基于單片機(jī)的智能火災(zāi)報警系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書摘 要科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展與進(jìn)步給人們的生活帶來了前所未有的便利，如電力技術(shù)的迅猛發(fā)展與應(yīng)用，合成材料的誕生，新能源的不斷涌現(xiàn)，自動化程度的不斷提高等等，使人們的衣食住行條件得到了極大的改善。然而其負(fù)面的作用也隨之凸顯出來，如液化石油氣，各種電子產(chǎn)品，易燃裝飾材料等我們身邊經(jīng)常接觸到的一些普通生活用品，為火災(zāi)的發(fā)生埋下了巨大的隱患，人們在享受科技帶來的便利之外無時不在受到潛在的火災(zāi)的威脅。所謂水火無情，為了避免火災(zāi)以及減少火災(zāi)造成的損失，讓人們的生活更加安寧，殘酷的現(xiàn)實以及觸目驚心的教訓(xùn)要求我們必須設(shè)計和完善火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，提高火災(zāi)的預(yù)警與早期處理水平，將火災(zāi)

2、消滅在萌芽狀態(tài)，最大限度地減少社會財富的損失?；诖耍疚膹纳钪械膶嶋H情況著手，設(shè)計了一種適用于多種公共場所的基于單片機(jī)的火災(zāi)智能報警系統(tǒng)。該火災(zāi)報警系統(tǒng)是以AT89C51單片機(jī)作為控制中心，接受、處理火災(zāi)探測器輸出的煙霧濃度信號、溫度信號，并進(jìn)行聲光報警。它通過不斷的向現(xiàn)場發(fā)射巡檢信號來監(jiān)視現(xiàn)場的溫度、煙霧濃度等，并不斷反饋給報警控制器，控制器將接到的信號與內(nèi)存的正常整定值比較、判斷確定是否有火災(zāi)的發(fā)生。當(dāng)現(xiàn)場煙霧或者溫度發(fā)生異常，或者發(fā)生火災(zāi)時，可實現(xiàn)聲光報警、煙霧濃度、溫度報警限設(shè)置、故障自診斷、延時報警等，是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價格低廉、智能化的煙霧傳感器，具有一定的實

3、用價值。關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī)，智能報警，傳感器，控制器AbstractThe rapid development and progress of science and technology has brought unprecedented convenience to people's life,as the rapid development of electric technology and application of composite materials, the constantly emerging of the new energy, the consta

4、nt improvement of the degree of automation, etc. make people's food and clothing live line conditions improved greatly. However, its negative effect also stands out, some ordinary articles for daily use such as liquefied petroleum gas (LPG), all kinds of electronic products, flammable decorative

5、 materials around us, buried the huge hidden trouble for the beginning of the fire, people enjoying the convenience from technology constantly under the threat of potential fire. So-called water ruthless, in order to avoid fire and reduce fire losses, make people's life more peaceful, the harsh

6、reality and shocking lesson requires us to design and improve the automatic fire alarm system and improve the level of fire early warning and handling, which will make a fire in the bud, to minimize the loss of wealth of society.Based on this, this text set about from the actual situation in life, w

7、e design a kind of intelligent fire detection and alarm system suitable for a variety of public places of based on single chip microcomputer. The fire alarm system based on AT89C51 as the control center, accepts and treats the signal of smoke concentration and temperature of the smoke fire detector,

8、 alarming with sound and light. Through sending inspection signal to the site inspection, it monitors the temperature and smoke concentration, and constantly feedbacks to alarm controller, the controller will receive the signal compared with the normal setting value of the memory and judgment whethe

9、r there is a fire happening. When the smoke temperature anomalies, or there is a fire, it can realize sound and light alarm, the setting of smoke concentration and temperature alarm limit, fault self-diagnosis, delayed alarm, etc.It's a kind of intelligent smoke sensor,which has certain practica

10、l value ,with the simple structure, stable performance, convenient using, low costing, and so on.Keywords: AT89C51 single chip microcomputer, Intelligent alarm, Sensor, Controller目 錄1 緒論11.1 選題的背景及意義11.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r和現(xiàn)狀11.2.1 火災(zāi)報警系統(tǒng)發(fā)展歷程11.2.2 國內(nèi)外火災(zāi)報警系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀22 火災(zāi)報警系統(tǒng)及其整體方案設(shè)計42.1 火災(zāi)發(fā)生時的特點42.2火災(zāi)報警系統(tǒng)功能及其類型52

