语音火灾报警器.rar

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    编号:20181101170621160    类型:共享资源    大小:15.28MB    格式:RAR    上传时间:2019-04-01
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    语音 火灾 报警器
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    题 目 基于 51 单片机火灾报警器系专 业班 级学 号学生姓名指导教师完成日期I摘 要目前,随着电子产品在人类生活中的使用越来越广泛,由此引起的火灾也越来越多,在我们生活得四周到处潜伏着火灾隐患,为了避免火灾以及减少火灾造成的损失,我们必须按照“防患险于明火,防患胜于救灾,责任重于泰山”的概念设计和完善火灾自动报警系统,将火灾消灭在萌芽当中,最大限度地减少社会财富的损失。本文介绍了一种适用于多种公共场所的火灾报警系统。该系统采用STC89C51 单片机作为主控芯片,系统包含温度采集模块、烟雾检测模块、AT24C02 数据存储模块、LCD1602 液晶显示模块、按键模块。该系统具有很好的可靠性和实时性,具有广泛的市场前景。随着计算机技术和信息技术等高新技术的快速发展,火灾报警技术也得到迅速的推动。火灾报警技术的应用范围是非常广泛的,更是与我们的生活及生命财产安全息息相关的。该系统能自动完成对布测点检测,检测出来的数据通过 LCD1602 显示出来,并与存储在 AT24C02 预设的报警阀值进行对比,如果超过阀值,确认火灾后能自动报警,阀值可以通过按键进行修改并且具有掉电保护。由于火灾的发生如果火势望可能没有烟雾的产生但是周围温度会急剧上升,有时火灾的发生前可能就只是一个小的烟头之类的星星之火而此时温度可能并不高,而会产生大量的烟雾,所以系统同时对温度和烟雾进行采集,以做到万无一失。关键词: 烟雾报警;烟雾传感器;温度采集;STC89C51 单片机IIABSTRACTAt present, with the electronic products used in human life more and more widely, the resulting fire is also more and more, we live in a fire hazards lurking around everywhere, in order to avoid fire and reduce fire caused loss, we must in accordance with the “preventive risk to open fire, prevention is better than disaster relief, responsibility is weightier than Mount Tai“ conceptual design and improvement of automatic fire alarm system fire nipped in the bud, the maximum reduce the loss of social wealth.A fire alarm system is introduced in this paper. The system uses STC89C51 microcontroller as the main control chip, the system contains the temperature acquisition module, smoke detection module, AT24C02 data storage module, LCD1602 LCD module, key module. The system has good reliability and real-time performance, and has broad market prospects. With the rapid development of computer technology and information technology, the fire alarm technology has been rapidly promoted. The application of fire alarm technology is very extensive, and it is closely related to our life and life and property.The system can automatically complete the cloth measuring points detection, the detected data through the LCD1602 display, and stored in AT24C02 preset alarm threshold comparison, if exceeds the threshold, confirmed after the fire can automatically alarm threshold can by pressing a button to modify and power off protection. Due to the occurrence of fire if the fire desire may not smoke but around the temperature will rise sharply, sometimes before the occurrence of fire may just like a small cigarette spark and at this time, the temperature may not high generation will produce a lot of smoke, so the system at the same time the temperature and smoke collection, to ensure foolproof.Key words:Smoke alarm; smoke sensor; temperature acquisition; STC89C51 microcontroller目 录摘 要 ...............................................................................................................................................IABSTRACT.........................................................................................................................................II1 引言 ............................................................................................................................................11.1 课题研究的背景和意义 ..............................................................................................................11.2 国内外的研究现状 ......................................................................................................................21.3 本文内容的结构安排 ..................................................................................................................32 系统硬件方案选择 .....................................................................................................................42.1 硬件方案的选择 ...........................................................................................................................42.1.1 