火灾探测与控制系统设计.ppt

火灾探测与控制系统设计 07电测 指导老师 小组成员 主要内容 一 设计背景与目的二 所用元器件简介三 设计过程及成果四 设计缺点及展望 设计目的与背景 2010年11月15日14时 上海余姚路胶州路一栋高层公寓起火 起火点位于10 12层之间 整栋楼都被大火包围着 楼内还有不少居民没有撤离 截至11月19日10时20分 大火已导致58人遇难 另有70余人正在接受治疗 设计背景与目的 火灾一直是伴随人类的自然和社会现象 它是近年来发生频率较高的一种危害 且呈逐年上升的趋势 实践证明 凡装有火灾自动报警控制系统的建筑物中 当火情发生时 由于报警及时 把火灾消灭在初期 大大减少了火灾的危害 因此 我们设计的火灾探测与控制系统可以监视环境中有没有火灾的发生 一旦有了火情 就将火灾的特征物理量 如温度 烟雾等转换成电信号 并立即动作 向火灾报警控制器发送报警信号并且控制喷水阀门灭火 这样可以预防或减少火灾的发生 通过这次设计 可以增强我们的动手能力 为以后实际工作打下坚实基础 STC12C5404AD单片机简介 STC12C5404AD单片机是宏晶科技生产的单时钟 机器周期 1T 的单片机 是高速 低功耗 超强抗干扰的新时代8051单片机 指令代码完全兼容传统8051 但速度快8 12倍 内部集成MAX810专用复位电路 4路PWM 8路高速10位A D转换 针对电机控制 强干扰场合 AD590温度传感器 AD590温度传感器是一种已经集成化的温度感测器 它会将温度转换为电流 在8051的各种课本中经常看到 其规格如下 1 度每增加1 它会增加1 A输出电流2 可测量范围 55 至150 3 供电电压范围 4V至 30V AD590温度传感器 AD590的管脚图及元件符号如右图所示 AD590的输出电流值说明如下 其输出电流是以绝对温度零度 273 为基准 每增加1 它会增加1 A输出电流 因此在室温25 时 其输出电流Iout 273 25 298 A AD590使用注意事项 1 Vo的值为Io乘上10K 以室温25 而言 输出值为10K 298 A 2 98V2 测量Vo时 不可分出任何电流 否则测量值会不准 甲烷气体传感器 型号TYPEGS B1特点 具有长期稳定性对甲烷有高度灵敏度有良好的看干扰能力 氢 乙醇 丁烷 一氧化碳 温度等 良好的重复性工作环境 温度 10 45 湿度 95 RH 甲烷气体传感器 传感器结构 传感器测量电路 甲烷气体传感器灵敏特性 设计过程及结果 设计思路 该系统主要以单片机系统为核心控制与信息判断处理中心 对温度传感器和烟雾传感器检测传输过来的信息进行判断和处理 若单片机系统判断信号为火灾信号 则单片机系统发送信号给报警系统报警 并控制喷水阀门打开 进行自动灭火 等灭火完毕 由人工复位 则停止报警 喷水阀门关闭 系统重新进入火灾检测阶段 系统硬件组成框图 其中 AD590温度传感器和甲烷传感器及A D转换电路构成数据采集系统 设计原理 单片机是整个系统的核心 其工作原理是先通过传感器 包括温感和烟感 将现场温度 烟雾等非电信号转化为电信号 再将传感器输出的电信号进行放大 滤波等 使之满足A D转换的要求 最后完成将温度传感器和烟雾传感器输出的模拟信号到数字信号的转换 设定报警下限 当判断为报警信号 由单片机蜂鸣器报警 并控制喷水阀门打开 报警后等待人工复位 若有按键按下 则停止报警 喷水阀门关闭 重新进入检测阶段 单片机系统设计 该系统是89C51的最小应用系统 P1 0 P1 1位分别与温度传感器信号 烟雾传感器信号线相连接 即可通过这两个引脚采集温度和烟雾传感器信号 P1 2为正常显示位 该指示灯亮表明系统正常工作 P1 4与报警系统相连 当单片机判断有火灾时 它输出控制信号实现使火灾报警声响起 进行火灾报警 P1 5为喷水阀门控制位 控制打开和关闭喷水阀门 单片机系统原理图 温度检测及变换电路 上图为温度 电压变换电路 集成稳压器7905输出的 5V电压经可调电阻R11接至精密运放OP07的反相输入端 AD590的正极接 12V电压 设通过R11 R12的电流分别为I0 I1 则AD590的电流表达式为I I0 I1 因OP07的电压增益A 1 故图中M点为虚地 VM 0V 只要在某温度下调整R11使I0等于AD590在该温度下的工作电流值 I0就为恒定值 报警电路设计 单片机P2 7发出的电压信号需要放大才能带动蜂鸣器工作 R8使这个电压信号的放大倍数可调 此报警电路的输入引脚由单片机的P2 7控制 系统中设置下限报警温度为50 在软件设计中 当采集到的温度高于50 时 令P2 7 1则可实现蜂鸣器报警 如右图所示 报警电路图 甲烷传感器检测电路 甲烷传感器产生一个与甲烷的含量成比例的微弱信号 经过放大电路放大后产生一个输出信号 送入单片机片内A D转换输入口 将此模拟量信号转换为数字信号 然后单片机对此信号进行处理 并实现报警功能 软件设计流程图 缺点 1 设计时的忽略了温度传感器的特性 本组所使用的温度传感器AD590其本身存在一定限制条件 如精确度低 测温点数量少 电路复杂等 此外 AD590对线阻的要求较高 这是我们没有预计到的 因此导致在试验检验时 芯片出现故障 这也是本组无法完成课题的主要原因 2 甲烷探测器灵敏度较低 对烟雾量要求较高 测试过程中 无法快速检测 3 在课题设计中 我们提出了添加自动喷水部分 但在实际操作中缺少元件 从而无法完成 展望 火灾探测与控制系统在应用中相当普遍 在课题设计中 我们提出了将语音报警系统和自动喷水系统与火灾探测系统结合的思路 这体现了自动化 高效化与智能化