11、.3 本系統(tǒng)的總體方案設(shè)計62.3.1 本設(shè)計的研究范圍62.3.2 系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)72.3.3 系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)83 系統(tǒng)的硬件選擇與設(shè)計93.1 主要芯片的選擇93.1.1 單片機(jī)的選擇93.1.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選擇103.2 傳感器的選擇133.2.1火災(zāi)探測器的分類133.2.2 溫度探測器的選定143.2.3 煙霧傳感器的選擇163.3 各電路模塊的設(shè)計193.3.1單片機(jī)外圍接口電路193.3.2 A/D轉(zhuǎn)換電路203.3.3 煙霧信號調(diào)理電路223.3.4 光報警電路233.3.5 聲報警電路233.3.6 報警器故障自診斷234 火災(zāi)報警系統(tǒng)的軟件設(shè)計244.1 軟件開發(fā)

12、環(huán)境244.2 火災(zāi)報警系統(tǒng)程序設(shè)計244.2.1主程序流程圖244.2.2 主程序初始化流程圖254.2.3數(shù)據(jù)采集子程序254.2.4 火災(zāi)判斷與報警程序264.2.5 濾波子程序275功能仿真驗證分析295.1關(guān)于仿真與編程軟件295.2 Protues仿真原理圖296 總結(jié)與展望306.1 總結(jié)306.2 展望31致 謝32參考文獻(xiàn)33附 錄341 緒論1.1 選題的背景及意義在各種災(zāi)害中，火災(zāi)是最經(jīng)常、最普遍地威脅到公眾安全和社會發(fā)展的主要災(zāi)害之一。它威脅著人們的健康、生命和財產(chǎn)安全，一旦引發(fā)火災(zāi)，就能使成千上萬的財產(chǎn)瞬間變?yōu)榛覡a，其所造成的損失約為地震的5倍，僅次于干旱和洪澇災(zāi)害。

13、據(jù)瑞士保險公司調(diào)查報告，1970年1985年世界平均每周發(fā)生3起大火，15年共造成150萬人喪生，使全球5000萬人無家可歸，如果說天災(zāi)是人類共同面對的大敵，那么在尚不發(fā)達(dá)的發(fā)展中國家則是天災(zāi)與人禍并重，火災(zāi)隱患日益嚴(yán)重。殘酷的現(xiàn)實讓人們逐漸認(rèn)識到監(jiān)控預(yù)警和消防工作的重要性?；馂?zāi)監(jiān)測預(yù)防工作已變得日益緊迫，尋找一種及時有效的預(yù)防火災(zāi)產(chǎn)生的方法已經(jīng)變成人們迫切需要解決的問題。良好的監(jiān)控系統(tǒng)和及時的報警機(jī)制可以大大降低人員的傷亡，為社會減少不必要的損失。智能火災(zāi)自動報警系統(tǒng)就是為了滿足這一需求而研制出的，并且其自身的技術(shù)水平也在隨著人們需求的不斷地提高，在功能、結(jié)構(gòu)、形式等方面不斷地完善?；馂?zāi)自動

14、報警系統(tǒng)能迅速監(jiān)測火情，可發(fā)現(xiàn)人們不易發(fā)覺的火災(zāi)早期特征，可將火災(zāi)帶來的生命財產(chǎn)損失降到最低限度。智能型火災(zāi)報警系統(tǒng)是一個集信號檢測、傳輸、處理、報警于一體的系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市高層、地下建筑以及大型綜合性建筑日益增多，火災(zāi)隱患也大大增加，火災(zāi)的數(shù)量及其造成的損失呈逐年上升趨勢，市場上迫切需要一種容量大、可靠性高、使用簡單的智能型火災(zāi)報警控制系統(tǒng)?；谏鐣徒?jīng)濟(jì)方面的需求，本課題旨在開發(fā)一個能夠?qū)ΡO(jiān)測點實時監(jiān)控、報警的智能火災(zāi)報警系統(tǒng)。1.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r和現(xiàn)狀1.2.1 火災(zāi)報警系統(tǒng)發(fā)展歷程火災(zāi)報警系統(tǒng)的發(fā)展也是經(jīng)歷了由單一品種發(fā)展成現(xiàn)在樣式多樣化的過程，由以前誤報率較

