基于51單片機火災(zāi)自動報警系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(含源文件)

PAGE開題報告Ⅰ編號：06023085河南大學(xué)2010屆本科畢業(yè)論文基于單片機的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)BasedOnSCMAutomaticFireAlarmSystem 論文作者姓名： xxx 作者學(xué)號： xxx 所在學(xué)院： xxx學(xué)院 所學(xué)專業(yè)： xxx 導(dǎo)師姓名職稱： xxx 論文完成時間： 、、-年-月-日開題報告Ⅰ河南大學(xué)2010屆畢業(yè)論文（設(shè)計、創(chuàng)作）開題報告（由學(xué)生本人認真填寫）學(xué)號姓名導(dǎo)師姓名職稱開題時間課題題目基于單片機的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)課題來源□導(dǎo)師指定□自定■其他來源課題的目的、意義以及和本課題有關(guān)的國內(nèi)外現(xiàn)狀分析：1．目的：本系統(tǒng)以單片機為主控單元，能夠及時監(jiān)測到系統(tǒng)故障和環(huán)境中有無火災(zāi)，火災(zāi)一旦發(fā)生將實現(xiàn)聲光報警，并采取有效措施控制火情的發(fā)展，將火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)，以確保人身財產(chǎn)安全，最大限度地減少損失。2．意義：本系統(tǒng)是一個由單片機控制的火災(zāi)煙霧濃度、溫度檢測系統(tǒng)，它將傳感器輸出地電壓信號進行A/D轉(zhuǎn)換、濾波、線性化，由單片機將電壓值轉(zhuǎn)換為氣體濃度和溫度送LED顯示，并判斷是否超過報警上限，若超過，則發(fā)出聲光報警。同時用戶可以自己設(shè)定報警上限和定時時間，使用戶可以根據(jù)實際情況方便的掌握安全狀況。3．現(xiàn)狀：自本世紀(jì)80年代開始，隨著電子產(chǎn)品在人類生活中的使用越來越廣泛，由此引起的火災(zāi)也越來越多，在我們生活的四周到處潛伏著火災(zāi)隱患。智能化火災(zāi)報警系統(tǒng)已并非傳統(tǒng)意義上的簡單的報警設(shè)備，而是融入了計算機技術(shù)、電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器的應(yīng)用等各領(lǐng)域知識。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，火災(zāi)報警系統(tǒng)必將得到更快的發(fā)展。研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和準(zhǔn)備解決的問題：1．目標(biāo)：通過設(shè)計一個以AT89S52單片機為核心的火災(zāi)報警器可以實現(xiàn)聲光報警、故障自診斷、濃度顯示、報警限設(shè)置、延時報警及與上位機串口通信等功能。是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價格低廉、智能化的火災(zāi)報警器，具有一定的實用價值。2．內(nèi)容：對該檢測與報警系統(tǒng)進行整體功能分析，主要實現(xiàn)硬件和主要軟件程序方面的設(shè)計，對其所選擇的主要芯片作簡單介紹，分模塊來實現(xiàn)其各個部分的功能，做出相應(yīng)的整體原理圖3．準(zhǔn)備解決的問題：如何設(shè)計一種火災(zāi)檢測與報警系統(tǒng)，可以通過氣體傳感器實時獲取可燃氣體濃度、溫度傳感器獲得火災(zāi)現(xiàn)場溫度，并通過LED顯示，當(dāng)濃度或溫度超過限定值時則報警。以方便人們更好的掌握安全狀況，提高生活質(zhì)量。開題報告Ⅱ擬采取的方法、技術(shù)或設(shè)計（開發(fā)）工具：本設(shè)計將實現(xiàn)基于單片機的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的硬件設(shè)計和主要的軟件程序設(shè)計，采用Protel99SE進行硬件原理圖設(shè)計，采用keilUvision2仿真開發(fā)系統(tǒng)進行軟件程序的開發(fā)。預(yù)期成果：1．畢業(yè)設(shè)計成果系統(tǒng)整體框圖、整體原理圖、模塊原理圖、主要程序模塊2．