大学开题报告(341)

1、江苏科技大学成人高等教育毕业论文（设计）开题报告概述表题目名称：基于单片机的智能火灾报警系统设计学生姓名I专业I机械设计专学号I 丨 业一、选题的目的和意义在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁到公众安全和社会发展的主要灾害之一。它威胁着人们的 健康、生命和财产安全，一旦引发火灾，就能使成千上万的财产瞬间变为灰烬，其所造成的损失约为地震的5倍，仅次于干旱和洪涝灾害。据瑞士一一保险公司调查报告，1970年1985年世界平均每周发生 3起大火，15年共造成150万人丧生，使全球5000万人无家可归，如果说天灾是人类共同面对的大敌，那么在尚不发达的发展中国家则是天灾与人祸并重，火灾隐患日益严重。残

2、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。火灾监测预防工作已变得日益紧迫，寻找 一种及时有效的预防火灾产生的方法已经变成人们迫切需要解决的问题。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。智能火灾自动报警系统就是为了满足这一需求而研制 岀的，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。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

3、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、使用简单的智能型火灾报警控制 系统。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。火灾是一种失去人为控制的由燃烧造成的灾害，产生火灾的基本要素是可燃物、助燃物和点火源。可燃 物以气态、液态和固态三种形态存在，助燃物通常是空气中的氧气。它们燃烧的基本过程是当从外部获取一 定的能量时，液体或固体先蒸发成蒸汽或分解出可燃气体（如CO H2等）的分子团、灰烬和未燃烧的物质颗粒悬浮在空气中，称之为气溶胶。在产生气溶胶的同时，产生分子较大的

4、液体或固体微粒，称为烟雾。着火后， 燃烧产生的热量使液体或固体的表面继续放岀可燃气体，并形成扩散燃烧。同时，发岀含有红、紫外线的火 焰，散发出大量的热量，形成火灾。总的来说，普通可燃物在燃烧时表现为以下形式：首先是产生燃烧气体，然后是烟雾，在氧气充足的条 件下才能达到全部燃烧，产生火焰，发岀可见光和不可见光，并散发岀大量的热，使环境温度升高。起火过 程中，起初和阴燃两个阶段所占的时间比较长，虽然产生大量的烟雾，但是环境温度不太高，若探测器就应 该从此阶段开始进行探测，就可以火灾损失控制在最小限度。火焰燃烧后，迅速蔓延，产生大量的热使得环 境温度升高，如果能将这时能够探测到有效地温度值，就可以比

5、较及时地控制火灾。、国内外研究综述科学技术的飞速发展与进步给人们的生活带来了前所未有的便利，如电力技术的迅猛发展与应用，合成 材料的诞生，新能源的不断涌现，自动化程度的不断提高等等，使人们的衣食住行条件得到了极大的改善。 然而其负面的作用也随之凸显岀来，如液化石油气，各种电子产品，易燃装饰材料等我们身边经常接触到的 一些普通生活用品，为火灾的发生埋下了巨大的隐患，人们在享受科技带来的便利之外无时不在受到潜在的 火灾的威胁。所谓水火无情，为了避免火灾以及减少火灾造成的损失，让人们的生活更加安宁，残酷的现实 以及触目惊心的教训要求我们必须设计和完善火灾自动报警系统，提高火灾的预警与早期处理水平，将

6、火灾 消灭在萌芽状态，最大限度地减少社会财富的损失。基于此，本文从生活中的实际情况着手，设计了一种适 用于多种公共场所的基于单片机的火灾智能报警系统。该火灾报警系统是以AT89C51单片机作为控制中心,接受、处理火灾探测器输岀的烟雾浓度信号、温度信号，并进行声光报警。它通过不断的向现场发射巡检信 号来监视现场的温度、烟雾浓度等，并不断反馈给报警控制器，控制器将接到的信号与内存的正常整定值比 较、判断确定是否有火灾的发生。当现场烟雾或者温度发生异常，或者发生火灾时，可实现声光报警、烟雾 浓度、温度报警限设置、故障自诊断、延时报警等，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

7、器，具有一定的实用价值。三、研究内容、预计创新点和难点本文设计了一种基于单片机 AT89C51的火灾自动报警系统，系统安全可靠，误报率低，操作方便，成本较低。本设计抛弃了传统的使用单一传感器探测报警，采用了温度传感器DS18B20和烟雾传感器NIS-90C相结合的多传感器探测方法，使系统灵敏度高、响应时间短，在火灾发生的早期就能准确的报警。系统使用了8位A/D转换芯片ADC0809，以通用芯片AT89C51作为系统的控制器。系统在采集温度烟雾信号时，采用多 次采集，多次判断的方法，降低了误报率。在系统的软件设计方面，采用了模块化程序设计方法，系统各个 模块的具体功能都是通过子程序调用实现的。既

8、使得程序结构清晰，又便于以后进一步扩展其功能，也便于 系统的维护。当发生火灾，系统以声光的形式发岀报警。在系统中设置了1个蜂鸣器，实现声音报警；并且还设置了 4个发光二极管，分别对应系统的正常、异常、火灾、故障状态。如果系统岀现硬件故障，能发岀故障报警； 如果只有一种信号参数岀现异常 （如烟雾浓度过大或是温度较高），能发岀异常报警信号；如果烟雾和温度同时岀现异常，则说明有火灾，发岀火灾警报。本文主要研究的是一般场合下的火灾火灾的预警与应对，此类火灾发生比较缓慢，发生之前伴随有温度的非正常变化，火苗岀现之前的烟雾等有害气体的产生。方案涉及到现场温度的检测，烟雾浓度的检 测，信号的采集与对比，声音