15、高、安裝復(fù)雜和監(jiān)測范圍較窄變成現(xiàn)在測量較精準(zhǔn)、安裝簡單、監(jiān)測范圍廣等從發(fā)展過程來看，大體上可分為以下幾個階段：第一階段，從19世紀(jì)40年代至20世紀(jì)40年代，火災(zāi)報警系統(tǒng)處于發(fā)展的初級階段，采用的探測器主要是感溫式的探測器，它通過采集溫度信號，然后判定是否超出設(shè)定的閡值，從而判斷是否有火災(zāi)發(fā)生。這一階段，火災(zāi)報警系統(tǒng)簡單，僅靠單一的溫度參量進(jìn)行火災(zāi)判斷。但是它易受環(huán)境中其他干擾源的影響，靈敏度低，響應(yīng)速度慢，無法判斷陰燃火災(zāi)，也無法滿足智能化火災(zāi)報警系統(tǒng)的要求。第二階段，20世紀(jì)40年代末，瑞士物理學(xué)家 Emst Meili研究的離子感煙探測器推出以后，引起了人們對離子感煙探測器的重視，隨后感

16、煙探測器得到廣泛應(yīng)用，并逐漸占據(jù)了絕大部分市場，迫使感溫式探測器退居其次；到70年代末，光電式感煙探測器在光電技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，并很快得到大力發(fā)展，它的使用壽命長，抗干擾能力強(qiáng)，沒有離子感煙探測器的放射性問題。在這一階段，火災(zāi)報警系統(tǒng)普遍采用多線制布局方式，布線、調(diào)試、系統(tǒng)可靠性是系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。第三階段，20世紀(jì)80年代初期，總線型火災(zāi)報警系統(tǒng)開始興起，在火災(zāi)報警領(lǐng)域中邁出了一大步，并得到了較普遍的應(yīng)用。它使得布線工作量顯著減少，安裝調(diào)試更加容易，更能精確報警定位。但是這一時期的火災(zāi)報警系統(tǒng)的智能化水平不高，采用有線連接對工程要求高。第四階段，從20世紀(jì)80年代中后期開始，隨著計算機(jī)技術(shù)

17、、控制技術(shù)、集成電路技術(shù)、傳感器技術(shù)及智能技術(shù)的快速發(fā)展，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)步入智能化時代，智能化火災(zāi)報警系統(tǒng)迅速發(fā)展起來，各種智能型的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)相繼出現(xiàn)。模擬量可尋址技術(shù)的應(yīng)用使得火災(zāi)報警系統(tǒng)的安全性、精準(zhǔn)性和智能性有了很大提高，在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)發(fā)展史上具有里程碑的意義。1.2.2 國內(nèi)外火災(zāi)報警系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的高科技成果不斷被應(yīng)用到火災(zāi)報警系統(tǒng)，特別是近十幾年的發(fā)展，先進(jìn)的智能型火災(zāi)報警系統(tǒng)，依靠其高靈敏度、低誤報率、安裝簡便靈活、便于集中監(jiān)控等優(yōu)點，目前在國外得到了廣泛應(yīng)用。這種系統(tǒng)的代表產(chǎn)品有如澳大利亞GODEX PTY.LTD公司生產(chǎn)的GODEX型空氣采樣

18、式感煙火災(zāi)智能報警系統(tǒng)，澳大利亞維信防火與保安有限公司（Vision Fire &Security）生產(chǎn)的VESDA產(chǎn)品等，其中維信公司的VESDA 產(chǎn)品是最具有代表性的產(chǎn)品。該系統(tǒng)是全世界空氣采樣早期智能報警系統(tǒng)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，系統(tǒng)對煙霧分析力為0.00075%obs/m，以其安裝簡便靈活，高可靠、高效率、低誤報率的極早期探測智能報警性能，驚鳴世界、譽滿全球，現(xiàn)在，VESDA已經(jīng)發(fā)展到第三代技術(shù)，已經(jīng)有超過20多萬臺VESDA的探測器被廣泛應(yīng)用在電信行業(yè)在內(nèi)的各種復(fù)雜的應(yīng)用場所，時刻為用戶進(jìn)行著先進(jìn)可靠的火災(zāi)早期探測報警。目前，國內(nèi)一些企業(yè)也已經(jīng)瞄準(zhǔn)早期智能報警系統(tǒng)的市場，開始研制一些

19、早期智能報警系統(tǒng)的雛形產(chǎn)品。比如南京消防集團(tuán)有限公司研制生產(chǎn)的超早期感煙火災(zāi)智能報警系統(tǒng)：SH97300 高靈敏度激光吸氣式感煙火災(zāi)探測報警系統(tǒng)。其靈敏度高達(dá)0.0042dB/m，比普通早期報警的感煙探測器靈敏度高100 倍以上，且同樣具有安裝靈活簡便、能夠智能報警等。該系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于重要場所火災(zāi)報警，如各單位大樓的計算機(jī)房、資料室、圖書館等。但是由于國內(nèi)的火災(zāi)報警系統(tǒng)較多的是進(jìn)口產(chǎn)品或是靠引進(jìn)技術(shù)，其系統(tǒng)的靈敏度、對環(huán)境變化的自適應(yīng)能力、探測濃度范圍、以及節(jié)電設(shè)計方面還有待進(jìn)一步研究提高，在應(yīng)用到市場之前還有很多問題需要解決。毫無質(zhì)疑的是未來先進(jìn)的火災(zāi)早期智能報警系統(tǒng)在隨著科技水平的發(fā)展、

