火灾自动系统1

1、课程设计报告单 位： 自动化学院 学生姓名： 唐瑞卿 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 0820601 学 号： 06210120 指导老师： 胡向东老师 设计时间： 2009 年 12月重庆邮电大学自动化学院制2号题 胡向东老师一、题目：火灾探测报警系统的设计二、指导教师：胡向东三、设计目标及技术要求要求设计一个能够对火灾的发生完成探测并能进行声音或灯光信号报警的简易检测控制系统。基于光电、温度或烟雾传感器等对火灾信号进行检测，通过测量电路驱动后端的声音或灯光报警装置能够有效报警提示即可。四、给定仿真或实验条件 由学生根据设计方案进行硬件的选型或软件的设计，完成系统的开发与测试。五、具体设

2、计过程要求1 确定总体方案：根据系统的功能要求完成任务系统信号检测、处理与输出报警等部分的总体方案设计，可以考虑只有硬件电路的方案和软、硬件结合的方案，任选其一均可。2 选择软、硬件设计：根据所设计的系统方案，根据不同的信号采集原理，选择适宜的硬件配置。3 其他：注意系统方案的合理性和系统实现成本问题，尽量追求高性价比，或者高性能，或者低成本等不同应用需求。六、仿真、实验结果分析要求等 基于仿真或实验结果，完成对系统的综合评价。七、设计的心得体会要求 同一小组的学生，每人应提交一份设计报告，心得体会部分应反映不同学生在本次课程设计中的不同体会，包括取得的成绩和不足。附主要参考书目1、 胡向东，

3、彭向华，李学勤等编著，传感器与检测技术学习指导，机械工业出版社，20092、 胡向东，刘京诚，余成波等编著，传感器与检测技术，机械工业出版社，20093、 梁森等编，自动检测技术及应用，机械工业出版社， 2006 4、 林德杰主编，电气测试技术（第3版），机械工业出版社，2008火灾探测报警系统摘要：本火灾自动探测报警控制器将烟传感器及温度传感器接入单片机，经微机运算和逻辑判断，经声光报警集成电路来进行火灾报警，异常(烟感，温感其中之一动作)报警，实现消防一体化。关键词：烟传感器；温度传感器；单片机；火灾报警；消防一体1. 引言火灾作为危害人类生存的大敌，越来越受到人们的重视。随着高层建筑的不

4、断增多，火灾隐患增加。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。火灾自动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。2. 系统框图及系统功能介绍2.1系统框图本系统主要由检测系统子系统、中央控制器、报警子系统系统和灭火子系统系统四部分组成，如图1所示。图一 系统框图2.2 系统功能介绍检测子系统主要传感器组成。为了提高系统可靠性，减少误报和漏报，本系统采用了感烟和感温两种传感器，能同时根据情况发出火灾信号。报警子系统主要

5、采用喇叭式和灯闪烁式两种方案，本系统采用喇叭报警，便于长距离的火灾信号传递，以便于人们的疏散和系统自动的控制。灭火子系统主要采用单片机控制继电器，而继电器控制水阀的开关和需要灭火的区域。3. 火灾报警系统器件的选择和安装3.1 两种传感器的基本介绍感烟传感器：在此系统里面烟感传感器主要用到一氧化碳传感器，因为在燃烧的环境中，这种在空气中的含量会显著增高，这种传感器是一个特殊材料作成的一个电阻丝，平时通过电流加热电阻丝，遇到某些气体的时候，电阻丝会因为这些气体温度降低或升高，这些变化会被传感器中的热敏电阻检测出来，从而产生报警信号，经过处理放大，变成模拟电压或者数字量，控制后面具体的报警装置。感

6、温传感器：温度传感器按传感器于被测介质的接触方式可分为2大类:一类是接触式温度传感器，一类是非接触式温度传感器，接触式温度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触，通过热传导及对流原理达到热平衡，这时的示值即为被测对象的温度。这种测温方法精度比较高，并在一定程度上还可测量物体内部的温度分布，但对于运动的、热容量比较小的、或对感温元件有腐蚀作用的对象，这种方法将会产生很大的误差。非接触测温的测温元件与被测对象互不接触。目前最常用的是辐射热交换原理。此种测温方法的主要特点是可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象，也可测温度场的温度分布，但受环境的影响比较大。3.2火灾探测器的选择火灾探

7、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，根据实验选用适宜的探头。(5) 在不同高度的房间设置火灾探测器时可参照表3.1的规定。表3.1 点型感烟、感温火灾探测器的实用高度房间高度(m)感烟探测器感 温 探 测 器一 级二 级三 级12<h20不适合不适合不适合不适合8<h12适 合不

