火灾报警系统.doc

编号 淮安信息职业技术学院淮安信息职业技术学院 毕毕业业论论文文 题 目火灾报警系统的设计 学生姓名王姚 学 号71095001 系 部电子工程学院 专 业电子信息工程技术 班 级710950 指导教师卢素锋 讲师 顾问教师 二 一二年六月 摘要 摘 要 本设计中的主体建筑是淮安信息职业技术学院的图书馆 以此为应用对象 研究火灾报警系统的设计和可靠性分析 本文对火灾报警控制器和探测器做了 深入的研究 并全面阐述了火灾报警控制器和探测器硬件和软件设计 以下是 本文完成的主要工作 本文采用气体传感器 温度传感器 AT89S52 单片机以及 LED 显示灯模块设 计了一种智能火灾报警器 可以实现声光报警 故障自诊断 浓度显示 报警 限设置 延时报警及与上位机串口通信等功能 是一种结构简单 性能稳定 使用方便 价格低廉 智能化的火灾报警器 具有一定的实用价值 关键词关键词 单片机 火灾报警器 传感器 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 I 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 II 目 录 摘摘 要要 I 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 选题背景 1 1 2 火灾自动报警系统的作用 1 1 3 本文所做的工作 1 第二章第二章 火灾自动报警系统的工作原理火灾自动报警系统的工作原理 3 2 1 火灾自动报警系统的特点 3 2 2 系统总体功能概述 3 2 3 火灾报警系统的类型 4 2 4 火灾探测器的原理 5 2 4 1 火灾探测器的分类 5 2 4 2 火灾探测器的选择 6 第三章第三章 系统硬件设计系统硬件设计 7 3 1 核心芯片选择 7 3 1 1 AT89S52 简介 7 3 1 2 集成温度传感器 8 3 1 3 气体传感器 8 3 1 4 数码管驱动芯片 8 3 2 单片机外围接口电路 9 3 3 信号处理电路 10 3 4 A D 转换模块 10 3 5 声音报警电路 11 3 6 数码管显示电路 11 3 7 状态指示灯及控制键电路 12 3 8 报警器故障自诊断 13 第四章第四章 系统软件设计系统软件设计 15 4 1 主程序 15 4 2 滤波子程序 16 4 3 线性化子程序 17 4 4 报警子程序 18 4 5 键盘处理子程序 20 第五章第五章 总结总结 21 致致 谢谢 23 参考文献参考文献 25 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 0 第一章 绪论 1 1 选题背景选题背景 随着社会的不断发展 在社会财富日益增多的同时 导致发生火灾的危险 性也在增多 火灾的危害性也越来越大 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不到 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 实践证明 随着社会和经济的发展 消防工作的重要性就越来越突 出 火灾作为危害人类生存的大敌 越来越受到人们的重视 一旦发生火灾 将对人的生命财产造成极大的危害 于是人们开始寻求一种早期发现火灾的方 法 以便控制和扑灭火灾 减少损失 保障生命安全 火灾报警系统就是为了 满足这一需求而研制出来的 并越来越被人们所接受 其自身技术水平也随着 人们需求的不断提高 在功能 结构 形式等方面不断地完善 1 2 火灾自动报警系统的作用火灾自动报警系统的作用 火灾自动报警及消防联动系统 作为智能建筑中的一个重要子系统 其重要性 是众所周知的 要在智能建筑中创造一个安全舒适的环境 消防安全是其中的一 个重要的方面 火灾自动报警及消防联动系统 作为火灾的先期预报 火灾的及 时扑灭 保障人身和财产安全 起到了不可替代的作用 火灾自动报警系统是人 