20、市場推廣的深入和全民火災(zāi)防范意識的不斷加強(qiáng)，會被越來越多的用戶所推崇，應(yīng)用領(lǐng)域也會延伸至多種行業(yè)，火災(zāi)系統(tǒng)也會應(yīng)技術(shù)的創(chuàng)新而不斷發(fā)展更新。2 火災(zāi)報警系統(tǒng)及其整體方案設(shè)計2.1 火災(zāi)發(fā)生時的特點火災(zāi)是一種失去人為控制的由燃燒造成的災(zāi)害，產(chǎn)生火災(zāi)的基本要素是可燃物、助燃物和點火源?？扇嘉镆詺鈶B(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種形態(tài)存在，助燃物通常是空氣中的氧氣。它們?nèi)紵幕具^程是當(dāng)從外部獲取一定的能量時，液體或固體先蒸發(fā)成蒸汽或分解出可燃?xì)怏w(如CO、H2等)的分子團(tuán)、灰燼和未燃燒的物質(zhì)顆粒懸浮在空氣中，稱之為氣溶膠。在產(chǎn)生氣溶膠的同時，產(chǎn)生分子較大的液體或固體微粒，稱為煙霧。著火后，燃燒產(chǎn)生的熱量使液體或固體

21、的表面繼續(xù)放出可燃?xì)怏w，并形成擴(kuò)散燃燒。同時，發(fā)出含有紅、紫外線的火焰，散發(fā)出大量的熱量。形成火災(zāi)。其中的氣溶膠、煙霧、火焰和熱量都稱為火災(zāi)參量，通過對這些參量的測定便可確定是否存在火災(zāi)。根據(jù)火災(zāi)發(fā)生時產(chǎn)生現(xiàn)象的不同，可以將火災(zāi)分為慢速陰燃、明火和快速發(fā)展火焰等。通過大量的研究表明陰燃是誘發(fā)火災(zāi)的重要原因。總的來說，普通可燃物在燃燒時表現(xiàn)為以下形式：首先是產(chǎn)生燃燒氣體，然后是煙霧，在氧氣充足的條件下才能達(dá)到全部燃燒，產(chǎn)生火焰，發(fā)出可見光和不可見光，并散發(fā)出大量的熱，使環(huán)境溫度升高。起火過程中，起初和陰燃兩個階段所占的時間比較長，雖然產(chǎn)生大量的煙霧，但是環(huán)境溫度不太高，若探測器就應(yīng)該從此階段開始

22、進(jìn)行探測，就可以火災(zāi)損失控制在最小限度?；鹧嫒紵螅杆俾?，產(chǎn)生大量的熱使得環(huán)境溫度升高，如果能將這時能夠探測到有效地溫度值，就可以比較及時地控制火災(zāi)。起火過程曲線如圖2-1所示。圖2-1 起火過程曲線2.2火災(zāi)報警系統(tǒng)功能及其類型火災(zāi)報警系統(tǒng)一般由火災(zāi)探測器、區(qū)域報警器和集中報警器組成。火災(zāi)探測器通過對火災(zāi)發(fā)出的物理、化學(xué)現(xiàn)象氣（燃燒氣體）、煙（煙霧粒子）、熱（溫度）、光（火焰）的探測，將探測到的火情信號轉(zhuǎn)化成火警電信號傳遞給火災(zāi)報警控制器。區(qū)域報警器將接收到火警信號后經(jīng)分析處理發(fā)出聲光報警信號，警示消防控制中心的值班人員，并在屏幕上顯示出火災(zāi)的房間號。集中報警是將接收到的信號以聲光形式表

