and other physical quantities, by temperature. Photographic and other smoke and fire detectors into electrical signals, transmitted to the fire alarm controller, and also shows the site of the fire, the

32、 fire record of the time. General fire alarm system and automatic sprinkler system, fire hydrant systems, smoke control systems, ventilation systems, air conditioning system, fire doors, fire shutter, smoke screen and other related equipment interaction, automatically or manually issue commands to s

33、tart the corresponding device.(A) of the trigger devices in automatic fire alarm system, automatic or manual fire alarm signal devices generate called trigger conditions, including fire detectors and manual fire alarm button. Fire detector is able to fire parameters (smoke, temperature, flame radiat

34、ion, gas concentration, etc.) response, and automatically generate a fire alarm signal devices. Fire response parameters according to different fire detectors into heat detectors, smoke detector, sensitive fire detectors, combustible gas detectors and fire detectors five basic types of composite. Di

35、fferent types of fire detectors for different types of fires and different places. Manual fire alarm button fire alarm signal generated manually start the automatic fire alarm system devices, automatic fire alarm system is an indispensable component of the.(B) the fire alarm device in automatic fire

36、 alarm system to receive, display and transmit fire alarm signals, and can send control signals and control functions with other auxiliary equipment as the fire alarm device instructions. Fire alarm control is one of the most basic kind. Charged with the fire alarm control fire detectors provide a s

37、table working power; detector and the working status of the system itself; the reception, conversion, processing a warning of fire detectors Shuchu; Jinxing sound and light alarm; Zhishi specific location and alarm time; the same time supporting the implementation of appropriate control and many oth

38、er tasks. Fire alarm system is a core component. In the fire alarm devices, some devices such as break, regional monitors, fire shows and other functions can not complete disc alarm device, which can be regarded as the evolution of fire alarm controller or supplement. Under certain conditions applie

39、d, and the fire alarm device fire alarm control belong.The basic function of fire alarm control are: the main power, backup power automatically converted, standby power charge function, power failure monitoring function, power functions working status indicator, power supply for the detector circuit

40、 function, control sensors or system failures, sound and light alarm, fire sound, light alarm, fire alarm and memory function, clock function unit, with priority being given fault function fire alarm, sound alarm sound audible alarm mute and again. (C) fire alarms in automatic fire alarm system to s

41、end different from the environment, sound, light the fire alarm signal device called the fire alarms. It sound, light and sound approach to the issue of fire alarm signals alarm area to warn people to adopt safe evacuation, fire fighting and rescue measures.D) Fire control equipment in automatic fir

42、e alarm system, when receiving the fire alarm, automatically or manually start the related fire-fighting equipment and display devices of their state, known as the fire control equipment. Include fire alarm control, automatic fire extinguishing system control device, fire hydrant system control devi

43、ces, smoke exhaust system and air conditioning and ventilation system control device, normally open fire doors, fire shutter control device, the lift back down control equipment, and fire emergency radio, fire alarms, fire communications equipment, fire evacuation signs and emergency lighting contro

44、l devices, control devices in some or all. Fire control equipment normally installed in the fire control center to facilitate the implementation of centralized control. While others set fire control equipment, fire fighting equipment is located in the charged field, but its actions must be returned

45、fire control signal, combined with the implementation of centralization and decentralization of control. (E) fire alarm system power supply electrical equipment belonging to the fire, the main power should be in the fire power, standby power use of battery. In addition to fire alarm power controller

46、, power supply, but also related to the system for the fire equipment such as power supply. （from: automatic fire alarm system design ）譯文：火災自動報警系統(tǒng)是人們?yōu)榱嗽缙诎l(fā)現通報火災，并及時采取有效措施，控制和撲滅火災，而設置在建筑物中或其它場所的一種自動消防設施，是人們同火災作斗爭的有力工具。 火災報警系統(tǒng)，一般由火災探測器、區(qū)域報警器和集中報警器組成；也可以根據工程的要求同各種滅器是探測火災的儀器，由于在火災發(fā)生的階段，將伴隨產生煙霧、。這些煙、熱和光可以通過探測器轉變?yōu)殡娦盘枅缶蚴棺詣訙缁鹣到y(tǒng)啟動，及時撲滅火災。 區(qū)域報警器能將所在樓層之探測器發(fā)出的信號轉換為聲光報警，并在屏幕上顯示出火災的房間號；同時還能監(jiān)視若干樓層的集中報警器（如果監(jiān)