畢業(yè)論文進度計劃：2009.12.1-2010.3.5：查找資料、搜集相關(guān)素材2010.3.6-2010.3.26：完成需求分析2010.3.27-2010.4.7：完成概要設(shè)計2010.4.8-2010.4.15：完成詳細設(shè)計2010.4.16-2010.4.28：完成編碼2010.4.29-2010.5.4：完成軟件測試2010.5.5-2010.5.15：整理資料、撰寫畢業(yè)論文2010.5.16-2010.5.20：根據(jù)導(dǎo)師要求，完善畢業(yè)設(shè)計和論文指導(dǎo)教師對選題報告的意見：指導(dǎo)教師簽名：任務(wù)書河南大學(xué)2010屆畢業(yè)論文（設(shè)計、創(chuàng)作）任務(wù)書題目名稱火災(zāi)報警系統(tǒng)學(xué)院學(xué)生姓名所學(xué)專業(yè)學(xué)號畢業(yè)論文(設(shè)計、創(chuàng)作)要求1、硬件設(shè)計：完成系統(tǒng)的硬件電路圖設(shè)計2、軟件設(shè)計：完成主程序及各模塊程序流程圖3、撰寫論文：完成論文撰寫畢業(yè)論文(設(shè)計、創(chuàng)作)進度安排2009.12.1-2010.3.5：查找資料、搜集相關(guān)素材2010.3.6-2010.3.26：完成需求分析2010.3.27-2010.4.7：完成概要設(shè)計2010.4.8-2010.4.15：完成詳細設(shè)計2010.4.16-2010.4.28：完成編碼2010.4.29-2010.5.4：完成軟件測試2010.5.5-2010.5.15：整理資料、撰寫畢業(yè)論文2010.5.16-2010.5.20：根據(jù)導(dǎo)師要求，完善畢業(yè)設(shè)計和論文三、需收集的資料和指導(dǎo)性參考文獻[1]孫育才，MCS-51系列單片微型計算機及其應(yīng)用，第4版，東南大學(xué)出版社，2006[2]王慶，Protel99SE&DXP電路設(shè)計教程，電子工業(yè)出版社，2008[3]康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分，第4版，高等教育出版社,2006[4]劉軍，單片機原理與接口技術(shù)，華東理工大學(xué)出版社，2006[5]賴壽宏，微型計算機控制技術(shù)，機械工業(yè)出版社，2009．[6]李中望，一種智能火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計方案，安防科技，2008[7]王忠民，基于單片機的語音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)報警器設(shè)計，現(xiàn)代電子技術(shù)，2004，27（10）[8]AtmelCorporation8-bitMicrocontrollerwith8KBytesIn-SystemProgrammableFlashAT89S52 指導(dǎo)教師簽名： 2009年12月8日中期檢查表河南大學(xué)2010屆畢業(yè)設(shè)計（論文、創(chuàng)作）中期檢查表題目名稱：火災(zāi)報警系統(tǒng)學(xué)院計學(xué)生姓名學(xué)號一、畢業(yè)論文(設(shè)計、創(chuàng)作)進展情況現(xiàn)已搜集了大量有關(guān)系統(tǒng)硬件及軟件設(shè)計的資料，并查閱了有關(guān)的書籍，畫出了系統(tǒng)硬件的整體框圖及電路原理圖，并畫寫出了一些主要程序模塊的程序流程圖。后續(xù)工作是寫出系統(tǒng)軟件代碼二、畢業(yè)論文(設(shè)計、創(chuàng)作)存在問題及解決方案存在的問題：已畫出的系統(tǒng)原理圖還不夠完善，不能實現(xiàn)按鍵復(fù)位功能，軟件部分按鍵掃描子程序的程序流程圖還存在問題。解決方案：繼續(xù)查找有關(guān)資料，完善硬件原理圖及解決子程序中出現(xiàn)的問題。三、指導(dǎo)教師對學(xué)生畢業(yè)論文(設(shè)計、創(chuàng)作)進展方面的評語該生在做畢業(yè)設(shè)計的期間，積極認真，能夠及時分析和解決遇到的各種問題。但是在數(shù)據(jù)捕獲模塊的數(shù)據(jù)顯示存在界面凍結(jié)現(xiàn)象，希望在后續(xù)的工作期間，很好的解決這些問題。指導(dǎo)教師簽名2010年4月10日綜合成績表（一）河南大學(xué)2010屆畢業(yè)論文（設(shè)計、創(chuàng)作）綜合成績表（一）學(xué)院名稱：計算機與信息工程學(xué)院學(xué)號姓名指導(dǎo)教師綜合得分論文題目基于單片機的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)指導(dǎo)教師評語及得分指導(dǎo)教師評語該生的課題選擇立意新，論文敘述條理清晰、詳略得當(dāng)，并按時完成了項目所要求的功能，是一篇優(yōu)秀的本科論文。評分項目分值指導(dǎo)教師對畢業(yè)論文（設(shè)計、創(chuàng)作）評分撰寫開題報告、文獻綜述15調(diào)查研究查閱整理資料10學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求10數(shù)據(jù)處理、文字表達10論文（設(shè)計、創(chuàng)作）質(zhì)量和創(chuàng)新意識55合計100得分指導(dǎo)教師簽名2010年5月評閱教師評語及評分評閱教師評語該生論文語句流暢，論點明確，思路清晰，符合本科論文的要求。