8、适合不适合不适合6<h8适 合适 合不适合不适合4<h6适 合适 合适 合不适合h4适 合适 合适 合适 合3.3 火灾探测器的设置(1) 探测区域内每个房间至少应布置一只火灾探测器。(2) 感烟探测器、感温探测器的保护面积和保护半径应该满足表3.2的规定。表3.2 感烟、感温探测器的保护面积和保护半径火灾探测器的种 类地面面积S（m2）房间高度h(m)一只探测器的保护面积A和保护半径R房 间 坡 度 15°15°3°30°A（m2）R(m) A(m2) R(m) A(m2) R(m) 感烟探测器S80h12806.7807.2808.0S8

9、06h12806.71008.01209.9h6605.8807.21009.0感温探测器S30h8304.4304.9305.5S30h8203.6304.9406.3(3) 一个探测区域内所需设置的探测器数量，应由下式计算： (2.1)式中：N一个探测区域所需设置的探测器数量(只)，N1(取整数)；S一个探测区域的面积(m2);A一个探测器的保护面积；K修正系数，重点保护建筑K取0.70.9，普通保护建筑K取1.0。(4) 在宽度小于3m以内的走廊顶棚上设置探测器时宜居中布置。感温探测器的安装间距L不应超过10m，感烟探测器的安装间距L不应超过15m，探测器至端墙的距离不应大于探测器间距的

10、1/2。(5) 探测器至墙壁、梁的水平距离不应小于0.5m，并且探测器的周围0.5m内不应有遮挡物。(6) 房间被书架、隔断、设备等分隔且至顶棚或梁的距离小于房间净高5时，则每个被格开的部分至少安装一只探测器。(7) 探测器宜水平安装，如必须倾斜安装时，倾斜角不应大于45度，当屋顶坡度大于45 度时，应加木台或类似方法安装探测器。本报警系统测量的环境限制在一个单间的面积，每个房间面积约为30平米，总共三间，因此根据上述的要求和计算可以得出一个房间仅需要一个传感器，为了增加测量的精确度，我们选择每个房间安装两个传感器，总共是六个传感器。3.4 单片机的选择根据输入和输出接口个数以及根据本人熟悉的

11、芯片选择AT89S51单片机作为主要的芯片设计电路。此单片机的说明见说明书。3.5 报警器件的选择报警器件主要有报警喇叭和LED灯。报警喇叭发出的声音可以远距离传输报警信息，而LED灯在小范围内可以实现快速报警。考虑到整个设计空间是在一套住房以内，因此使用报警喇叭报警电路。3.6 继电器的选择和控制继电器是控制水阀的主要器件，通过它实现灭火的区域和灭火的速度。使用三极管与单片机的输出连接，在有火灾信号输入时可以快速反应和处理。4.系统硬件组成整个系统的基本组成电路如下：5.报警喇叭硬件组成及功能介绍5.1 系统硬件组成中的喇叭报警电路5.2 电路功能以及原理由于喇叭功率可能太小，因此需要加入音

12、频放大器来放大喇叭的输出声音，因此此处加入了LM386芯片使其音量放大，其详细说明见附录一，使用此单片机的输出就可满足报警喇叭的音量放大要求。本电路以实现用单片机P1.0输出1KHz和500Hz的音频信号驱动扬声器输出报警器声音，作报警信号，要求1KHz信号响100ms，500Hz信号响200ms,交替进行，P1.7接一开关进行控制，当开关合上响报警信号，当开关断开告警信号停止。火灾信号由前部传感器获得的信息确定。当输入的信号有火灾时开关合上开始响报警信号，当输入信号无火灾时开关断开，警报信号停止。系统板上硬件连线如下所述：1）把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“音频放大模块”区

13、域中的SPK IN端口上。2）在“音频放大模块”区域中的SPK OUT端口上接上一个8欧的或者是16欧的喇叭。3） 把“单片机系统”区域中的P1.7/RD端口用导线连接到“四路拨动开关”区域中的K1端口上。6. 报警喇叭系统软件设计信号产生的方法:500Hz信号周期为2ms，信号电平为每1ms变反1次，1KHz的信号周期为1ms，信号电平每500us变反1次。程序图及程序如下：主程序图：开始T02S0，T0S5MS0，FLAG0T0初始化T0启动定时并开中断等待中断中断流程图FLAG取反FLAG00FLAG1P1.0取反中断返回T02S加1T0中断入口T02S=400？汇编源程序 :FLAG

14、BIT 00H ORG 00H START: JB P1.7,START JNB FLAG,NEXT MOV R2,#200 DV: CPL P1.0 LCALL DELY500 LCALL DELY500 DJNZ R2,DV CPL FLAG NEXT: MOV R2,#200 DV1: CPL P1.0 LCALL DELY500 DJNZ R2,DV1 CPL FLAG SJMP START DELY500: MOV R7,#250 LOOP: NOP DJNZ R7,LOOP RET END 7. 总结由于系统采用了全数字化的感温、感烟传感器，直接输出的是表示温度和烟雾的数字信号，不存在由模拟量到数字量转换的中间环节，所以该系统具有稳定可靠、测量精度高一致性好、无需任何调整、信号线长短不会影响其性能等优点，还有单总线安装方便、线路清晰、节省线材等长处。8. 心得