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智能火灾报警器.rar

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    编号:20181030002156785    类型:共享资源    大小:766.83KB    格式:RAR    上传时间:2018-10-30
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    智能 火灾 报警器
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    科技学院毕业论文(设计) 第 I 页目录摘要 .....................................................................IV关键字 ...................................................................IVAbstract ..................................................................V第一章 绪 论 ..........................................................11.1 选题背景 .......................................................11.2 课题设计的意义 ...................................................11.3 智能火灾报警系统 .................................................21.4 火灾探测器 ......................................................21.4.1 火灾探测器简介 .........................................21.4.2 火灾探测器发展特点 .....................................21.4.3 火灾探测器新技术 .......................................3第二章 总体设计及器件选择 ................................................52.1 系统组成原理 ....................................................52.1.1 硬件组成 ................................................52.2 器件选择 ......................................................62.2.1 单片机的选择 ...........................................62.2.2 模数转换器的选择 .........................................72.2.3 热电偶放大器 AD595.......................................7第三章 AT89C51 单片机性能介绍 ..............................................83.1 主要特性 ........................................................83.1.1 主要性能参数 ...........................................93.2 AT89C51 方框图 ...................................................93.3 管脚说明 .......................................................103.4 震荡器特性 .....................................................113.5 芯片擦出 .......................................................12第四章 传感器电路及其放大电路 ...........................................134.1 传感器的工作原理和组成 .........................................13科技学院毕业论文(设计) 第 II 页4.2 气体传感器 .....................................................134.3 烟雾传感器 .....................................................144.3.1 工作原理 ...............................................144.3.2 试验结果 ..............................................164.3.2.1 工作方式试验 ........................................164.3.2.2 输出模式试验 ........................................164.3.3 间歇激励方式的效果 ....................................174.4 温度传感器 .....................................................174.4.1 DS18B20 时序 ...........................................184.4.2 接线图 .................................................194.5 热电偶放大器 AD595 ..............................................204.6 声光报警模块 ...................................................21第五章 ADC0809 芯片简介及接口 ...........................................235.1 ADC0809 芯片简介 ................................................235.1.1 主要技术指标和特性 ......................................235.1.2 内部结构及外部引脚 .....................................235.1.2.2 ADC0809 外部引脚功能 ..................................245.2 ADC0809 与 AT89C51 接口 ..........................................255.3 电源电路 .......................................................26第六章 软件设计 ..........................................................276.1 