評分項目分值評閱畢業(yè)論文（設(shè)計、創(chuàng)作）評分撰寫開題報告、文獻綜述15調(diào)查研究查閱整理資料10學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求10數(shù)據(jù)處理、文字表達10論文（設(shè)計、創(chuàng)作）質(zhì)量和創(chuàng)新意識55合計100得分評閱教師簽名2010年此表由教師填寫綜合成績表（二）河南大學(xué)2010屆畢業(yè)論文（設(shè)計、創(chuàng)作）綜合成績表（二）學(xué)號答辯委員會評語及評分答辯委員會評語該生答辯過程中思路清晰，反應(yīng)敏捷，論文結(jié)構(gòu)合理，條理清楚，達到本科畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文要求的標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)答辯小組評議，同意通過論文答辯。答辯委員簽字：2010年5月2評分項目分值論文答辯小組評分答辯情況論文質(zhì)量合計（100）內(nèi)容表達情況（15）答辯問題情況（25）規(guī)范要求與文字表達（20）論文（設(shè)計、創(chuàng)作）質(zhì)量和創(chuàng)新意識（40）得分答辯委員會主任簽字：2010年5月2畢業(yè)論文（設(shè)計、創(chuàng)作）成績綜合評定：分綜合評定等級：備注：一、論文的質(zhì)量評定，應(yīng)包括對論文的語言表達、結(jié)構(gòu)層次、邏輯性理論分析、設(shè)計計算、分析和概括能力及在論文中是否有新的見解或創(chuàng)新性成果等做出評價。從論文來看學(xué)生掌握本專業(yè)基礎(chǔ)理論和基本技能的程度。二、成績評定采用結(jié)構(gòu)評分法，即由指導(dǎo)教師、評閱教師和答辯委員會分別給分（以百分計），評閱教師得分乘以20%加上指導(dǎo)教師得分乘以20%加上答辯委員會得分乘以60%即綜合成績。評估等級按優(yōu)、良、中、差劃分，優(yōu)90-100分；良76-89分；中60-75分；差60分以下。三、評分由專業(yè)教研室或院組織專門評分小組（不少于5人），根據(jù)指導(dǎo)教師和答辯委員會意見決定每個學(xué)生的分數(shù)，在有爭議時，應(yīng)由答辯委員會進行表決。四、畢業(yè)論文答辯工作結(jié)束后，各院應(yīng)于6月20日前向教務(wù)處推薦優(yōu)秀論文以匯編成冊，推薦的篇數(shù)為按當(dāng)年學(xué)院畢業(yè)生人數(shù)的1.5%篇。五、各院亦可根據(jù)本專業(yè)的不同情況，制定相應(yīng)的具有自己特色的內(nèi)容。須報教務(wù)處備案。六、書寫格式要求：1.目錄；2.內(nèi)容提要須書寫200左右漢字，開題報告（文科除外）的內(nèi)容要根據(jù)不同專業(yè)的課題任務(wù)要求，闡述查閱文獻、文案論證、解題思路、工作步驟等；3.正文（含引言、結(jié)論等）；4.參考文獻（或資料）承諾書河南大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計、創(chuàng)作）承諾書論文題目姓名學(xué)號指導(dǎo)教師姓名職稱承諾內(nèi)容：1．本畢業(yè)論文（設(shè)計、創(chuàng)作）是學(xué)生蘇雅莉在導(dǎo)師杜海順的指導(dǎo)下獨立完成的，沒有抄襲、剽竊他人成果，沒有請人代做，若在畢業(yè)論文（設(shè)計、創(chuàng)作）的各種檢查、評比中被發(fā)現(xiàn)有以上行為，愿按學(xué)校有關(guān)規(guī)定接受處理，并承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。2．學(xué)校有權(quán)保留并向上級有關(guān)部門送交本畢業(yè)論文（設(shè)計、創(chuàng)作）的復(fù)印件和磁盤。備注：學(xué)生簽名：指導(dǎo)教師簽名：2010年5月20日2010年說明：學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計、創(chuàng)作）如有保密等要求，請在備注中明確，承諾內(nèi)容第2條即以備注為準(zhǔn)。PAGE2目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 1ABSTRACT 2第1章緒論 11.1選題背景及意義 11.2本文所做的工作 1第2章火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的工作原理 22.1系統(tǒng)總體功能概述 22.2火災(zāi)報警系統(tǒng)的類型 22.3火災(zāi)探測器的原理 3第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計 53.1核心芯片選擇 53.2單片機外圍接口電路 83.3信號處理電路 93.4A/D轉(zhuǎn)換模塊 103.5聲音報警電路 113.6數(shù)碼管顯示電路 123.7狀態(tài)指示燈及控制鍵電路 133.8報警器故障自診斷 14第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計 154.1主程序流程圖 154.2主程序初始化流程圖 164.3濾波子程序 164.4線性化子程序 174.5報警子程序 194.6鍵盤處理子程序 21結(jié)論 22致謝 23參考文獻 24Xxxx本科畢業(yè)生學(xué)士學(xué)位論文PAGE1第Ⅰ頁摘要目前，隨著電子產(chǎn)品在人類生活中的使用越來越廣泛，由此引起的火災(zāi)也越來越多，在我們生活得四周到處潛伏著火災(zāi)隱患。