们为了早期发现火灾 并及时采取有效措施 控制和扑灭火灾 而设置在建筑 物中或其他场所的一种自动消防设施 是人类同火灾作斗争的有利工具 1 3 本文所做的工作本文所做的工作 鉴于学院图书馆的自身特点和火灾危险性 遵循 预防为主 防消结合 的消防工作指导方针 我国 高层民用建筑设计防火规范 GB50045 95 规定 了 自足自防自救 采取可靠的防火措施 做到安全适用 技术先进 经济合 理 的消防设计原则 提出来 以自防自救为主 及时 可靠防火 迅速 有 效灭火 的学生宿舍楼消防安全要求 故本文基于以上关于消防安全的原则及要求 应完成对淮安信息职业技术 学院的学生宿舍全面的消防系统设计 第一章 绪论 1 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 2 第二章 火灾自动报警系统的工作原理 3 第二章 火灾自动报警系统的工作原理 2 1 火灾自动报警系统的特点火灾自动报警系统的特点 为全面有效地反映被监视环境的各种细微变化 系统采用了设有专用芯片 的模拟量探测器 对湿度和灰尘等影响实施自动补偿 对电干扰及线路分布参 数的影响进行自动处理 从而为实现各种智能特性 解决无灾误报和准确报警 奠定了技术基础 系统采用主从式网络结构 解决了对不同工程的适应性 又 提高了运行的可靠性 利用全总线计算机通信技术 既完成了总线报警 又实 现了总线联动控制 彻底避免了控制输出与执行机构之间的长距离穿线布管 大大方便了系统布线设计和现场施工 系统采用大容量的控制矩阵和交叉查寻软件包 以软件编程代替了硬件组 合 提高了消防联动的灵活性和可修改性 具有丰富的自诊断功能 为系统维 护及正常运行提供了有利条件 2 2 系统总体功能概述系统总体功能概述 在建筑物中设置火灾自动报警系统的根本目的是 能早期发现和通报火灾 及时采取有效措施控制和扑灭火灾 减少或避免火灾损失 保护人身和财产安 全 火灾自动报警系统的设计必须符合有关标准 规范规定 做到安全可靠 技术先进 经济合理 使用方便 火灾报警系统一般由火灾探测器 区域报警器和集中报警器组成 火灾探 测器通过对火灾发出的物理 化学现象 气 燃烧气体 烟 烟雾粒子 热 温度 光 火焰 的探测 将探测到的火情信号转化成火警电信号传递 给火灾报警控制器 区域报警器将接收到火警信号后经分析处理发出声光报警 信号 警示消防控制中心的值班人员 并在屏幕上显示出火灾的房间号 集中 报警是将接收到的信号以声光形式表现出来 其屏幕上也显示出着火的楼层和 房间号 利用本机专用电话还可迅速发出指示和向消防队报警 此外 也可以 控制有关的灭火系统或将火灾信号传输给消防控制室 整体电路的框图如图 2 1 所示 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 4 灭火联动现场铃声 报警显示器 报警生光 火警按钮 控 制 器 火灾探测器 火警电话 烟雾 温度 现场正常状态 整定值 图 2 1 系统原理及组成框图 2 3 火灾报警系统的类型火灾报警系统的类型 根据火灾报警系统中所使用的探测器种类的不同 火灾报警系统可以分为 以下四种 1 感温型火灾报警系统 由于火灾发生时燃烧物会产生大量的热量 使得周围温度迅速变化 感温 型火灾报警系统就是通过判断周围温度变化而产生响应的火灾报警系统 再把 温度的变化转换为电信号以达到判断报警的目的 根据探测温度参数的不同 一般可以将感温型火灾报警系统分为定温式 温差式等几种 2 感烟型火灾报警系统 烟雾是早期火灾的重要特征之一 在火灾发生的初期 由于温度比较低 许多物质都处于阴燃阶段 产生大量的烟雾 感烟型火灾报警系统就是对空气 中可见或不可见的烟雾粒子进行探测 然后将烟雾浓度的变化转换为电信号来 触发报警 感烟型火灾报警系统主要有激光感烟式 光电感烟式和离子感烟式 等 3 感光型火灾报警系统 物质燃烧不但会产生烟雾和热量 同时也会产生可见或不可见的光辐射 感光型火灾报警系统就是通过响应火灾中产生的光特性 