基于51单片机火灾报警系统设计.doc

号码：本科论文(设计)主题：基于80C51的智能火灾报警系统设计系(所):信息工程系名：刘元学校编号：0835140145专业：通信工程年份：0801指导员：姚巧歌头衔：讲师完成日期：2012年4月25日摘要目前，随着电子产品在人类生活中的应用越来越广泛，引发的火灾也越来越多，火灾隐患在我们的生活中无处不在。为了避免火灾，减少火灾造成的损失，我们必须按照“隐患比明火更危险，预防比救灾更好，责任比泰山更重要”的理念，设计和完善火灾自动报警系统，以消除初期火灾，最大限度地减少社会财富的损失。基于单片机8051、集成语音芯片ISD1420、a/d转换器、集成温度传感器AD590和气体传感器TGS202等，设计了一种实用可靠的单片机语音自动报警系统。采用多传感器信息融合技术完成语音报警，并重点介绍了系统的组成和工作原理。实践表明，单片机技术在系统报警等自动控制领域有着广阔的应用前景。该系统能自动完成测量点的检测，确认火灾后自动报警，显示火灾点，记录火灾发生的时间。该系统可以安装在每个防火单元中。负责向被监控现场连续发送检测信号，监控现场的温度和浓度，并持续反馈给报警控制器。控制器将接收到的信号与存储器的正常设定值进行比较，以确定火灾。火灾发生时，可实现语音报警、故障自诊断、集中显示、报警限值设定、延时报警等功能。它是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾传感器，具有一定的实用价值。关键词：火灾报警；单片机；传感器摘要现在，随着电子产品在人类生活中的应用越来越广泛，由此引发的火灾也越来越多，我们生活中的火灾隐患无处不在。为避免火灾，减少火灾损失，我们必须遵循“预防火灾隐患胜于救灾，责任极其重大”的理念设计和完善火灾自动报警系统，将火灾扼杀在萌芽状态，最大限度地减少社会财富的损失。本文设计了一种利用单片机和数字语音芯片ISD1420实现远程语音报警的方法，给出了系统的硬件结构和软件，以单片机80C51为基础，采用语音芯片ISD1420、温度传感器AD590和气体传感器TGS202，采用多传感器信息处理方法。实践表明，单片机技术在系统报警和其他自动控制领域有着广泛的应用前景。该系统可以自动监控对温度敏感的点。它还可以发出警报，显示出火灾发生的地点，并记录火灾发生的时间。该系统可安装在所有消防单元中，负责连续监测现场启动信号的检查，监测现场的温度、浓度，并连续反馈给报警控制器，控制器将接收到的信号与正常的记忆设定值进行比较，确定火灾。当火灾发生时，可以实现声光报警、故障诊断、集中显示、报警极限设置和延时报警，是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉的智能烟雾传感器，具有一定的实用价值。关键词：火灾报警；微控制器；传感器内容介绍1.1概述1.2国内外研究现状1.3项目的研究背景和意义第二章火灾报警系统总体方案设计2.1火灾的原理和过程2.2系统总体方案设计2.2.1整体系统功能概述2.2.2整体系统硬件架构2.2.2整体系统软件架构2.3火灾报警系统的类型2.4火灾报警系统的原理第三章火灾报警系统的硬件设计3.1系统核心芯片选择3.1.1传感器介绍3.1.2 ISD1420语音芯片3 . 1 . 3 80C 51简介3.1.4模数转换芯片3.1.5数码管显示电路3.2单片机外围接口电路3.3信号处理电路3.4数据采集电路3.5报警电路3.5。1语音报警电路3.5。2光学报警电路3.6数码管显示电路第四章火灾报警系统的软件设计4.1软件开发环境4.2火灾报警系统的编程4.2.1主要程序流程图4.2.2主程序初始化流程图4.2.3数据采集子程序4.2.4火灾判断和报警程序参考谢谢你附录1附录2介绍1.1概述无线火灾传感器软硬件平台的设计对整个系统的开发和应用至关重要。作为整个系统的底层支撑，它必将朝着小型化、高集成度、网络化、节能化和智能化的方向发展。近年来，随着计算机成本的降低和微处理器体积的减小，智能无线火灾报警系统的开发和建设将具有广阔的应用前景。工程测试结果充分证明了该技术的可行性和有效性。随着智能建筑技术应用的快速发展，商业市场对火灾报警器的需求不断增长。目前，火灾报警系统主要采用智能总线分布式计算机系统。虽然系统安装比过去方便多了，但它仍然不能满足现代的需要。其安装成本约占设备成本的33% 70%。然而，无线火灾报警系统可以满足当前的要求。它具有安装方便、快捷、廉价、无布线、对建筑表面损伤小、易适应功能变化的特点。有关数据和统计表明，在所有安装了火灾自动报警系统的地方，任何火灾的发生都可以尽早报告，而不会造成重大火灾。1.2国内外研究现状现代战争具有突发性、三维性和区域性的不确定性，攻防界限模糊，战争方向多变。火灾自动报警系统已经有100多年的历史了。19世纪40年代诞生于美国的火灾报警装置标志着自动火灾报警系统首次进入人们的视野1。