為了避免火災(zāi)以及減少火災(zāi)造成的損失，我們必須按照“隱患險于明火，防患勝于救災(zāi)，責(zé)任重于泰山”的概念設(shè)計和完善火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，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。本系統(tǒng)可安裝在各防火單位，它負責(zé)不斷地向所監(jiān)視的現(xiàn)場發(fā)車巡檢信號，監(jiān)視現(xiàn)場的溫度、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、判斷確定火災(zāi)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，可實現(xiàn)聲光報警、故障自診斷、濃度顯示、報警限設(shè)置、延時報警及與上位機串口通信等，是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價格低廉、智能化的煙霧傳感器，具有一定的實用價值。關(guān)鍵詞單片機火災(zāi)報警傳感器第Ⅱ頁ABSTRACTNow,withelectronicproductsusedinhumanlifemoreandmorewidely,theresultingfire,moreandmore,weliveinfirehazardslurkingaroundeverywhere.Toavoidfiresandreducefirelosses,wemustfollowthe"hiddendangersfireinpreventionisbetterthandisasterrelief,theresponsibilityisextremelyheavy,"theconceptdesignandimprovementofautomaticfirealarmsystem,firenippedinthebud,themaximumreducethelossofsocialwealth.Thesystemcanbeinstalledinallfireunits,whichisresponsibleforcontinuouslymonitoringthesitetostarttheinspectionsignal,monitorthesiteoftemperature,concentration,andcontinuousfeedbacktothealarmcontroller,thecontrollerwillreceivethesignalandthenormalmemorysettingvaluewasdeterminedbycomparingtodeterminethefire.Whenfireoccurs,canachievesoundandlightalarm,faultdiagnosis,concentrationdisplay,alarmlimitsettings,delayalarmandserialcommunicationwiththehostcomputerisasimplestructure,stableperformance,easytouse,inexpensive,intelligentsmokesensor,hassomepracticalvalue.

Keywords：SCMfirealarmsensor第25頁第1章緒論1.1選題背景及意義火災(zāi)是可燃物在時間或空間上失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害，是威脅公眾安全和社會發(fā)展的主要災(zāi)害之一。火，在給人類帶來文明進步、光明和溫暖的同時也在其失去控制之時給人類造成了巨大的災(zāi)難。據(jù)統(tǒng)計，我國70年代火災(zāi)平均損失不到2.5億元，80年代火災(zāi)平均損失接近3.2億元。進入90年代，特別是1993年以來，火災(zāi)造成的直接損失上升到年均十幾億元，年均死亡2000多人。嚴(yán)峻的事實證明，隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，社會財富日益增加，火災(zāi)給人類、社會和自然造成的危害范圍不斷擴大，它不僅毀壞物質(zhì)財產(chǎn)，造成社會秩序的混亂，還直接威脅生命安全，給人們的心靈造成極大的傷害。殘酷的現(xiàn)實讓人們逐漸認識到監(jiān)控預(yù)警和消防工作的重要性，良好的監(jiān)控系統(tǒng)和及時的報警機制可以大大降低人員的上網(wǎng)，為社會減少不必要的損失。隨著電子產(chǎn)品在人類生活中的使用越來越廣泛，由此引起的火災(zāi)也越來越多，在我們生活的四周到處潛伏著火災(zāi)隱患。智能化火災(zāi)報警系統(tǒng)已并非傳統(tǒng)意義上的簡單的報警設(shè)備，而是融入了計算機技術(shù)、電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器的應(yīng)用等各領(lǐng)域知識。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，火災(zāi)報警系統(tǒng)必將得到更快的發(fā)展。