即扩散火焰的光强度 和闪烁频率 来触发报警系统的 根据感应的敏感波长 可以将感光型火灾报 警系统分为对波长较短的光辐射敏感的紫外报警系统和对波长较长的光辐射敏 感的红外报警系统 4 复合型火灾报警系统 如果报警系统同时对温度 烟雾和光辐射中的两种或两种以上参数做出响 应 那么它就是复合型火灾报警系统 目前复合型火灾报警系统有感温感烟型 感烟感光型 感温感光型等多种形式 第二章 火灾自动报警系统的工作原理 5 2 4 火灾探测器的原理火灾探测器的原理 火灾发生时 必然会伴随着产生烟雾 高温和火光 探测器对这些都很敏 感 当有烟雾 高温 火光产生的时候 它就改变平时的正常状态 引起电流 电压或机械部分发生变化或位移 再通过放大 传输等过程发出警报声 有的 还能同时发出灯光信号并显示发生火灾的部位 地点 2 4 1 火灾探测器的分类火灾探测器的分类 火灾探测器主要分感烟 感温 光辐射三大类 1 感烟探测器 一种是离子感烟探测器 它在内外电离室里面有放射源镅 241 电离产生的正负离子 在电场的作用下各向正负电极移动 在正常的情况 下 内外电离室的电流 电压都是稳定的 一旦有烟雾窜逃外电离室 干扰了 带电粒子的正常运动 电流 电压就有所改变 破坏了内外电离室之间的平衡 于是就发出了信号 还有一种叫光电感应探测器 它有一个发光元件和一个光 敏元件 平常光源发出的光 通过透镜射到光敏元件上 电路维持正常 如果 有烟雾从中阻隔 到达光敏元件上的光就显著减弱 于是光敏元件就把光强的 变化变成电的变化 通过放大电路向人们报警 还有一种叫管道抽吸式感烟探 测器 他的工作原理与光电感应探测器中另一种散射型相似 通过烟雾的反射 或散射产生光敏电流 主要用在船舶上 近年来还出现了激光感烟探测器 它 也是利用光电感应原理 不同的是光源改用激光束 这种探测器采用半导体器 件 体积小 价格低 耐震动 寿命长 很有发展前途 2 感温探测器 一种是运用金属热胀冷缩的特性 正常的情况下 探测器 的电路断开 当温度升到一定值时 由于金属膨胀 延伸 导体接通 于是发 出了信号 一种是利用某些金属易熔的特性 在探测器里固定一块低熔点合金 当温度升到它的熔点 70 90 时 金属熔化 借助弹簧的作用力 使触头 相碰 电路接通 发出信号 这两种探测器都属定温型 即当外界温度超过某 一限值时就会报警 还有一类是差温型 升温的速度超过特定值时 便会感应 报警 如将两者结合起来 便成为差定温组合式 3 光辐射探测器 一种是红外光辐射探测器 物质在燃烧时 由化学反应 产生闪烁的红外光辐射使硫化铅红外光敏元件感应 转变成电信号 经放大后 就能向人们报警 另一种是紫外光辐射探测器 则利用有机化合物燃烧时 火 光中的紫外光 使紫外光敏管的电极激发出离子 通过继电器等 就能打开开 关电路报警 火灾报警器是重要的安全设备 一切重要的场所 如大型物资仓库 隧道 大型船舶 高层建筑都应该安装 它还可以与自动灭火设备一起组成自动报警 自动灭火的 自动消防队 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6 2 4 2 火灾探测器的选择火灾探测器的选择 火灾探测器的选择应符合下列要求 1 对火灾初期有阴燃阶段 产生大量的烟和少量的热 很少或没有火焰辐射 的 选用感烟探头 2 对火灾发展迅速 产生大量热 烟和火焰辐射的 选用感烟探头 感温探 头 火焰探头或它们的组合 3 对火灾发展迅速 有强烈的火焰辐射和少量烟 热的 选用火焰探头 4 对情况复杂或火灾形成特点不可预料的 可进行模拟实验 第三章 系统硬件设计 7 第三章 系统硬件设计 3 1 核心芯片选择核心芯片选择 在火灾报警器的设计中 单片机是其核心部件 它一方面要接收来自传感 器送来的温度 烟雾对应的模拟信号和故障检测信号 另一方面要对这两种信 号分别进行处理 以控制后续电路进行相应动作 与此同时查询是否有键按下 的请求 在单片机完成这些工作的过程中 尤其是信号处理中 比较浓度值后 送入显示的软件实现比较复杂 