23、現(xiàn)出來，其屏幕上也顯示出著火的樓層和房間號，利用本機(jī)專用電話還可迅速發(fā)出指示和向消防隊報警。此外，也可以控制有關(guān)的滅火系統(tǒng)或?qū)⒒馂?zāi)信號傳輸給消防控制室。整體電路的框圖如圖2-2所示及其類型。傳感器放大電路A/D轉(zhuǎn)換微型計算機(jī)狀態(tài)指示燈聲音報警濃度溫度顯示按鍵串口通信圖2-2 智能火災(zāi)報警系統(tǒng)框圖火災(zāi)報警系統(tǒng)，一般由火災(zāi)探測器、聯(lián)動單元和控制器三部分組成。由火災(zāi)探測器首先探測到火災(zāi)的萌芽而后通過聯(lián)動單元傳輸至控制器分析其形勢從而實現(xiàn)是否報警?；馂?zāi)報警系統(tǒng)除了具有預(yù)防報警之外，還有遙控檢測功能，它能夠根據(jù)總臺的監(jiān)測預(yù)防的要求而有所對其功能模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。根據(jù)火災(zāi)報警系統(tǒng)中所使用的探測器種類的不同

24、，火災(zāi)報警系統(tǒng)可以分為以下四種：（1）感溫型火災(zāi)報警系統(tǒng)根據(jù)探測溫度參數(shù)的不同，一般可以將感溫型火災(zāi)報警系統(tǒng)分為定溫式、溫差式等幾種。（2）感煙型火災(zāi)報警系統(tǒng)感煙型火災(zāi)報警系統(tǒng)主要有激光感煙式、光電感煙式和離子感煙式等。（3）感光型火災(zāi)報警系統(tǒng)感光型火災(zāi)報警系統(tǒng)就是通過響應(yīng)火災(zāi)中產(chǎn)生的光特性，即擴(kuò)散火焰的光強(qiáng)度和閃爍頻率，來觸發(fā)報警系統(tǒng)的。根據(jù)感應(yīng)的敏感波長，可以將感光型火災(zāi)報警系統(tǒng)分為對波長較短的光輻射敏感的紫外報警系統(tǒng)和對波長較長的光輻射敏感的紅外報警系統(tǒng)。（4）復(fù)合型火災(zāi)報警系統(tǒng)如果報警系統(tǒng)同時對溫度、煙霧和光輻射中的兩種或兩種以上參數(shù)做出響應(yīng)，那么它就是復(fù)合型火災(zāi)報警系統(tǒng)。目前復(fù)合型火

25、災(zāi)報警系統(tǒng)有感溫感煙型、感煙感光型、感溫感光型等多種形式。2.3 本系統(tǒng)的總體方案設(shè)計2.3.1 本設(shè)計的研究范圍火災(zāi)的發(fā)生場合各異，因而火災(zāi)發(fā)生前和發(fā)生時出現(xiàn)的情況也各不相同，比如在居民住宅樓，易燃物品較復(fù)雜的各型商場、超市，人員密集度較高的的網(wǎng)吧、影院，車庫、糧庫、油庫等各種類型倉庫，汽車、飛機(jī)、輪船等現(xiàn)代化的交通工具等場合，有些火災(zāi)發(fā)生的比較緩慢，隨著濕度，溫度等的慢慢變化，導(dǎo)致易燃物品接近并達(dá)到著火點而產(chǎn)生煙霧和明火，若此時不能得到有效控制則火勢會逐漸蔓延，一致釀成大禍。對這一類火災(zāi)如果提高警惕，及時發(fā)現(xiàn)，就能夠有效控制火災(zāi)的發(fā)生。而對于有些發(fā)生較快的火災(zāi)，通常只有幾秒十幾秒的時間火勢

26、便達(dá)到無法控制的地步，如2012年8月26日凌晨發(fā)生在陜西省延安市安塞縣境內(nèi)的一起觸目驚心的重大車禍，大量的甲醇瞬間燃燒，車內(nèi)乘客根本沒有時間逃生。對于這類火災(zāi)我們只能從根本上采取措施杜絕一切可能產(chǎn)生火災(zāi)的因素，否則后果不堪設(shè)想。本文主要研究的是一般場合下的火災(zāi)火災(zāi)的預(yù)警與應(yīng)對，此類火災(zāi)發(fā)生比較緩慢，發(fā)生之前伴隨有溫度的非正常變化，火苗出現(xiàn)之前的煙霧等有害氣體的產(chǎn)生。方案涉及到現(xiàn)場溫度的檢測，煙霧濃度的檢測，信號的采集與對比，聲音報警，不同險情的不同燈光顯示等。該火災(zāi)報警系統(tǒng)是以AT89C51單片機(jī)作為控制中心，接受、處理火災(zāi)探測器輸出的煙霧濃度信號、溫度信號，并進(jìn)行聲光報警。它通過不斷的向現(xiàn)