1.2本文所做的工作本文采用氣體傳感器、溫度傳感器、AT89S52單片機以及LED顯示燈模塊設(shè)計了一種智能火災(zāi)報警器，可以實現(xiàn)聲光報警、故障自診斷、濃度顯示、報警限設(shè)置、延時報警及與上位機串口通信等功能。是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價格低廉、智能化的火災(zāi)報警器，具有一定的實用價值。本系統(tǒng)采用ATMEL公司的AT89S52單片機作為處理器，主要完成以下工作：1.基于AT89S52的火災(zāi)報警檢測設(shè)計方案。2.溫度傳感器AD590、煙霧傳感器TGS202、A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809的選擇以及與單片機的接口電路設(shè)計。3.LED數(shù)碼管驅(qū)動芯片ICM7218與單片機的接口電路及其與數(shù)碼管的硬件連接。4.設(shè)計主要軟件程序模塊，完成軟件設(shè)計。第2章火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的工作原理2.1系統(tǒng)總體功能概述火災(zāi)報警系統(tǒng)一般由火災(zāi)探測器、區(qū)域報警器和集中報警器組成?；馂?zāi)探測器通過對火災(zāi)發(fā)出的物理、化學(xué)現(xiàn)象——氣（燃燒氣體）、煙（煙霧粒子）、熱（溫度）、光（火焰）的探測，將探測到的火情信號轉(zhuǎn)化成火警電信號傳遞給火災(zāi)報警控制器。區(qū)域報警器將接收到火警信號后經(jīng)分析處理發(fā)出聲光報警信號，警示消防控制中心的值班人員，并在屏幕上顯示出火災(zāi)的房間號。集中報警是將接收到的信號以聲光形式表現(xiàn)出來，其屏幕上也顯示出著火的樓層和房間號，利用本機專用電話還可迅速發(fā)出指示和向消防隊報警。此外，也可以控制有關(guān)的滅火系統(tǒng)或?qū)⒒馂?zāi)信號傳輸給消防控制室。整體電路的框圖如圖2-1所示：圖2-1系統(tǒng)原理及組成框圖傳感器圖2-1系統(tǒng)原理及組成框圖傳感器放大電路A/D轉(zhuǎn)換單片機狀態(tài)指示燈聲音報警濃度顯示按鍵串口通信2.2火災(zāi)報警系統(tǒng)的類型根據(jù)火災(zāi)報警系統(tǒng)中所使用的探測器種類的不同，火災(zāi)報警系統(tǒng)可以分為以下四種：（1）感溫型火災(zāi)報警系統(tǒng)由于火災(zāi)發(fā)生時燃燒物會產(chǎn)生大量的熱量，使得周圍溫度迅速變化。感溫型火災(zāi)報警系統(tǒng)就是通過判斷周圍溫度變化而產(chǎn)生響應(yīng)的火災(zāi)報警系統(tǒng)，再把溫度的變化轉(zhuǎn)換為電信號以達到判斷報警的目的。根據(jù)探測溫度參數(shù)的不同，一般可以將感溫型火災(zāi)報警系統(tǒng)分為定溫式、溫差式等幾種。(2)感煙型火災(zāi)報警系統(tǒng)煙霧是早期火災(zāi)的重要特征之一。在火災(zāi)發(fā)生的初期，由于溫度比較低，許多物質(zhì)都處于陰燃階段，產(chǎn)生大量的煙霧。感煙型火災(zāi)報警系統(tǒng)就是對空氣中可見或不可見的煙霧粒子進行探測，然后將煙霧濃度的變化轉(zhuǎn)換為電信號來觸發(fā)報警。感煙型火災(zāi)報警系統(tǒng)主要有激光感煙式、光電感煙式和離子感煙式等。（3）感光型火災(zāi)報警系統(tǒng)物質(zhì)燃燒不但會產(chǎn)生煙霧和熱量，同時也會產(chǎn)生可見或不可見的光輻射。感光型火災(zāi)報警系統(tǒng)就是通過響應(yīng)火災(zāi)中產(chǎn)生的光特性，即擴散火焰的光強度和閃爍頻率，來觸發(fā)報警系統(tǒng)的。根據(jù)感應(yīng)的敏感波長，可以將感光型火災(zāi)報警系統(tǒng)分為對波長較短的光輻射敏感的紫外報警系統(tǒng)和對波長較長的光輻射敏感的紅外報警系統(tǒng)。（4）復(fù)合型火災(zāi)報警系統(tǒng)如果報警系統(tǒng)同時對溫度、煙霧和光輻射中的兩種或兩種以上參數(shù)做出響應(yīng)，那么它就是復(fù)合型火災(zāi)報警系統(tǒng)。目前復(fù)合型火災(zāi)報警系統(tǒng)有感溫感煙型、感煙感光型、感溫感光型等多種形式。2.3火災(zāi)探測器的原理火災(zāi)發(fā)生時，必然會伴隨著產(chǎn)生煙霧、高溫和火光，探測器對這些都很敏感。當(dāng)有煙霧、高溫、火光產(chǎn)生的時候，它就改變平時的正常狀態(tài)，引起電流、電壓或機械部分發(fā)生變化或位移，再通過放大、傳輸?shù)冗^程發(fā)出警報聲，有的還能同時發(fā)出燈光信號并顯示發(fā)生火災(zāi)的部位、地點?；馂?zāi)探測器主要分感煙、感溫、光輻射三大類：（1）感煙探測器。一種是離子感煙探測器，它在內(nèi)外電離室里面有放射源镅241，電離產(chǎn)生的正負離子，在電場的作用下各向正負電極移動。在正常的情況下，內(nèi)外電離室的電流、電壓都是穩(wěn)定的。一旦有煙霧竄逃外電離室，干擾了帶電粒子的正常運動，電流、電壓就有所改變，破壞了內(nèi)外電離室之間的平衡，于是就發(fā)出了信號。