要求单片机具备较快的运算速度 使检测人员 能够较准确地观测到烟雾浓度 并根据情况进行相应的处理 并且也要考虑选 择低价实用的机型 并为研制同一系列的低功耗产品做准备 根据多方面的比 较 本设计选用 ATMEL 公司的 AT89S52 单片机作为控制器 3 1 1 AT89S52 简介简介 AT89S52 是一个低功耗 高性能的 CMOS 8 位单片机 片内含 4k Bytes ISP 的 可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器 器件采用 ATMEL 公司的高密度 非易失性存储技术制造兼容标准 MCS 51 指令系统及 80C51 引脚结构 芯片内 集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元 功能强大的计算机 AT89S52 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案 AT89S52 片内集成 256 字节程序运行空间 8K 字节 Flash 存储空间 支持 最大 64K 外部存储扩展 根据不同的运行速度和功耗的要求 时钟频率可以设 置在 0 33M 之间 片内资源有 4 组 I O 控制端口 3 个定时器 8 个中断 软件 设置低能耗模式 看门狗和断电保护 可以在 4V 到 5 5V 宽电压范围内正常工 作 不断发展的半导体工艺也让该单片机的功耗不断降低 根据本次设计的具 体情况 采用双列直插 DIP 40 封装 AT89S52 的引脚图如图 3 1 所示 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 8 图 3 1 DIP 40 封装 AT89S52 引脚 3 1 2 集成温度传感器集成温度传感器 AD590 是美国 Analog Devices 公司生产的一种电流型二端传感器 由于 AD590 是电流型温度传感器 它的输出同绝对温度成正比 而数模转换芯片 ADC0809 的输入要求是电压量 所以在 AD590 的负极接出一个 10 千欧的电阻 R1 和一个 100 欧的可调电阻 W 将电流量变为电压量送入 ADC080 通过调节 可调电阻便可在输出端获得与绝对温度成正比的电压量 即 10mV K 温度 T V 0 时输出为 0 温度 25 时输出为 2 982V 这样便于 A D 转换器采集数据 3 1 3 气体传感器气体传感器 火灾中气体烟雾主要是 CO2 和 CO TGS202 气体传感器能探测 CO2 CO 甲烷 煤气等多种气体 它灵敏度高 稳定性好 适合于火灾中气 体的探测 如上图所示 当 TGS202 探测到 CO2 或 CO 时 传感器的内阻变小 V 迅速上升 选择适当的电阻阻值 使得当气体浓度达到一定程度 如 CO 浓 度达到 0 06 时 端获得适当的电压 设为 3V A V 3 1 4 数码管驱动芯片数码管驱动芯片 ICM7218 是 INTERSIL 公司生产的一种性能价格比较高的通用 8 位 LED 数 码管驱动电路 28 脚双列封装 是一种多功能 LED 数码管驱动芯片 可与多种单片 机接口使用 ICM7218 的输出可直接驱动 LED 显示器 不需外接驱动电路 工作 电压为 5V 其构成的显示电路结构简单 使用方便 同样由单片机向 ICM7218 写 控制字及数据 编程部分像给外部 RAM 写数据一样简单 第三章 系统硬件设计 9 当单片机写入模式控制字后 ICM7218 以约定的方式接收显示数据并将数 据写入静态显示 RAM 中 数据接收结束 ICM7218 在扫描控制电路的控制下 按设定的译码模式 以动态扫描显示方式向段显示驱动器和位控驱动器发出控 制信号 直到下一个控制字写入前 不停地进行动态显示工作 其引脚图和内 部框图如图 3 2 所示 图 3 2 ICM7218 引脚图及内部框图 3 2 单片机外围接口电路单片机外围接口电路 