27、場發(fā)射巡檢信號來監(jiān)視現(xiàn)場的溫度、煙霧濃度等，并不斷反饋給報警控制器，控制器將接到的信號與內(nèi)存的正常整定值比較、判斷確定是否有火災(zāi)的發(fā)生。當(dāng)現(xiàn)場煙霧或者溫度發(fā)生異常，或者發(fā)生火災(zāi)時，報警系統(tǒng)會產(chǎn)生相應(yīng)的報警信號。本文設(shè)計的用于小型防火單位的單片機(jī)火災(zāi)報警系統(tǒng)具有以下特點:（1）能對室內(nèi)煙霧（CO2，CO）及溫度突變進(jìn)行報警,具有聲、光雙重報警功能。（2）系統(tǒng)故障報警功能。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)硬件故障時，能發(fā)出故障報警信號。（3）異常報警功能。當(dāng)環(huán)境出現(xiàn)異常(如煙霧濃度過大或是溫度較高)時，能發(fā)出異常報警信號，引起人們注意，盡可能避免火災(zāi)的發(fā)生。（4）火災(zāi)報警功能。一旦真出現(xiàn)火災(zāi)(煙霧和溫度同時出現(xiàn)異常)時

28、，能立即發(fā)出聲光警報。據(jù)類似本系統(tǒng)的報警器現(xiàn)場模擬實驗表明,本系統(tǒng)安全可靠,誤報率低。且由于其體積小、操作維護(hù)方便、成本低廉等,具有廣闊的應(yīng)用前景。2.3.2 系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)（1）硬件系統(tǒng)組成一個完整的火災(zāi)報警系統(tǒng)，必須包含以下幾個部分：系統(tǒng)控制模塊，火災(zāi)探測模塊，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊以及報警模塊。本設(shè)計一單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心，以傳感器作為其測溫裝置，來實現(xiàn)火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計。該設(shè)計可以對室內(nèi)外溫度以及煙霧實時采集可檢測，當(dāng)所測溫度或者煙霧濃度高于臨界溫度時自動報警。溫度信號或者煙霧濃度信號采集電路將溫度信號或者煙霧濃度信號以數(shù)字信號的形式送入單片機(jī)。單片機(jī)對該數(shù)字信號進(jìn)行濾波處理，并對處理后

29、的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，是否大于或者等于某個預(yù)設(shè)值，即報警臨界溫度或者煙霧濃度。如果大于則啟動報警電路發(fā)出報警聲音和顯示非正常狀態(tài)，反之則為正常狀態(tài)。（2）硬件系統(tǒng)控制方案設(shè)計報警系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊、單片機(jī)控制模塊、聲光報警模塊組成。圖2-3為火災(zāi)報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2-3 火災(zāi)報警系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖火災(zāi)報警系統(tǒng)主要實現(xiàn)對火災(zāi)現(xiàn)場的測試工作，從而啟動火災(zāi)報警系統(tǒng)。其主要由煙霧傳感數(shù)據(jù)采集程序、溫度傳感數(shù)據(jù)采集程序、聲光報警程序等三個部分組成，其中，煙霧傳感數(shù)據(jù)采集程序完成對煙霧濃度的采集并進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；溫度采集程序顯示對現(xiàn)場的溫度進(jìn)行采集；系統(tǒng)的工作原理是：先通過傳感器 (包括溫感和煙感)將現(xiàn)場

30、溫度、煙霧等非電信號轉(zhuǎn)化為電信號，調(diào)理電路將傳感器輸出的電信號進(jìn)行調(diào)理(放大、濾波等)，使之滿足A/D轉(zhuǎn)換的要求 ,最后由A/D轉(zhuǎn)換電路,完成將溫度傳感器和煙霧傳感器輸出的模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，單片機(jī)判斷現(xiàn)場是否發(fā)生火災(zāi)。報警程序設(shè)置報警的下限，當(dāng)外界指標(biāo)超出限制，將進(jìn)行聲光報警。2.3.3 系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)為了便于系統(tǒng)維護(hù)和功能擴(kuò)充，采用了模塊化程序設(shè)計方法，系統(tǒng)各個模塊的具體功能都是通過子程序調(diào)用實現(xiàn)的。本系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)判斷與報警子程序等，系統(tǒng)程序流程圖如圖2-4所示。為了降低誤報率，系統(tǒng)采用多次采集、多次判斷的方法。每次數(shù)據(jù)采集后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)對現(xiàn)場情況進(jìn)行判斷，然