還有一種叫光電感應(yīng)探測器，它有一個發(fā)光元件和一個光敏元件，平常光源發(fā)出的光，通過透鏡射到光敏元件上，電路維持正常，如果有煙霧從中阻隔，到達光敏元件上的光就顯著減弱，于是光敏元件就把光強的變化變成電的變化，通過放大電路向人們報警。還有一種叫管道抽吸式感煙探測器，他的工作原理與光電感應(yīng)探測器中另一種散射型相似，通過煙霧的反射或散射產(chǎn)生光敏電流，主要用在船舶上。近年來還出現(xiàn)了激光感煙探測器，它也是利用光電感應(yīng)原理，不同的是光源改用激光束。這種探測器采用半導(dǎo)體器件，體積小、價格低、耐震動、壽命長，很有發(fā)展前途。（2）感溫探測器。一種是運用金屬熱脹冷縮的特性。正常的情況下，探測器的電路斷開，當(dāng)溫度升到一定值時，由于金屬膨脹、延伸，導(dǎo)體接通，于是發(fā)出了信號。一種是利用某些金屬易熔的特性，在探測器里固定一塊低熔點合金，當(dāng)溫度升到它的熔點（70～90℃）時，金屬熔化，借助彈簧的作用力，使觸頭相碰，電路接通，發(fā)出信號。這兩種探測器都屬定溫型，即當(dāng)外界溫度超過某一限值時就會報警；還有一類是差溫型，升溫的速度超過特定值時，便會感應(yīng)報警。如將兩者結(jié)合起來，便成為差定溫組合式。（3）光輻射探測器。一種是紅外光輻射探測器。物質(zhì)在燃燒時，由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生閃爍的紅外光輻射使硫化鉛紅外光敏元件感應(yīng)，轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)放大后，就能向人們報警。另一種是紫外光輻射探測器，則利用有機化合物燃燒時，火光中的紫外光，使紫外光敏管的電極激發(fā)出離子，通過繼電器等，就能打開開關(guān)電路報警。火災(zāi)報警器是重要的安全設(shè)備，一切重要的場所，如大型物資倉庫、隧道、大型船舶、高層建筑都應(yīng)該安裝。它還可以與自動滅火設(shè)備一起組成自動報警、自動滅火的“自動消防隊”。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1核心芯片選擇1.芯片AT89S52在火災(zāi)報警器的設(shè)計中，單片機是其核心部件。它一方面要接收來自傳感器送來的溫度、煙霧對應(yīng)的模擬信號和故障檢測信號，另一方面要對這兩種信號分別進行處理，以控制后續(xù)電路進行相應(yīng)動作；與此同時查詢是否有鍵按下的請求。在單片機完成這些工作的過程中，尤其是信號處理中，比較濃度值后送入顯示的軟件實現(xiàn)比較復(fù)雜，要求單片機具備較快的運算速度，使檢測人員能夠較準(zhǔn)確地觀測到煙霧濃度，并根據(jù)情況進行相應(yīng)的處理。并且也要考慮選擇低價實用的機型，并為研制同一系列的低功耗產(chǎn)品做準(zhǔn)備。根據(jù)多方面的比較，本設(shè)計選用ATMEL公司的AT89S52單片機作為控制器。AT89S52是一個低功耗、高性能的CMOS8位單片機，片內(nèi)含4kBytes(In-systemprogrammable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)。芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強大的計算機AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。AT89S52片內(nèi)集成256字節(jié)程序運行空間、8K字節(jié)Flash存儲空間，支持最大64K外部存儲擴展。根據(jù)不同的運行速度和功耗的要求，時鐘頻率可以設(shè)置在0-33M之間。片內(nèi)資源有4組I/O控制端口、3個定時器、8個中斷、軟件設(shè)置低能耗模式、看門狗和斷電保護。可以在4V到5.5V寬電壓范圍內(nèi)正常工作。不斷發(fā)展的半導(dǎo)體工藝也讓該單片機的功耗不斷降低。根據(jù)本次設(shè)計的具體情況，采用雙列直插DIP-40封裝。AT89S52的引腳圖如圖3-1所示：圖3-1DIP-40封裝AT89S52引腳圖2、集成溫度傳感器AD590圖3-2AD590應(yīng)用電路圖3-2AD590應(yīng)用電路 AD590是美國AnalogDevices公司生產(chǎn)的一種電流型二端傳感器，電路如圖所示。由于AD590是電流型溫度傳感器，它的輸出同絕對溫度成正比，及1A∕K，，而數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ADC0809的輸入要求是電壓量，所以在AD590的負極接出一個10千歐的電阻R1和一個100歐的可調(diào)電阻W，將電流量變?yōu)殡妷毫克腿階DC080。通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻便可在輸出端V獲得與絕對溫度成正比的電壓量，即10mV∕K,溫度0℃時輸出為0，溫度25℃時輸出為2.982V。這樣便于A/D轉(zhuǎn)換器采集數(shù)據(jù)。AD590的應(yīng)用電路如圖3-2所示。3、氣體傳感器TGS-202圖3-3TGS202檢測電路圖3-3TGS202檢測電路火災(zāi)中氣體煙霧主要是CO和CO，TGS202氣體傳感器能探測CO，CO，甲烷，煤氣等多種氣體，它靈敏度高，穩(wěn)定性好，適合于火災(zāi)中氣體的探測。