AT89S52 单片机外围接口电路如图 3 3 所示 主要包括 1 晶振电路 内部时钟电路的晶振频率一般选择在 4MHZ 12MHZ 之 间 该设计选用 6MHZ 外接两个谐振电容 该电容的典型值为 30pF 该设计 选用 33pF 2 复位电路 单片机复位采用按键高电平复位 而单片机在平时则复位 端为低电平 0 3 直流电源 图 3 3 单片机外围接口电路 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 10 3 3 信号处理电路信号处理电路 图 3 4 信号处理电路 对于传感器输出的模拟信号 一般要用运算放大器对其进行调理或放大 以满足 A D 转换器对输入模拟量幅值及极性的要求 在本报警器电路中 同样 要对两类传感器的输出信号进行放大调理 电路图如上图 3 4 所示 运算放大器 接成电压放大电路 从传感器采集过来的微弱电压信号 经过电压放大器的放 大 得到较强的模拟电压信号 采样时 把相应的模拟电压信号从 Vi 端送进 LM324A 进行放大处理后 从 Vo 端输出送入 A D 转换电路 3 4 A D 转换模块转换模块 经气敏传感器所检测的电压信号为模拟信号 无法直接被单片机所识别 所以在经过放大电路后对信号进行 A D 装换 将模拟信号转化为数字信号输入 单片机 A D 转换电路采用了常用的 8 位 8 通道数模转换常用芯片 ADC0809 烟雾 温度传感器的输出端分别接到 ADC0809 的 IN0 和 IN1 ADC0809 的通道选择 地址由 AT89S52 的 P0 0 P0 2 经地址锁存器 74LS373 输出提供 当 P2 7 0 时 与写信号 WR 共同选通 ADC0809 其中 ALE 信号与 ST 信号连在一起 在 WR 信号的前沿写入地址信号 在其后沿启动转换 图中 ADC0809 转换结束状态信 号 EOC 接到 AT89S52 的 INT1 引脚 当 A D 转换完成后 EOC 变为高电平 表示转换结束 产生中断 在中断服务程序中 将转换好的数据送到指定的存 储单元 由于 ADC0809 片内无时钟 故利用 8051 提供的地址锁存使能信号 ALE 经 D 触发器二分频后获得时钟 因为 ALE 信号的频率是单片机时钟频率的 1 6 如果时钟频率为 6MHZ 则 ALE 信号的频率为 1MHZ 经二分频后为 500KHZ 与 ADC0809 的典型值吻合 电路图如图 3 5 所示 第三章 系统硬件设计 11 图 3 5 A D 转换电路 3 5 声音报警电路声音报警电路 由 AT89S52 的 21 脚实现声音报警控制 当可燃性气体浓度或温度超过限定 值时 将 P2 0 置为低电平 三极管导通 扬声器发出鸣叫报警 其电路原理图 如图 3 6 所示 图 3 6 声音报警电路图 3 6 数码管显示电路数码管显示电路 数据采集进来并被成功地由模拟量转化为数字量后 就被传送到系统的显 示模块 让人们更直接地观察到相关数据 在本系统中 对 LED 进行的是动态 扫描 除了给显示器提供段的输入之外 还要对显示器进行位控制 显示器的 第一位显示所选择的通道号 而后三位则显示该通道传送进来的相应的数字量 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 12 本系统显示用的 4 位七段数码管由数码管专用驱动芯片 ICM7218A 驱动 27 3 1 25 2 24 26 脚分别接数码管的 a b c d e f g 15 16 23 20 脚为位选 分别控制 4 位数码管的亮灭 ID0 7 为数据线 接单片机 P0 口 WRITE MODE 是写控制位和模式控制位 分别接单片机 P3 6 P2 6 其电路图如图 3 7 所示 图 3 7 数码管 3 7 状态指示灯及控制键电路状态指示灯及控制键电路 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 18 