1890年在英国，感温火灾探测器在火灾探测系统中的成功开发和应用标志着自动火灾报警系统的发展步入了正轨2。此后，随着世界科学技术的飞速进步和各种新兴技术的出现和发展，火灾监控技术也得到了迅速发展。各种类型的火灾探测器相继问世，并日益完善。在此基础上，火灾自动报警系统逐渐蓬勃发展。它的发展过程可以分为以下几个阶段：在第一阶段，从19世纪40年代到1940年代，火灾报警系统处于初级发展阶段。使用的探测器主要是温度敏感探测器。它可以通过收集温度信号来判断是否有火灾，然后判断是否超过设定的阈值。在这个阶段，火灾报警系统很简单，只有一个温度参数用来判断火灾。但是，它容易受到环境中其他干扰源的影响，灵敏度低，响应速度慢。它不能判断阴燃火灾或满足智能火灾报警系统的要求。第二阶段，在20世纪40年代后期，瑞士物理学家Emst Meili研究的离子感烟探测器的引入引起了人们对离子感烟探测器的关注。随后，烟雾探测器被广泛使用，并逐渐占据了大部分市场，迫使感温探测器退居二线。到70年代末，光电感烟探测器在光电技术的基础上发展起来，并迅速发展起来。使用寿命长，抗干扰能力强，无离子感烟探测器的放射性问题。现阶段，火灾报警系统一般采用多线布置方式。布线、调试和系统可靠性是系统开发的瓶颈。第三阶段，在20世纪80年代初，基于总线的火灾报警系统开始兴起，在火灾报警领域迈出了一大步，并得到广泛应用。它大大减少了布线工作量，使安装和调试更加容易，并实现了准确的报警定位。然而，这一时期火灾报警系统的智能化水平不高，有线连接的使用对工程要求很高。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、传感器技术和智能技术的迅速发展，火灾自动报警系统进入了智能化时代，智能火灾报警系统发展迅速，各种智能火灾自动报警系统相继出现。模拟可寻址技术的应用极大地提高了火灾报警系统的安全性、准确性和智能性，在火灾自动报警系统的发展史上具有里程碑式的意义3。近年来，国外出现了基于无线通信的火灾自动报警系统。该系统引入无线通信技术，用无线通信代替传统的有线通信，并通过无线连接传输和控制大多数电气设备。它适用于各种建筑和场所。起初，无线火灾自动报警系统仅用于特殊场合，如博物馆、名胜古迹，布线不合适，价格相对较高的4。随着科学技术的进步和元器件成本的降低，无线火灾自动报警系统的研发成本也将降低。它在性能和价格方面都有很强的竞争力，其市场潜力已经脱颖而出5。在我国，基于无线通信的火灾自动报警系统越来越受到重视。由于其安装简单、不损坏建筑物、灵活性好、易于扩展等优点，它适用于许多场合，如名胜古迹、体育场馆、博物馆、展览中心、建筑施工阶段的建筑物、医院等。火灾自动报警系统的智能化主要体现在火灾判断和全面管理上。一般来说，系统分为分散式、集中式和分布式。分散系统由多个非智能控制器的智能检测节点组成，检测节点完成火灾状态的判断。集中式系统由一个智能控制器和多个非智能检测节点组成。检测节点只向控制器传输火灾参数，控制器智能判断火灾状态。分布式系统的控制器和检测节点都是智能化的，这也是未来火灾自动报警系统的发展方向。1.3研究的背景和意义在各种灾害中，火灾是威胁公共安全和社会发展最频繁、最常见的重大灾害之一。火灾是世界上发生频率最高的一种灾害，几乎每天都有火灾发生。根据联合国“世界火灾统计中心(WFSC)2000年的统计”，世界上每年大约有600万到700万起火灾，每年有65000到75000人死于火灾。其中，欧美火灾较多，但死亡人数相对较少，这与欧美发达国家的生活水平和消防技术设施有关。相比之下，亚洲的火灾数量相对较少，但死亡人数相对较高，这与亚洲经济发展水平低、消防设施不完善等因素有关。据统计，20世纪70年代中国平均每年火灾损失不到2.5亿元，而20世纪80年代平均每年火灾损失接近3.2亿元。20世纪90年代，特别是1993年以来，火灾造成的直接财产损失平均每年超过10亿元，每年有2000多人死亡。随着经济和城市建设的快速发展，城市中高层、地下和大型综合建筑的数量日益增多，火灾隐患也在大幅度增加。火灾的数量和造成的损失逐年上升。一旦发生火灾，它将对人的生命和财产造成极大的伤害7。严峻的事实证明，随着社会经济的发展，社会财富日益增加，火灾对人类、社会和自然的危害范围不断扩大。它不仅破坏物质财产，造成社会秩序混乱，而且直接威胁生命安全，对人们的心灵造成极大伤害。残酷的现实使人们逐渐意识到监控、预警和灭火的重要性。良好的监控系统和及时的报警机制可以大大减少社会的伤亡和不必要的损失8。火灾自动报警系统就是为满足这一需求而开发的，其自身的技术水平也随着人们的需求而不断提高，在功能、结构、形式等方面都在不断改进。火灾自动报警系统能够快速监测火灾，发现人们不易发现的火灾早期特征，最大限度地减少火灾造成的生命和财产损失。在火灾的早期，燃烧的物质会被分解，释放出大量的有毒气体一氧化碳。人们可能在没有意识到火灾的情况下遭受一氧化碳中毒，因此无法逃生。火灾