【《基于单片机的火灾报警排风系统设计》7200字（论文）】

摘要：随着电子科学技术的快速发展，计算机软件和硬件被广泛用于使用火灾报警系统和灭火系统的许多领域。在稳定的工作条件下，单片机成为高性能，高精度，整体性能好，功耗低的主要控制核心，确保了报警的可靠性和准确性。该系统包括一个AC/DC转换电路，一个稳压电路，一个气体传感器电路，一个温度控制电路，一个数模转换电路，一个单片机控制电路，一个数字显示管电路以及一个无线传输电路。这些电路可以执行诸如数据处理，数据显示系统，时间显示锁定，状态显示锁定，故障检测，气体警报收集，实时多点控制和交互式火灾控制等功能。软件部分使用ptotel项目生成原理图，并使用Multisim10仿真软件对KEILC51微控制器进行仿真和编程。在该项目中，可完成用于燃烧气体温度数据收集和消防连接的整个警报过程。关键词：单片机；火灾报警；模拟仿真；消防联动；数据采集1绪论随着科学技术的进步，工业生产和人们的日常生活造成越来越严重的隐患。它可以提前检测并报告火灾，预防和减少火灾隐患，并保护人员和财产。它保护社会主义的现代化，防止可能造成严重经济损失甚至危及人民生命和安全的火灾，爆炸和其他事故。为了减少这些事故，现场进行了实时烟雾检测，并采用了高度可靠的最新安全检测器，可以密切监视环境中的烟雾浓度并隐藏隐患。确保工业和房屋安全需要向前迈进，并采取有效措施防止事故发生。因此，烟雾探测和烟雾报警方法的开发和研究已成为传感器技术发展领域的重要课题。1.1研究的目的和意义单片机和烟雾探测器是火灾报警系统的两个核心。单片机就像一个桥，将传感器连接到警报电路设备。近年来，单芯片微处理器越来越多地应用于工业和农业生产的各个领域以及人类生活的各个领域。还根据公司的需求开发了各种类型的单片机，微控制器是设备级计算机系统。它基本上是微控制器或微处理器。它可以应用于功能齐全，体积小，成本低的任何电子系统。同样，随着信号技术领域的广泛使用，各种信号设备将变得更加完整和可靠，以满足社会发展的需求。由于传感器是计算机系统的“传感”设备，因此当没有用于信息传感的“传感”或“传感”变得不透明时，很难形成高精度的高速控制系统。美国将传感器技术带入了1980年代，日本将传感器技术列为前十名。因此，根据报警功能的需要，选择一个准确，准确，便宜的烟雾探测器和微机电路是非常重要的。本文的主要目的是选择STC89C52微计算机电路和MQ-2烟气传感器作为主要组件。如今，现代建筑中可选地安装了具有各种功能的自动烟雾报警器。自动火灾报警系统是建筑物的神经系统，因此它可以检测并接收早期火灾信号并及时触发警报。发出警报的同时，它会通知附近的用户和居民。他看起来像是一位称职的保安人员，因此与家人或忙碌或舒适的人在一起时，会感到舒适。在火灾的早期阶段进行准确的检测和预警，可以确保及时有序地撤离，提前有效地管理着火势蔓延，迅速扑灭火灾，并减少了对火灾组织至关重要的火灾损失。1.2国内外发展形势分析迄今为止，我国的火灾报警系统已经取得了巨大的成功。在1870年代，开发并制造了用于火灾报警系统的产品。自1980年代以来，北美的主要食品也试图模仿其他地区的产品。当时，全球范围内不断上升的火灾报警系统引入了许多高科技核心，可以在不同地区生产产品。自1990年代国内市场逐步开放以来，外国公司逐渐进入中国火灾报警系统市场，并引进了先进技术，这在一定程度上促进了中国火灾报警系统的发展和成熟。同时，家用烟雾报警器产品也取得了长足的进步。此外，日本建立了许多合资企业，并建立了良好的制造和技术合作关系，许多有影响力的公司也在市场上取得了一些成功，几种技术标准已达到国际标准。在1990年代，中国刚刚开发了火灾报警系统。当时，技术水平低，产品不够完美，易用性低，社会意识低。中国市场被国外高科技产品所主导。但是，当许多外国高科技产品引入中国时，中国对目前的情况并不满意。该公司通过对国外先进技术的研究，不断发展，利用其能力并迅速发展为我奋斗。从那时起，许多技术管理技能就被引入了上市公司和私有公司。因此，更换产品花费了十多年的时间。它也是民族品牌的产品。随着采用国际标准进入和重新进入国内市场并占领市场，许多外国产品仍然是模型，而没有利用其主导地位。目前，正在准备改进技术，加强管理并向海外进军。2方案设计及选择2.1火灾发生的特点火灾发生时间不同，因此火灾前后的情况也不同。不管是在家庭，商店和超级市场，电影院和飞机等中类型更复杂的商业可燃材料。