9、报警，不同险情的不同灯光显示等。该火灾报警系统是以AT89C51单片机作为控制中心，接受、处理火灾探测器输岀的烟雾浓度信号、温度信号，并进行声光报警。它通过不断的向现场发 射巡检信号来监视现场的温度、烟雾浓度等，并不断反馈给报警控制器，控制器将接到的信号与内存的正常 整定值比较、判断确定是否有火灾的发生。当现场烟雾或者温度发生异常，或者发生火灾时，报警系统会产 生相应的报警信号。本文设计的用于小型防火单位的单片机火灾报警系统具有以下特点：（1） 能对室内烟雾（C02, CO）及温度突变进行报警，具有声、光双重报警功能。（2）系统故障报警功能。当系统岀现硬件故障时，能发岀故障报警信号。（3） 异

10、常报警功能。当环境岀现异常（如烟雾浓度过大或是温度较高 ）时，能发岀异常报警信号，引起人 们注意，尽可能避免火灾的发生。（4） 火灾报警功能。一旦真岀现火灾（烟雾和温度同时岀现异常）时，能立即发岀声光警报。据类似本系统的报警器现场模拟实验表明，本系统安全可靠，误报率低。且由于其体积小、操作维护方便、成本低廉等，具有广阔的应用前景。（1）单片机的比较单片机是报警系统的核心部件，一方面它要接收来自传感器的烟雾浓度和温度的模拟信号数字信号和故 障检测信号，另一方面要对两种信号分别进行处理，控制后续电路的相应工作；同时，查询是否有键按下的 命令。在单片机实现的功能中，将模数转换后的信号做数字滤波，再进

11、行线性化处理，这一过程的软件实现， 需要单片机有较快的运算速度，使仪表监测人员能够观测到实时的烟雾浓度，并进行相应处理。同时，在能 够满足报警器设计的计算速度及接口数的要求的同类型单片机中，要考虑选择价格低廉且体积轻巧的机型， 在保证了报警器的精确性、可靠性及抗干扰性的基础上，能够不提高成本，缩小体积。AT89C51单片机应用普遍，工具多，易上手，片源广，价格低，且适合民用、商用，用途更广泛。综合以上观点，本论文选定AC89C51 作为本系统的核心。（2）关于 AT89C51本设计的控制芯片使用的是 ATMEL公司生产的AT89C51,AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只 读存储器

12、（FPEROM和128字节的随机存取数据存储器（RAM）的低电压，高性能 CMOS8位微处理器，俗 称单片机。AT89C51是一个低功耗高性能单片机，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，可灵活应用于各种控制领域。40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含 2个外中断口，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口。 AT89C51的引脚图如图3-1所示。芯片可以按照常规方法进 行编程，也可以在线编程，其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。四、研究思路与研究方法第一章绪论第二章火灾报警系统

13、及其整体方案设计2.1火灾发生时的特点2.2火灾报警系统功能及其类型2.3本系统的总体方案设计本设计的研究范围系统的硬件总体结构系统软件总体结构第三章系统的硬件选择与设计3.1主要芯片的选择单片机的选择模数转换芯片的选择3.2传感器的选择火灾探测器的分类温度探测器的选定烟雾传感器的选择3.3各电路模块的设计单片机外围接口电路3.3.2 A/D转换电路烟雾信号调理电路光报警电路声报警电路报警器故障自诊断第四章 火灾报警系统的软件设计4.1火灾报警系统程序设计主程序流程图主程序初始化流程图数据采集子程序火灾判断与报警程序滤波子程序第五章功能仿真验证分析5.1关于仿真与编程软件5.2 Protues

14、仿真原理图 第六张总结致谢参考文献附录五、主要参考文献1 孙育才.MCS-51系列单片微型计算机及其应用第4版，东南大学出版社，2013.2 王庆.Protel 99 SE&DXP 电路设计教程.电子工业出版社，2008.3 康华光电子技术基础模拟部分第4版，高等教育岀版社,2012 .4 刘军.单片机原理与接口技术.华东理工大学岀版社，2011.5 赖寿宏.微型计算机控制技术.机械工业岀版社，2014. 李中望一种智能火灾报警系统的设计方案安防科技，2013 .7 王忠民基于单片机的语音数字联网火灾报警器设计现代电子技术，2014 .8 王钊智能型火灾报警系统的设计与研究：（硕士学位

15、论文）西安理工大学，2009.9 孙健.基于ARM7勺火灾自动报警控制器研制：（硕士学位论文）.浙江大学，2007.10 雍静，李北海，杨岳等建筑智能化技术M.北京：科学出版社，2008.11 王忠民，郝静，张瑜等基于单片机的语音数字联网火灾报警器设计.西安邮电学院.2010.12 张向亮智能建筑火灾自动报警系统的设计与研究：（硕士学位论文）武汉理工大学，13 陈颖.基于C8051F单片机的火灾智能报警控制系统的设计：大连海事大学，2012.14 于智洋浅析智能建筑中火灾自动报警系统的设计J.潜江：江汉石油科技，2008.15 丁璐，李春华，杨戍等火灾探测技术的分析J.煤矿现代化.2007（4）.六、指导教师审批意见指导教师签章：年 月曰四*开題报告皓內容和要求1-开簸告时目鸽C1）检查学生撰写毕业论文（设计）的理论准爸情况.（2）了解学生撰写论文的思路是否正确，研究方法是否得当.预期 盛果是否合适.（3）督促学生顺利完底预期的目标任勞密幵題报告的内客C1）选题的目的和意丈. 选定的题目