May 2010Sheet of File C Program Files Design Explorer 99 SE Library Sch MyDesign5 ddbDrawn By D1 红 D2 红 D3 红 R5 470 R4 470 R3 470 VCC p2 2 p2 3 p2 4 图 3 8 指示灯 图 3 9 控制按键 第三章 系统硬件设计 13 状态指示灯及控制键电路如图 3 8 3 9 所示 单片机 AT89S52 的 P2 2 P2 3 P2 4 控制输出的状态指示灯 绿灯亮表示正常状态 环境中没有 火灾危险 黄灯亮表示传感器加热丝发生断线或者接触不良 红灯亮表示环境 中烟雾浓度 温度超过报警限值 提醒用户尽快采取相应措施 控制键电路采用独立式按键设计 4 个按键分别接到片 P1 0 P1 1 P1 2 和 RST 对于这种键各程序可以采用中断查询的方法 功能就是 检测是否有 键闭合 如有键闭合 则去除键抖动 判断键号并转入相应的键处理 4 个键定 义如下 P2 1 S1 功能转换键 按此键则开始键盘控制 P2 5 S2 加 按此键则温度设定值加一度或烟雾浓度增加 0 01 P2 6 S3 减 按此键则温度设定减少一度或烟雾浓度减少 0 01 RST S4 复位键 使系统复位 3 8 报警器故障自诊断报警器故障自诊断 判断传感器电源连接情况 在传感器的地端串联一个电阻 R 当传感器正常 连接时 电阻和传感器分压 此时电阻两端有微弱的电压 单片机可以通过 P2 1 口检测到 如果如果传感器电源连接不正常 则会产生断路 检测到电阻 两端电压为 0 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 14 第四章 系统软件设计 15 第四章 系统软件设计 4 1 主程序主程序 主程序流程图如图 4 1 所示 Y 开始 初始化 传感器预热 故障 检测 键盘处理 报警限设置 报警子程序 平均值法滤波 线性化处理 设置指示灯状态 Y N 是否按下模式切换 A D 转换 N 是否超过报警限 浓度显示 图 4 1 主程序流程图 首先要给传感器预热三分钟 因为传感器需要预热一段时间才能正常采集 烟雾和温度信息 预热同时 对传感器加热丝故障检测 采用软件方式检测传 感器加热丝或电缆线是否断线或者接触不良 程序初始化结束后 系统进入监 控状态 AT89S52 单片机对传感器检测到的烟雾浓度和温度信号进行 A D 转换 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 16 平均值法滤波 线性化处理后 将检测值与报警限设定值相比较 判断是否报 警 同时送入显示器显示通道及相应的数字量 主程序还包括状态指示灯及按 键功能 中断子程序等 使报警器功能更加完善 给用户带来便利 主程序初始化流程图如图 4 2 所示 这部分实现的功能包括各种 I O 输入输 出状态的设定 寄存器初始化 中断使能等 首先设定定时器工作方式 然后 开系统中断 以便响应中断定时 及时对气体浓度和温度进行采样 然后关闭 蜂鸣器 开启绿灯 设置报警限初值 开始 定时器初始化 开中断 关闭蜂鸣器 打开 绿灯 设定初值 Y N 是否保持报警初值 返回 图 4 2 主程序初始化流程图 4 2 滤波子程序滤波子程序 在对气体浓度采样时 可能会遇到尖脉冲干扰的现象 干扰通常只影响个 别采样点的数据 此数据与其他采样点的数据相差比较大 如果采用一般的平 均值法 则干扰将 平均 到计算结果上去 故平均值法不易消除由于脉冲干扰而 引起的烟雾浓度采样值的偏差 为此 可采取去极值平均滤波法 先对 N 个采 样数据进行比较 去掉其中的最大值和最小值 然后计算余下的 N 2 个数据的 算术平均值 这种方法既可滤去脉冲干扰又可滤去小的随机 干扰 保证报警器 检测烟雾浓度的准确性 减小误报 错报的可能 第四章 系统软件设计 17 开始 设定采样次数 调用 A D 采样 求第二个到第九个 