通过着火和引燃到达闪点并到达闪点时，如果适当控制温度和湿度等因素的缓慢变化，火势将逐渐蔓延并造成灾难。有必要了解这些火灾的类型，并且早期发现可以有效地控制火灾的发生。它旋转失控，通常在几秒到几十秒之间旋转，以加快发射速度。当大火爆发时，由大火引起的灾难就消除了。火灾的主要元素是火源，易燃和易燃物质。可燃物质通常采取四种形式：气态，液态，固态以及固态和液态的混合物。燃料通常在空气中包含氧气。燃烧后，燃烧过程产生的大部分热量会点燃燃料表面，增加气体排放，并引起其他成分的扩散和燃烧。同时，过量的红色和紫外线会导致燃烧和起火。气溶胶，烟雾，火和热称为火参数。可以测量并传输某些参数，以查看它们是否点亮。火灾通常根据最初的缓慢燃烧着火和因此而引起的直接烈火区域中的各种现象进行分类。对这种现象的实际分析表明，缓慢燃烧是起火的主要原因。物质的一般燃烧过程如下。燃料开始燃烧，向表面释放气体，然后在有足够的氧气时发生变化，从而产生火焰，可见光和不可见光。高温和室温急剧上升。在燃烧过程中，第一个缓慢燃烧过程需要很长时间。大量烟雾散发出来，但是环境温度不是很高。如果探测器在此阶段工作，则可以控制火灾并最大程度地减少火灾。一旦燃烧，火势会迅速蔓延并产生大量热量，从而导致室温升高。当前，可以确定真实温度值以更快地控制点火和爆炸过程，如图2.1所示。图2.1火灾发生过程图2.2方案设计2.2.1方案一串级报警电路设计在级联设计中，负责该设计的气体传感器电路具有以下功能：在发生火灾时，当人体进入传感器时会发出警报，以便设备可以进行远程接收。接收信号。该项目的最后阶段正在警告中。该电路的功能是在接收到来自气体传感器电路的信号后向另一方发送警报。图2.2串级报警电路设计思路框图2.2.2方案二区域报警电路设计现场警报电路旨在将气体和烟雾警报定位在固定位置，并且警报电路由电源控制。它由稳压电路，气体检测电路和警报电路组成。图2.3区域报警电路设计思路图2.2.3方案三单片机报警电路设计单片机报警系统具有烟雾数据处理，烟雾显示，烟雾状态显示，火灾报警，按钮，自动故障排除等功能，并且还使用本地电路报警器来收集气体。火灾警报检测模式是一个程序，由整个链中的两组警报值组成。万一发生火灾，可使用水灭火。该部门还可以使用微控制器来确保火灾报警系统的可靠性和准确性，从而降低系统稳定性，测量精度，多功能性和功耗。图2.4单片机报警电路设计思路图2.3方案选择远程控制级联报警系统适用于大型商场，大型商场等人群多，安全风险低的场所。作为一流企业，该项目的主要特点是监控范围广，易用性和使用远程信号的能力，但它也具有实施困难，投资成本高和复杂性等缺点。区域警报电路的设计可以应用于特定区域的火灾和雾警报，例如办公室或家庭的小部分。该设计具有易于使用，投资成本低和易于实施的优点。但是，控制和监视功能不强大，并且没有自动功能。它不符合设计要求。单片机开发的电路精度高，工作条件稳定，可以更好地满足控制要求。无线传输功能提高了监视的质量和便利性。3火灾报警系统主要硬件3.1单片机STC89C52RC微控制器包含8KB的可擦写，可编程和只读程序存储器（1000个写周期），并且其输出引脚和命令集与McS-51兼容。MCU芯片闪存处理器不仅可以添加到系统中并进行配置，而且还可以由传统的半导体存储器编程器使用。因此，STC89C52RC是一种高性能，低功耗的微控制器，可以广泛用于各种控制应用中。与8051相比，STC89C52RC具有更高的芯片性能，更低的功耗和更强的阻塞能力。所有操作码均与当前的8051微控制器操作码完全兼容，并提供12小时/周期和6小时/周期的选择。与ST89C52RC相比，STC89C52RC具有以下优点。（1）分步下载模式支持STC，下载软件非常方便。（2）4K微控制器继承了EPROM功能。（3）I/OP4及更高；（4）STC89C52RC项目的空闲时间更长。（5）工作电压5.5-3.3V/8051，3.3-2.0V。（6）工作频率为0至40MHz，实际频率为48MHz。定制应用程序的大小为8KB。（7）板载微控制器RamSTC89C52RC512KB。（8）有32个公共输入和输出通道，其中P0是用于泄漏和开路保护的输出端口。I/O端口需要一个上拉电阻，而总线扩展则不需要。四个端口P1，P2，P3和P4具有弱上拉功能，并且在重新启动后几乎是双向端口。ISP（系统编程）和IAP（应用程序编程）不需要专业的程序员或特殊的仿真器。