主要设计思路 ....................................................276.1.1 主要端口说明 ............................................276.2 主程序流程图 ....................................................286.3 采样程序流程图 .................................................296.4 报警功能调试 ....................................................30参考 文献: ...............................................................31附录: ...................................................................32致谢 .....................................................................35科技学院毕业论文(设计) 第 III 页智能火灾报警器摘要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、减少人员伤亡和财产损失具有十分重要的现实意义本系统采用 AT89C51 作为控制器,选用温度传感器、烟雾传感器、气体传感器作为火灾探测的敏感元件,采用声光报警的方式,设计出可以应用于办公室、教室、家庭房屋等场所的简单实用的火灾探测报警器。单片机巡回检测温度、气体浓度、烟雾浓度,当以上任一项发生异常时系统判断具体是哪项异常,然后在探测其他两项,如果有一项或两项都出现异常,则说明发生火灾,报警器发出报警,在异常排除后报警器自动停止报警。这样探测两项来判断火灾是否发生有利于防范真假火灾。这样有利于人们做出正确的判断,做出及时的防范和补救措施。关键字: 单片机;传感器;智能型火灾报警器;科技学院毕业论文(设计) 第 IV 页Intelligent fire alarm and control systemAbstractWith the pace of modern life quickening and the concentration tendency of buildings, fire alarm system appears especially important .Nowadays in the rapid social development, intelligent fire alarm system has been applied in an largely expanding scope.Because of the great danger to human, intelligent alarm system has very important practical significance for fire control institutions to exterminate fire and reduce casualties and property losses .This system with AT89C51 as a controller, chooses temperature sensor, smoke sensors, gas sensor as the sensitive components of fire direction, and takes use of acousto-optic alarm.By means of it people have designed simple and practical fire detection alarm equipments which can be applied in offices, classrooms ,family houses and so on. MCU circuits testing temperature, gas and smog density.when any of the three has anomalies ,the system will judge which one it is and then detect another two.If there are one or two going wrong ,it shows fire,and the alarm will ring up until anomalies have been removed.It is good for preventing both false and real fire to detect in this way of checking two. And it is also good for people to make a right judge and take timely prevention and remedial measures .Keywords: single—chip microcomputer ;Accelerometer Principles;intelligent fire alarm controller科技学院毕业论文(设计) 第 1 页1第一章 绪 论1.1 选题背景近年来全国火灾事故频繁发生,造成人、财、物的巨大损失。用户对火灾报警以至自动消防系统的要求越来越高。进入上世纪 90 年代后,我国经济步入高速发展的时期,城市化建设不断加快,城市建筑也由分散式低密度向集中式高密度过渡,林立的高层建筑成了城市的主要的标志。居民住进了高层塔楼,企业搬进了摩天大楼,高层建筑有效利用空间,节约了城市中本就十分紧张的土地资源。任何事物的发展都具有两面性,高层建筑中各种通讯线路、动力和照明线路、以及各种系统中线路纵横交错,致使火灾的发生概率也在大幅增加。加之现代建筑的密闭性较强,一旦发生火灾,整幢大楼就像一个大的火炉,而楼梯道、各种通风管道、线路竖井都是效果极佳的火筒,从而给灭火施救造成了巨大的难度,对火灾发生后及时发现、及时控制的要求促使了火灾报警产品应运而生。与此同时,现代计算机技术、通讯网络技术和自动控制技术的飞速发展又为人类实现更加理想化的生活提供了可能.智能小区应运而生了。在智能小区内安装智能型火灾报警控制系统是必不可少的。智能型火灾报警系统是一个集信号检测、传输、处理和控制于一体的控制系统,代表了当前火灾报警系统的发展方向。随着科学技术的迅猛发展以及国内外经济的迅速增长,市场上迫切需要一种容量大、性能优越、可靠性高、便于安装、使用和维护的智能型火灾报警控制系统。1.2 课题设计的意义我国的火灾自动报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程,其智能化程度也越来越高,灵敏度也越来越高。目前国内厂家多偏重用于大型仓库、商场、高级写字楼、宾馆等场所大型火灾报警系统的研发,他们采用集中区域报警控制方式,其系统复杂、成本较高。本系统则主要应用于居民住宅、机房、办公室等场所的小型防火报警器。廉价实用且可在火灾发生的初期就检测到并且发出声光报警,同时可实时显示该场所的环境温度。科技学院毕业论文(设计) 第 2 页21.3 智能火灾报警系统火灾自动报警系统由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置及具有其他辅助功能的装置组成。