主控芯片的选择 ..................................................................................................................42.1.2 显示器件的选择 ..................................................................................................................52.1.3 温度传感器的选择 ..............................................................................................................52.1.4 烟雾检测传感器的选择 ......................................................................................................62.2 系统总体方案 ..............................................................................................................................63 系统硬件电路设计 .....................................................................................................................83.1 STC89C51 单片机系统设计 .........................................................................................................83.1.1 STC89C51 的概述 .................................................................................................................83.1.2 STC89C51 单片机的最小系统 .............................................................................................83.2 LCD1602 液晶显示电路设计 .....................................................................................................103.2.1 LCD1602 的概述 ................................................................................................................103.2.2 LCD1602 的工作原理 ........................................................................................................113.3 DS18B20 温度传感器的设计 ....................................................................................................133.3.1 DS18B20 的概述 ................................................................................................................133.3.2 DS18B20 的工作原理 ........................................................................................................143.4 ADC0832 电路设计 ....................................................................................................................163.4.1 ADC0832 的概述 ................................................................................................................163.4.2 ADC0832 的工作原理 ........................................................................................................173.5 MQ-2 的介绍 .............................................................................................................................183.6 蜂鸣器电路的设计 ....................................................................................................................193.7 独立按键电路的设计 ................................................................................................................203.8 原理图绘制软件的介绍 ............................................................................................................203.9 系统硬件测试 ............................................................................................................................214 系统软件部分设计 ...................................................................................................................224.1 软件开发环境的介绍 ................................................................................................................224.2 系统重要函数的介绍 ................................................................................................................224.2.1 主函数的设计 ....................................................................................................................224.2.2 LCD1602 显示函数的设计 .................................................................................................234.2.3 DS18B20 温度采集函数的设计 ........................................................................................244.3 系统软件测试 ............................................................................................................................255 