采样值的累加和 将累加和求平均值 送入寄存器 N Y 已达到设定次数 将采样值排序 图 4 3 滤波子程序流程图 4 3 线性化子程序线性化子程序 本论文报警器使用的 TGS 202 型传感器的电阻是随着可燃气体浓度值的升 高而降低的 因此输入单片机的电压也是随之降低的 电压值与气体浓度之间 是非线性的关系 为了实时显示烟雾浓度需要对其进行线性化处理 在误差许 可范围内 根据标定曲线形状 以及单片机处理能力 把曲线分成若干小段 对每小段分别线性化 根据分段线性插值法求输入单片机的某一电压值对应的烟雾浓度的 公式如 下 Ni xx xfxf xxxfxf ii ii ii 3 2 1 1 1 式中 N 为所分区间个数 f x 为实际烟雾检测浓度 x 为实际气体检测浓 度对应的电压值 xi是区间的下限浓度对应电压值 xi 1是区间的上限浓度对应 电压值 f xi 为区间下限烟雾浓度值 f xi 1 为区间上限烟雾浓度值 分段插值 法线性化程序流程图如图 4 4 所示 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 18 图 4 4 线性化子程序 开始 读取滤波电压X 查表并确定X所在电压区间 求电压值X与所在区间下限差 Xm X Xi 求X所在区间的上下限浓度值的 差Z f Xi 1 f Xi 求上下限电压值的差Xd Xi 1 Xi 求Z与Xd的比K Z Xd 求出K与X的和S K Xm 求出f X f Xi S 保存浓度值 返回 4 4 报警子程序报警子程序 当烟雾浓度或温度值超过报警限设定值时 蜂鸣器发声 对应通道的红灯 闪亮 以提示操作人员采取安全对策或自动控制相关安全装置 从而保障生产 安全 避免火灾和爆炸事故的发生 为防止误报 在程序设计上 对烟雾浓度 和温度进行快速重复检测和延时报警 以区别出时管道中烟雾的泄露 还是由 于暂时打开阀门产生的可燃烟雾的微量散失 防止误报 报警子程序流程图如 图 4 5 所示 第四章 系统软件设计 19 图 4 5 报警子程序流程 N Y N Y Y 开始 读取处理后的气体 浓度值或温度值 延迟 20 秒后采集 一组数据 Y N 是否烟雾浓度 0 06 或温度 100 传感器故障自诊断 传感器有问题 返回 启动故 障报警 复位键是否按下 烟雾浓度 0 06 或温度 100 温度 100 N 启动火灾报警 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 20 4 5 键盘处理子程序键盘处理子程序 按键处理子程序流程图如图 4 6 所示 开始 扫描键值 是否有键按下 延时 10ms 消抖 是否有键按下 提取键值 调用键盘 处理子程序 结束 N N Y Y Y 图 4 6 键盘处理子程序流程 第五章 总结 21 第五章 总结 火灾报警器可保障生产与生活的安全 避免火灾和爆炸事故以及煤气中毒 的发生 它是防火 防爆和安全生产所必备的仪器 具有广阔的市场空间与发 展前景 本论文是在对烟雾 温度传感器和报警技术进行深入研究的基础上 全面 比较国内外同类产品的技术特点 合理地确定系统的设计方案 并对仪器的整 体设计和各个组成部分进行了详细的分析和设计 本次毕业设计经过努力 整个系统实现了预期的目标 本系统通过设计一 个以 AT89S52 单片机为核心的火灾报警器可以实现声光报警 故障自诊断 浓 度显示 报警限设置 延时报警等功能 是一种结构简单 性能稳定 使用方 便 价格低廉 智能化的火灾报警器 具有一定的实用价值 本报警器电路结 构简单 可维护性好 由于实现了对普通环境中烟雾浓度和温度的实时监控 因此具有非常普遍的意义 能广泛应用于居民家庭 企事业单位等多方面的安 全防范 但是也存在不少的不足 由于电源的波动 传感器的电气特性等问题 使 得 A D 转换结果有时波动很大 这样就可能出现误报警 由于时间的关系 系 统中本应具有的串行通信的功能没有实现 而只是实现了烟雾浓度 温度显示 及按键控制 由于上述缺点