如上圖所示，當(dāng)TGS202探測到CO或CO時，傳感器的內(nèi)阻變小，V迅速上升。選擇適當(dāng)?shù)碾娮枳柚?，使得?dāng)氣體濃度達到一定程度（如CO濃度達到0.06﹪）時，V端獲得適當(dāng)?shù)碾妷海ㄔO(shè)為3V）。電路圖如圖3-3所示。4、數(shù)碼管驅(qū)動芯片ICM7218ICM7218是INTERSIL公司生產(chǎn)的一種性能價格比較高的通用8位LED數(shù)碼管驅(qū)動電路,28腳雙列封裝,是一種多功能LED數(shù)碼管驅(qū)動芯片,可與多種單片機接口使用。ICM7218的輸出可直接驅(qū)動LED顯示器,不需外接驅(qū)動電路,工作電壓為+5V,其構(gòu)成的顯示電路結(jié)構(gòu)簡單,使用方便。同樣由單片機向ICM7218寫控制字及數(shù)據(jù)，編程部分像給外部RAM寫數(shù)據(jù)一樣簡單。當(dāng)單片機寫入模式控制字后，ICM7218以約定的方式接收顯示數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)寫入靜態(tài)顯示RAM中。數(shù)據(jù)接收結(jié)束，ICM7218在掃描控制電路的控制下，按設(shè)定的譯碼模式，以動態(tài)掃描顯示方式向段顯示驅(qū)動器和位控驅(qū)動器發(fā)出控制信號，直到下一個控制字寫入前，不停地進行動態(tài)顯示工作。其引腳圖和內(nèi)部框圖如圖3-4所示。圖3-4ICM7218引腳圖及內(nèi)部框圖圖3-4ICM7218引腳圖及內(nèi)部框圖3.2單片機外圍接口電路AT89S52單片機外圍接口電路如圖3-5所示，主要包括：1.晶振電路：內(nèi)部時鐘電路的晶振頻率一般選擇在4MHZ~12MHZ之間（該設(shè)計選用6MHZ），外接兩個諧振電容。該電容的典型值為30pF,該設(shè)計選用33pF。2.復(fù)位電路：單片機復(fù)位采用按鍵高電平復(fù)位，而單片機在平時則復(fù)位端為低電平0.3.直流電源圖3-5單片機外圍接口電路圖3-5單片機外圍接口電路3.3信號處理電路圖3-6信號處理電路圖3-6信號處理電路對于傳感器輸出的模擬信號，一般要用運算放大器對其進行調(diào)理或放大，以滿足A/D轉(zhuǎn)換器對輸入模擬量幅值及極性的要求。在本報警器電路中，同樣要對兩類傳感器的輸出信號進行放大調(diào)理。電路圖如上圖3-6所示，運算放大器接成電壓放大電路。從傳感器采集過來的微弱電壓信號，經(jīng)過電壓放大器的放大，得到較強的模擬電壓信號。采樣時，把相應(yīng)的模擬電壓信號從Vi端送進LM324A進行放大處理后，從Vo端輸出送入A/D轉(zhuǎn)換電路。3.4A/D轉(zhuǎn)換模塊經(jīng)氣敏傳感器所檢測的電壓信號為模擬信號，無法直接被單片機所識別，所以在經(jīng)過放大電路后對信號進行A/D裝換，將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸入單片機。A/D轉(zhuǎn)換電路采用了常用的8位8通道數(shù)模轉(zhuǎn)換常用芯片ADC0809，煙霧、溫度傳感器的輸出端分別接到ADC0809的IN0和IN1。ADC0809的通道選擇地址由AT89S52的P0.0～P0.2經(jīng)地址鎖存器74LS373輸出提供。當(dāng)P2.7=0時，與寫信號WR共同選通ADC0809。其中ALE信號與ST信號連在一起，在WR信號的前沿寫入地址信號，在其后沿啟動轉(zhuǎn)換。圖中ADC0809轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號EOC接到AT89S52的INT1引腳，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成后，EOC變?yōu)楦唠娖剑硎巨D(zhuǎn)換結(jié)束，產(chǎn)生中斷。在中斷服務(wù)程序中，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送到指定的存儲單元。由于ADC0809片內(nèi)無時鐘，故利用8051提供的地址鎖存使能信號ALE經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后獲得時鐘。因為ALE信號的頻率是單片機時鐘頻率的1/6，如果時鐘頻率為6MHZ，則ALE信號的頻率為1MHZ，經(jīng)二分頻后為500KHZ，與ADC0809的典型值吻合。電路圖如圖3-7所示。圖3-7A/D轉(zhuǎn)換電路3.5聲音報警電路由AT89S52的21腳實現(xiàn)聲音報警控制。當(dāng)可燃性氣體濃度或溫度超過限定值時，將P2.0置為低電平，三極管導(dǎo)通，揚聲器發(fā)出鳴叫報警。其電路原理圖如圖3-8所示。圖3-8聲音報警電路圖3.6數(shù)碼管顯示電路數(shù)據(jù)采集進來并被成功地由模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量后，就被傳送到系統(tǒng)的顯示模塊，讓人們更直接地觀察到相關(guān)數(shù)據(jù)。