31、后綜合多次判斷結(jié)果做出最終的火情判斷。主程序是一個無限循環(huán)體，其流程是：首先在上電之后系統(tǒng)的各部分包括單片機(jī)各個端口輸入輸出的設(shè)置、外圍驅(qū)動電路和數(shù)據(jù)存儲電路等完成初始化，其次是對芯片內(nèi)的程序進(jìn)行初始化，接下來執(zhí)行火災(zāi)報警系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，數(shù)據(jù)通信任務(wù)和查詢判斷任務(wù)。圖2-4 程序流程圖3 系統(tǒng)的硬件選擇與設(shè)計3.1 主要芯片的選擇3.1.1 單片機(jī)的選擇（1）單片機(jī)的比較 單片機(jī)是本方案的靈魂，所以我們選擇是需要慎之又慎，下面我們來拿8031和AT89C51做一下比較。8031片內(nèi)不帶程序存儲器ROM，使用時用戶需外接程序存儲器和一片邏輯電路373，外接的程序存儲器多為EPROM的276

32、4系列。用戶若想對寫入到EPROM中的程序進(jìn)行修改，必須先用一種特殊的紫外線燈將其照射擦除，之后再可寫入。寫入到外接程序存儲器的程序代碼沒有什么保密性可言。由于上述類型的單片機(jī)應(yīng)用的早，影響很大，已成為事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。后來很多芯片廠商以各種方式與Intel公司合作，也推出了同類型的單片機(jī)，如同一種單片機(jī)的多個版本一樣，雖都在不斷的改變制造工藝，但內(nèi)核卻一樣，也就是說這類單片機(jī)指令系統(tǒng)完全兼容，絕大多數(shù)管腳也兼容；在使用上基本可以直接互換。我們統(tǒng)稱這些與8051內(nèi)核相同的單片機(jī)為“51系列單片機(jī)”。在眾多的51系列單片機(jī)中，要算ATMEL公司的AT89C51更實用，因他不但和8051指令、管腳

33、完全兼容，而且其片內(nèi)的4K程序存儲器是FLASH工藝的，這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，在眾多的51系列單片機(jī)中，要算 ATMEL 公司的AT89C51更實用，因他不但和8051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的4K程序存儲器是FLASH工藝的，這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，一般專為 ATMELAT89Cx做的編程器均帶有這些功能。顯而易見，這種單片機(jī)對開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)了你的勞動成果。而且AT89C51目前的售價比8031還低，市場供應(yīng)也很充足。單對AT89C51來說，在實際電路中可以直

34、接互換8051和8751，替換8031只是第31腳有區(qū)別，8031因內(nèi)部沒有ROM，31腳需接地（GND），單片機(jī)在啟動后就到外面程序存儲器讀取指令；而8051/8751/89C51因內(nèi)部有程序存儲器，31腳接高電平（Vcc），單片機(jī)啟動后直接在內(nèi)部讀取指令。也就是51芯片的31腳控制著單片機(jī)程序從內(nèi)部讀取還是從外部讀取，31腳接電源，程序從內(nèi)部讀取，31腳接地，程序從外部讀取，其他無須改動。由于內(nèi)部RAM的存在，可以減少I/O擴(kuò)展芯片、鎖存器及片外RAM等等，使整個設(shè)計顯得簡單明了。單片機(jī)是報警系統(tǒng)的核心部件，一方面它要接收來自傳感器的煙霧濃度和溫度的模擬信號數(shù)字信號和故障檢測信號，另一方面

35、要對兩種信號分別進(jìn)行處理，控制后續(xù)電路的相應(yīng)工作；同時，查詢是否有鍵按下的命令。在單片機(jī)實現(xiàn)的功能中，將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號做數(shù)字濾波，再進(jìn)行線性化處理，這一過程的軟件實現(xiàn)，需要單片機(jī)有較快的運算速度，使儀表監(jiān)測人員能夠觀測到實時的煙霧濃度，并進(jìn)行相應(yīng)處理。同時，在能夠滿足報警器設(shè)計的計算速度及接口數(shù)的要求的同類型單片機(jī)中，要考慮選擇價格低廉且體積輕巧的機(jī)型，在保證了報警器的精確性、可靠性及抗干擾性的基礎(chǔ)上，能夠不提高成本，縮小體積。AT89C51單片機(jī)應(yīng)用普遍，工具多，易上手，片源廣，價格低，且適合民用、商用，用途更廣泛。綜合以上觀點，本論文選定AC89C51作為本系統(tǒng)的核心。（2）關(guān)于AT89

36、C51本設(shè)計的控制芯片使用的是ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51，AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM）和128字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C51是一個低功耗高性能單片機(jī)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口。AT89C51的引腳圖如圖3-1所示。芯片可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程，其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合