结论 ..........................................................................................................................................276 致谢 ..........................................................................................................................................28参考文献 ........................................................................................................................................29附录 A:原理图 .............................................................................................................................30附录 B:源程序 ..............................................................................................................................3111 引言1.1 课题研究的背景和意义在各种灾害中,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。火灾是世界上发生频率较高的一种灾害,几乎每天都有火灾发生。据联合国“世界火灾统计中心(WFSC)2000 统计资料 ”,全球每年大约发生火灾600 万至 700 万次,全球每年死于火灾的人数约为 65000 至 75000 人。其中,欧美地区发生的火灾较多,死亡人数却相对较少,这与欧美发达国家的生活水平以及消防技术和设施有关;相比较而言,亚洲地区发生火灾次数较少,但死亡人数较多,这与亚洲经济发展程度不高、消防设施不完善等因素有关。据统计,我国 70 年代火灾年平均损失不到 2.5 亿元,80 年代火灾年平均损失接近 3.2 亿元。进入 90 年代,特别是 1993 年以来,火灾造成的直接财产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趋势。一旦发生火灾,将对人的生命和财产造成极大的危害。严峻的事实证明,随着社会和经济的发展,社会财富日益增加,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,还直接危胁生命安全,给人们的心灵造成极大的伤害。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。火灾自动报警系统(FAS)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。火灾自动报警系统能迅速监测火情,可发现人们不易发觉的火灾早期特征,可将火灾带来的生命财产损失降到最低限度。火灾发生的早期,会使得燃烧物质分解,析出大量的有毒气体 CO,人们可能在毫无察觉火情的情况下就发生了 CO 中毒,从而无力逃生,火灾自动报警系统可监测到 CO 浓度的变化,为人们提供 CO 浓度超标报警信息,通知人们及时疏散 [3]。火灾自动报警系统可作为城市消防系统的单元,通过城市消防专用网与城市消防报警中心联网,及时将报警信息传递到消防报警中心,城市消防报警中心会自动查找到火灾发生2的位置,并为消防队员制定消防路线图,以便消防队员可以迅速抵达火灾地点。火灾自动报警系统能对火灾进行实时监测和准确报警,有着防止和减少火灾危害、保护人身安全和财产安全的重要意义,有着很大的经济效益和社会效益。1.2 国内外的研究现状根据现代战争的突发性、立体性和区域不确定性,使攻防界线模糊,作战方向多变,战火灾自动报警系统已有百余年的发展历史,19 世纪 40 年代美国诞生的火灾报警装置标志着火灾自动报警系统首次进入人们的视野。1890 年在英国,感温式火灾探测器研制成功并应用于火灾探测系统,标志着火灾自动报警系统的发展走上正轨。此后,随着世界科技取得了突飞猛进的进步和各种新兴技术的出现和发展,火灾监测技术也相应迅速发展,各种类型的火灾探测器相继问世,并日臻完善,火灾自动报警系统也在此基础上逐渐地蓬勃发展起来,其发展过程可以分为以下几个阶段: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阂值,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,无法判断阴燃火灾,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。但是这一时期的火灾报警系统的3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。近年来,采用无线通信方式的火灾自动报警系统在国外悄然兴起。这种系统引入了无线电通信技术,利用无线通信方式代替传统的有线通信方式,将大多的电器装置通过无线连接方式进行信息传输与控制,适用于各类建筑和场所。无线火灾自动报警系统起初仅用于特殊场合,如博物馆、名胜古迹等不宜布线的场合,而且其价格也比较高。随着科技进步和元器件成本的降低,无线火灾自动报警系统的研发和生成成本也随之降低,它在性能和价格上都具有很强的竞争力,其市场潜力已经崭露头角。在我国,采用的无线通信方式的火灾自动报警系统日益受到重视。由于其具有安装简便、对建筑物无损坏作业、灵活性好,易于扩展等优点,适用于许多场合,如名胜古迹、体育馆、博物馆、展览中心、处于施工阶段的建筑物、医院等。火灾自动报警系统的智能性主要体现在火灾判决和统筹管理方面,一般分为分散式、集中式和分布式,分散式系统由非智能型控制器若干智能型探测节点组成,由探测节点完成火灾状态的判断;集中式系统由智能型控制器和若干非智能探测节点构成,探测节点仅将火灾参量传送给控制器,由控制器智能地判断火灾状态;分布式系统的控制器和探测节点均为智能型,也是今后火灾自动报警系统的发展方向 [10]。1.3 本文内容的结构安排基于社会和经济方面的需求,本课题旨在开发一个能够对监测点实时监控、报警的智能火灾报警系统。智能型火灾报警系统是一个集信号检测、传输、处理、报警于一体的系统。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4智能型火灾报警控制系统。该火灾报警系统是以 STC89C51 单片机作为控制核心,接受、处理火灾探测器输出的烟雾浓度信号、温度信号,并进行声光报警。52 系统硬件方案选择本章节主要介绍系统所用到的器件的选择与对比,进行综合的对比考虑选择出最适合本设计的一组方案。2.1 硬件方案的选择在硬件电路的搭建之前必须明确设计的方案,通过各个模块之间进行比较选择出最适合本设计的硬件,以发挥器件的最大功效。2.1.1 主控芯片的选择方案一:采用 STC89C51 单片机作为主控芯片。STC89C51 是宏晶科技公司生产的一款低功耗、高性能的八位 CMOS 微处理器,片内具有 8k 在线编程 Flash 存储器。STC89C51 单片机的内核采用的是 MCS-51 内核,指令完全兼容 MCS-51,但是该单片机越做了升级使得芯片具有很多传统的 51 单片机不具备的功能,例如该芯片还有 4K 的 EEPROM 存储,在需要使用到掉电存储数据的时候就可以直接使用单片机内部的存储,不在需要在外接存储芯片进行存储。STC89C51单片机具有的开发简单、可在线编程下载、成本低是非常不错的选择。方案二:采用 MSP430 单片机作为主控芯片。MSP430 单片机称之为混合信号处理器,它可以将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上,MSP430 系列单片机是美国德州仪器 (TI)1996 年开始推向市场的一种16 位超低功耗、具有精简指令集(RISC)的混合信号处理器 (Mixed Signal Processor)。该系列单片机多应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中。而却开发难度相对比较大、价格昂贵。所以在一些简单的设计中不宜采用。方案三:采用 PIC16F877A 单片机作为主控芯片。PIC16F877A 是由 Microchip 公司所生产开发的新产品,属于 PICmicro 系统 8 位单片机微机,具有 Flash 程序内
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