在本系統(tǒng)中，對LED進行的是動態(tài)掃描，除了給顯示器提供段的輸入之外，還要對顯示器進行位控制。顯示器的第一位顯示所選擇的通道號，而后三位則顯示該通道傳送進來的相應(yīng)的數(shù)字量。本系統(tǒng)顯示用的4位七段數(shù)碼管由數(shù)碼管專用驅(qū)動芯片ICM7218A驅(qū)動，27、3、1、25、2、24、26腳分別接數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g，15、16、23、20腳為位選，分別控制4位數(shù)碼管的亮滅，ID0~7為數(shù)據(jù)線，接單片機P0口，WRITE、MODE是寫控制位和模式控制位，分別接單片機P3.6、P2.6。其電路圖如圖3-9所示。圖3-9數(shù)碼管顯示電路圖圖3-9數(shù)碼管顯示電路圖3.7狀態(tài)指示燈及控制鍵電路圖3-10狀態(tài)指示燈電路圖3-10狀態(tài)指示燈電路圖3-11控制按鍵連接示意圖狀態(tài)指示燈及控制鍵電路如圖3-10、3-11所示，單片機AT89S52的P2.2、P2.3、P2.4控制輸出的狀態(tài)指示燈。綠燈亮表示正常狀態(tài)，環(huán)境中沒有火災(zāi)危險。黃燈亮表示傳感器加熱絲發(fā)生斷線或者接觸不良。紅燈亮表示環(huán)境中煙霧濃度、溫度超過報警限值，提醒用戶盡快采取相應(yīng)措施。控制鍵電路采用獨立式按鍵設(shè)計。4個按鍵分別接到片。P1.0、P1.1、P1.2和RST，對于這種鍵各程序可以采用中斷查詢的方法，功能就是：檢測是否有鍵閉合，如有鍵閉合，則去除鍵抖動，判斷鍵號并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理。4個鍵定義如下：P2.1：S1功能轉(zhuǎn)換鍵，按此鍵則開始鍵盤控制。P2.5：S2加，按此鍵則溫度設(shè)定值加一度或煙霧濃度增加0.01％。P2.6：S3減，按此鍵則溫度設(shè)定減少一度或煙霧濃度減少0.01％。RST：S4復(fù)位鍵，使系統(tǒng)復(fù)位。3.8報警器故障自診斷判斷傳感器電源連接情況。在傳感器的地端串聯(lián)一個電阻R，當(dāng)傳感器正常連接時，電阻和傳感器分壓，此時電阻兩端有微弱的電壓，單片機可以通過P2.1口檢測到：如果如果傳感器電源連接不正常，則會產(chǎn)生斷路，檢測到電阻兩端電壓為0。第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1主程序流程圖主程序流程圖如圖4-1所示：Y開始初始化Y開始初始化傳感器預(yù)熱、故障檢測鍵盤處理報警限設(shè)置報警子程序平均值法濾波線性化處理設(shè)置指示燈狀態(tài)YN是否按下模式切換A/D轉(zhuǎn)換N是否超過報警限濃度顯示圖4-1主程序流程圖首先要給傳感器預(yù)熱三分鐘，因為傳感器需要預(yù)熱一段時間才能正常采集煙霧和溫度信息。預(yù)熱同時，對傳感器加熱絲故障檢測，采用軟件方式檢測傳感器加熱絲或電纜線是否斷線或者接觸不良。程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進入監(jiān)控狀態(tài)。AT89S52單片機對傳感器檢測到的煙霧濃度和溫度信號進行A/D轉(zhuǎn)換、平均值法濾波、線性化處理后，將檢測值與報警限設(shè)定值相比較，判斷是否報警。同時送入顯示器顯示通道及相應(yīng)的數(shù)字量。主程序還包括狀態(tài)指示燈及按鍵功能，中斷子程序等，使報警器功能更加完善，給用戶帶來便利。4.2主程序初始化流程圖主程序初始化流程圖如圖3-2所示。這部分實現(xiàn)的功能包括各種I/O輸入輸出狀態(tài)的設(shè)定、寄存器初始化、中斷使能等。首先設(shè)定定時器工作方式，然后開系統(tǒng)中斷，以便響應(yīng)中斷定時，及時對氣體濃度和溫度進行采樣。然后關(guān)閉蜂鳴器，開啟綠燈，設(shè)置報警限初值。開始開始定時器初始化開中斷關(guān)閉蜂鳴器，打開綠燈設(shè)定初值YN是否保持報警初值返回圖4-2主程序初始化流程圖4.3濾波子程序在對氣體濃度采樣時，可能會遇到尖脈沖干擾的現(xiàn)象。干擾通常只影響個別采樣點的數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)與其他采樣點的數(shù)據(jù)相差比較大。如果采用一般的平均值法，則干擾將“平均”到計算結(jié)果上去，故平均值法不易消除由于脈沖干擾而引起的煙霧濃度采樣值的偏差。為此，可采取去極值平均濾波法，先對N個采樣數(shù)據(jù)進行比較，去掉其中的最大值和最小值，然后計算余下的N–2個數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。這種方法既可濾去脈沖干擾又可濾去小的隨機干擾。保證報警器檢測煙霧濃度的準(zhǔn)確性，減小誤報、錯報的可能。開始開始設(shè)定采樣次數(shù)調(diào)用A/D采樣求第二個到第九個采樣值的累加和將累加和求平均值送入寄存器NY已達到設(shè)定次數(shù)將采樣值排序圖4-4濾波子程序流程圖4.4線性化子程序本論文報警器使用的TGS-202型傳感器的電阻是隨著可燃氣體濃度值的升高而降低的，因此輸入單片機的電壓也是隨之降低的。電壓值與氣體濃度之間是非線性的關(guān)系，為