用户程序可以直接从串行端口（RxD/P3.0，TxD/P3.1）下载，下载速度非常快。（10）启用EEPROM功能。（11）启用控制功能。（12）三个16位计数器/计数器，定时器T0，T1和T2。（13）外部跳闸启用低跳闸模式并重新启用跳闸模式。（14）通用异步串行端口（UART）可以使用计时器软件来实现另一个UART。3.2传感器3.2.1ADCO832ADC0832是一个8位串行模拟转换器。它通过3线连接器连接到中央单元。它具有低功耗，良好的性能和较高的成本。ADC0832是具有8位精度转换器的数模转换器。如图3.2.1图3.2.1ADC0832引脚图3.2.2MQ-2烟雾传感器烟雾探测器广泛用于监视火灾期间烟气浓度的变化并检查火灾情况。MQ-2常用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置，适宜于液化气、苯、烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。故因此，MQ-2可以准确来说是一个多种气体探测器当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒收到烟雾的调至而变化，就会引起表面导电率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息，烟雾的浓度越大，导电率越大，输出电阻越低，则输出的模拟信号就越大3.2.3温度传感器DS18B20在现实生活中，许多温度测量要求精度较低。近似的距离测量要求适用。当温度高于一定范围时，可以打开和关闭电源按钮。从逻辑上讲，出口温度传感器是可以满足这些测量要求的传感器。DS18B20温度传感器是DS1820之后美国半导体公司DALLAS推出的最新智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，它可以直接读取测得的温度并根据需要通过简单的编程来实现9-12位直接读取模式。9位和12位数字值可以分别以93.75ms和750ms的精度存储，仅需要栅极线（单线接口）来读写从DSl8B20或DSl8B20读取的信息。温度总线，即总线自身能从数据中获取转换能量，并且总线自身是能为之连接的DS18B20供电，而无需额外的电源。因此，DS18B20使系统结构更简单，更可靠。本文系统地介绍了DS18B20温度测量控制系统的配置，图表，图表以及温度测量精度，转换时间和传输程序的传输限制。DS18B20多点温度测量系统以单片机AT89C52为控制核心，以DS18B20智能温度传感器为控制目标。数字手机指示器和C语言用于执行各种系统功能。3.3火灾报警系统硬件电路的设计及工作原理3.3.1电路工作原理运作方式如下：电源接受220VAC，并使用降压和整流器来完成“AC-DC”转换。也就是说，我使用变压器将220VAC转换为9VAC，并将其通过半波，全波整流器电路运行。下面显示了7805电压调节器模式的示意图。图3.3.1烟雾报警器原理图3.3.2电路各部分功能（1）显示屏使用真空管数字显示屏。如图3.3.2.1所示。图3.3.2.1数码管显示（2）声音报警电路该电路通过与三极管基极串联的电阻器连接到单片机的P3.6端口，以查看钟声是否在响。图3.3.2.2。图3.3.2.2蜂鸣器报警（3）按键控制电路该电路由四个按钮，一个设置按钮，一个加号按钮，一个减号按钮和一个警报按钮组成。如果在紧急情况下按危险警告按钮，则蜂鸣器会鸣响。如图3.3.2.3所示。图3.3.2.3按键控制电路(4)MQ-2传感器用于烟雾检测。ADC0832系列的电压值可能低于其他烟道气密度。因此，请将警报值设置为满烟。该电路如图3.3.2.4所示。图3.3.2.4烟雾浓度采集电路（5）18B20接口电路图3.3.2.5温度传感器接口电路图4.火灾报警系统软件开发环境该项目使用C进行编程。它具有结构化C编程语言的特性，并具有出色的可读性和可移植性，还有一个用于控制机器操作功能的详细程序。还可以使用结构和数组来处理复杂的数据。Keil.c51.c.它用于系统编程和语言系统软件开发。该程序具有强大的工具库，强大的功能，集成的处理，故障排除工具和所有Windows界面。另一个大问题是KeilC51生成代码的速度非常快，错误率非常低，并且收集的大多数代码都很短，易于使用且直观。C51具有2个用于Windows（视觉和Ishell）的C51开发工具和1个用于Dos的C51开发工具。