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。1.4 火灾探测器1.4.1 火灾探测器简介火灾探测器是火灾探测系统最重要的组成部分之一,它至少含有一个能连续或以一定频率周期探测物质燃烧过程中所产生的各种物理、化学现象的传感器,并且至少能向控制和指示设备提供一个适合的信号。基本功能就是对物质燃烧过程中产生的各种气、烟、热、光(火焰)等表征火灾信号的物理、化学参量做出有效响应,并转化为计算机可接收的电信号,供计算机分析处理。火灾探测器一般由敏感元件传感器、处理单元和判断及指示电路组成,其中敏感元件 U 传感器可以对一个或几个火灾参量起监视作用,做出有效响应,然后经过电子或机械方式进行处理,并转化为电信号。1.4.2 火灾探测器发展特点随着应用领域的不断扩大,应用需求不断提高,普通类型的感温、感烟火灾探测报警系统已不能满足需要,运用高新技术的新型探测器在不断研发,其特点是: 科技学院毕业论文(设计) 第 3 页3(1)功能更新现代火灾探测器的最大特征之一就是判别功能和判定决定权不仅从观念上分离,而且在实际应用中已经分别执行。早期的判别功能和判定决定权合二为一,由设置在探测器中的传感器件实现,因而处理问题死板且易受干扰。而现代火灾探测传感器的判别功能和判定决定权由软件控制,能滤除干扰,识别真假火灾,实现火灾智能判断。(2)可靠性提高火灾探测报警系统可靠性的提高首先体现在用智能技术处理传感器提供的火灾信息。人们采用多种火灾探测算法和复合多传感等传感方式,为判断火灾提供了更加充分可靠的信息。模糊逻辑、神经网络等高新技术用于火灾的判别,大大提高火灾探测的可靠性。(3)报警时间提前新型火灾探测器已不局限于对已发生的火灾及时报警,可以在火灾发生之前的几小时或几天内,识别潜在的火灾危险性,实现超早期火灾报警。1.4.3 火灾探测器新技术(1)高灵敏度探测技术应用目前已研究开发出激光式高灵敏度感烟火灾探测器、吸气式高灵敏度火灾探测报警系统和气体火灾探测报警系统等超早期火灾探测报警产品。这些系统采用激光粒子计数原理、激光散射原理监视被保护空间,以单位体积内粒子增加的多少来判断是否可能发生火灾。与普通感烟火灾探测报警系统相比,这种系统的探测灵敏度提高了两个数量级甚至更多。但目前,这种技术还仅限于对烟粒子的探测,在应用中不同程度地受到了应用场所环境的限制。(2)气体浓度探测技术应用利用气体和气体成分对火灾早期阶段生成物或构成火灾的要素进行探测的火灾探测技术,也能够实现超早期火灾探测。易燃易爆场所一旦爆炸起火,火势蔓延速度极快,难以控制,人们为此专门开发研制了在火灾爆炸事故之前,从可燃气体浓度方面进行故障和火灾爆炸危险性等方面预测的线型可燃气体探测报警系统。它采用光学原理,利用不同气体光谱特性的差别进行气体浓度探测,从根本上解决了点型可燃气体传感元件稳定性差、寿命短等缺陷,用于大面积可燃气体探测报警时,性能价格比较高,其原科技学院毕业论文(设计) 第 4 页4理还可扩展用于其他场所气体泄漏的监测。(3)多信息技术应用早期的火灾探测器对于火灾信息的反应是输出信息“0”或“1”即开关量,其他信息仅围绕反映开关是否正常、能否动作等。而现代火灾探测器是对火灾过程进行监测,有些探测器实质上只起传感器的作用。因此,其火灾信息量明显增加。另一方面,各种单一传感器提供的火灾信息均混杂非火灾信息,给从传感器提供的火灾信息上判别火灾增加了难度,人们于是开始研究基于新型探测原理的传感器件(如气体传感器等)和复合探测器,对火灾过程的多参数进行监测,配以智能判别技术,以达到减少误报,提高可靠性的目的。细微特征的辨识也是从提供信息角度识别火灾的一种方法。采用单片机的智能火灾探测器,可以打破采样受控制器控制的被动局面,主动获取对于识别真假火灾参数非常重要的细微信息。科技学院毕业论文(设计) 第 5 页5第二章 总体设计及器件选择2.1 系统组成原理设计原理:现场火灾报警器通过对传感器火情信息的检测,通过放大器将信号进行放大,然后通过 A/D 转换,将信号送到单片机,使用智能识别算法实现对火灾的监测。单片机巡回检测温度、红外辐射、烟雾并显示温度,当以上三项任意两项或三项都同时发生异常时系统认为发生了火灾,发出声光报警信号,只到异常被排除,系统才自动停止报警。2.1.1 硬件组成模块AT89C51控制模温度采集模块气体检测模块烟雾探测模块图 2-1 硬件组成如图 2-1,本系统主要由单片机控制模块、烟雾探测模块、温度采集模块、红外探测模块、数码管显示模块、声光报警模块、电源模块。因本系统要求实时显示环境温度,涉及到一些计算及BCD转化的处理,同时考虑到功耗等问题,采用以AT89C51为核心的单片机系统,AT89C51单片机内部有非易失性Flash存储器分别包含128 字节RAM 、32 条I/O 口线、3 个16 位定时/计数器、6 输入4 优先级嵌套中断结构、1 个串行I/O口(可用于多机通信、I/O扩展或全双工UART)以及片内振荡器和时钟电路。使用AT89C51芯片,能够满足需要,还可以使外围器件尽可能少,另外价格也便宜,所以选用它。声光报警模块科技学院毕业论文(设计) 第 6 页62.2 器件选择2.2.1 单片机的选择单片机是本方案的灵魂,所以我们选择是需要慎之又慎,下面我们来拿8031 和 AT89C51 做一下比较。8031 片内不带程序存储器 ROM,使用时用户需外接程序存储器和一片逻辑电路 373,外接的程序存储器多为 EPROM 的 2764 系列。用户若想对写入到EPROM 中的程序进行修改,必须先用一种特殊的紫外线灯将其照射擦除,之后再可写入。写入到外接程序存储器的程序代码没有什么保密性可言。由于上述类型的单片机应用的早,影响很大,已成为事实上的工业标准。后来很多芯片厂商以各种方式与 Intel 公司合作,也推出了同类型的单片机,如同一种单片机的多个版本一样,虽都在不断的改变制造工艺,但内核却一样,也就是说这类单片机指令系统完全兼容,绝大多数管脚也兼容;在使用上基本可以直接互换。我们统称这些与 8051 内核相同的单片机为“51 系列单片机“。在众多的 51 系列单片机中,要算 ATMEL 公司的 AT89C51 更实用,因他不但和 8051 指令、管脚完全兼容,而且其片内的 4K 程序存储器是 FLASH 工艺的,这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写,一般专为 ATMEL AT89Cx 做的编程器均带有这些功能。显而易见,这种单片机对开发设备的要求很低,开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密,这又很好地保护了你的劳动成果。而且 AT89C51 目前的售价比 8031 还低,市场供应也很充足。单对 AT89C51 来说,在实际电路中可以直接互换 8051 和 8751,替换 8031只是第 31 脚有区别,8031 因内部没有 ROM,31 脚需接地(GND) ,单片机在启动后就到外面程序存储器读取指令;而 8051/8751/89c51 因内部有程序存储器,31 脚接高电平(Vcc) ,单片机启动后直接在内部读取指令。也就是 51 芯片的31 脚控制着单片机程序从内部读取还是从外部读取,31 脚接电源,程序从内部读取,31 脚接地,程序从外部读取,其他无须改动。另外,AT89C51 替换 8031后因不用外存储器,不必安装原电路的外存储器和 373 芯片。由于内部 RAM 的存在,可以减少 I/O 扩展芯片、锁存器及片外 RAM 等等,使整个设计显得简单明了,所以我们选择 AT89C51。
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