所有开发过程都可以完成，包括编辑，编译，链接，故障排除，建模和其他步骤。其他编辑器允许您编辑程序端口设备上的C端口或C51源文件。其次，由C51和A51编译器编译的目标文档的后缀为。4.1.主程序流程该程序的主要框图如下图所示。如果MQ-2电阻型半导体烟雾探测器在一段时间内没有通电，然后再次打开，则探测器无法立即收集烟雾信息，并且需要很长时间，因此必须对探测器进行加热。初始化后，系统进入监视状态。声光报警程序初始化传感器预热处理开始单片机处理，判断否超过设定报警值声光报警程序初始化传感器预热处理开始单片机处理，判断否超过设定报警值温度烟雾读取A/D转换信号采集是否图4.10主程序流程图触发系统警报时，烟气密度信息将转换为ADC0832，进行分析，然后由微控制器处理，以确定系统是否正在触发警报。主程序包括8段数字LED灯中心功能，手动报警功能，中央报警功能，繁忙子系统等。这使警报功能更加完善，改善了用户体验，并改善了灭火系统。灭火时，灭火水会自动排干。它自动控制水箱的供水，自动调节水箱的高度，并控制水泵的启动和停止。4.2运用keil4,proteus,stc打开protues中画好的原理图，双击AT89C52将HEX文件加载在电路中，点击左下方进行仿真。如下图打开STC烧写软件选择串行口，打开文件夹选择HEX文件。加载在开发板即可。如下图电脑打开keil4软件，新建工程把代码转成hex文件保存在文件夹中方便使用。如图4.3仿真调试写好的程序用keil4做好hex文件放在文件夹中，再用protues画好电路原理图，打开cpu双击加载hex文件。范围：烟度：0-9度，温度范围：0-99度。按钮说明：左第一侧，紧急按钮，减号按钮，加号按钮，调整按钮。三种不同的界面：1.标准显示器2.高温控制界面3.烟气浓度控制界面。菜单设置说明：单击“设置”：首先，单击“高温警报设置”以打开。双击以访问“蒸汽浓度调整”。第三次单击以返回到正常的屏幕界面。我设置的烟雾浓度等级为三级，温度上限为60度，当检测到烟雾浓度与温度超过设定上限时触发报警。并且风扇同时转动排风。实物仿真如图4.11图4.115结论在生产和日常生活中，火灾报警系统可以保护人类生命和财产。在制造过程中，不仅要防止大规模的火灾和爆炸，而且还要让人们远离火灾，爆炸和煤气中毒等自然灾害，它是保护人们家中的重要武器。火灾探测器在市场上非常受欢迎，并且具有巨大的发展潜力。在对各种烟雾探测器和报警电路进行技术研究的基础上，将对国内外火灾报警技术进行比较研究，开发了智能系统，实施计划，总体结构和系统，并对模块进行了分析。详细讨论了支撑土壤负荷的成分。本文档中开发的火灾探测器由三个火灾点火组件组成，并连接到烟雾探测电路和IC控制电路。如果使用无线传输，该系统适用于短距离的无线数据传输，可以重新传输以增加传输功率或提供远距离传输，还可以用于需要连续长期监控的应用中。如果发送器类型不同，则只能更改中断处理程序的某些参数。它可以用于连接，接收和解码各种红外遥控信号，可以节省大量设备的实施成本。开发的系统非常灵活和现实。该计划提供研究以帮助设计新的远程控制设备，并提供专门的帮助和参考功能。本文中的基本思想和技术对于不同类型的发射机都是相同的，但是可以根据特定波形的参数和表示形式对其进行修改，因此应用非常灵活。对于其他类型的遥控编码器，组件计数存在各种时序问题，只能应用某些参数更改。经过测试，上述用于发送和接收无线信号的方法将是可行的，而无需发送错误代码，这降低了编码和解码设备的复杂性和成本。根据中间编码方法，信号传输速率可以是20kbps。一旦将地址帧添加到通信协议并验证了这些帧，此方法将在计算机系统中得到更广泛的借鉴。参考文献[1]王钊.智能型火灾报警系统地设计与研究[D].西安理工大学，2009.[2]雍静，李北海，杨岳.建筑智能化技术[M].北京：科学出版社，2008.[3]王殊，窦征.火灾探测及其信号处理[M].武汉：华中理工大学出版社.1998.[4]严志峰等.火灾自动报警系统设计中值得注意的几个问题[J].低压电器.2000.2：32-35[5]黄凤娟.单片机火灾报警系统的设计[J].安徽电子信息职业技术学院学.2010.1：11.[6]刘振全.集成温度传感器AD590及应用[J].传感器世界.2003.3：35-36.[7]魏锋.论火灾报警系统的应用及发展[J].科学之友.2006.9：11-12.[