37、在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。圖3-1 AT89C51的引腳圖3.1.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選擇（1）模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片參數(shù)的比較模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)亦稱模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換，與數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換相反，是將連續(xù)的模擬量（如象元的灰階、電壓、電流等）通過取樣轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量。例如，對圖象掃描后，形成象元列陣，把每個象元的亮度（灰階）轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字表示，即經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，構(gòu)成數(shù)字圖象。通常有電子式的模/數(shù)轉(zhuǎn)換和機(jī)電式模/數(shù)轉(zhuǎn)換二種。在遙感中常用于圖象的傳輸，存貯以及將圖象形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的處理。例如：圖像的數(shù)字化等。選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的條件： 轉(zhuǎn)換速率sps：1秒內(nèi)轉(zhuǎn)換多少次

38、，有200Ksps的，1Msps的等； 分辨率bit：一次轉(zhuǎn)換的帶寬，比如12bit，16bit，8bit等； 輸入信號范圍：可轉(zhuǎn)換的最大信號和最小信號范圍； 電源電壓：工作電源是多少伏，是否區(qū)分模擬和數(shù)字電源； 輸出接口：是并行數(shù)據(jù)總線、SPI、還是其它總線等，數(shù)據(jù)輸出速率是多少； 封裝：是DIP直插的，還是SO貼片的，還是其他封裝的等； 參考源：參考源是單一參考源，還是多參考源，參考電壓使多少等； 輸入通道：是單通道轉(zhuǎn)換，還是多通道轉(zhuǎn)換等； 功耗：功耗也是需要考慮的問題之一。A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，就位數(shù)來分，有8位、10位、12位、16位等。位數(shù)越高，其分辨率也越高，但價格也越貴。而就其

39、結(jié)構(gòu)而言，有單一的A/D轉(zhuǎn)換器，有內(nèi)含多路開關(guān)的A/D轉(zhuǎn)換器。美國Analog Device公司生產(chǎn)的8位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809轉(zhuǎn)換速率高，自帶三態(tài)輸出緩沖電路，可直接與各種典型的8位或16位的微處理器相連而無需附加邏輯接口電路，且能與CMOS及TTL兼容。是目前我國應(yīng)用最為廣泛，價格適中的A/D轉(zhuǎn)換器。加之內(nèi)部含有三態(tài)輸入緩沖電路，可直接與各種微處理器連接，且無須附加邏輯接口電路，內(nèi)部設(shè)置的高精參考電壓源和時鐘電路，使它不需要任何外部電路和時鐘信號，就能完成A/D轉(zhuǎn)換功能，應(yīng)用非常方便。綜合以上各種條件和因素，也根據(jù)本設(shè)計的需要，我選擇的A/D轉(zhuǎn)換器是ADC0809。（2）關(guān)于A

40、DC0809ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。ADC0809由8路模擬開頭、地址鎖存與譯碼器、8位A/D轉(zhuǎn)換器和三態(tài)輸出鎖存緩沖器組成，芯片引腳圖如圖3-2所示,主要特性：. 8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。. 具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。3-2 ADC0809芯片的引腳圖. 轉(zhuǎn)換時間為100s(時鐘為640kHz時)，130s（時鐘為500kHz時）。. 單個+5V電源供電。. 模擬輸入電壓范圍0+5V，不需零點和滿刻度

41、校準(zhǔn)。 . 工作溫度范圍為-40+85攝氏度。. 低功耗，約15mW。（3）內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路組成。（4）外部特性（引腳功能）ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，下面說明各引腳功能。IN0IN7：8路模擬量輸入端。D0D7：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路 ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。START： A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）

42、使其啟動（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）。EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。Vcc：電源，單一+5V電源。GND：地。（5）ADC0809工作過程首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動 A/D轉(zhuǎn)換，

43、之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送：A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成，因為只有確認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。. 定時傳送方式對于一種A/D轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時間為128s，相當(dāng)于6MHz的MCS-51單片機(jī)共64個機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計一個延時子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟

44、動后即調(diào)用此子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。. 查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測試EOC的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。. 中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號有效時，OE信號即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。3.2 傳感器的選擇3.2.1火災(zāi)探測器的分類火災(zāi)探測器是火災(zāi)報警系統(tǒng)的現(xiàn)場探測部件，它的好壞直接關(guān)系到整個系統(tǒng)是否正

45、常運行，它是整個系統(tǒng)最為重要的部件，是識別火災(zāi)是否發(fā)生的專門儀器。在發(fā)生火災(zāi)時，探測器通過把火災(zāi)發(fā)生時產(chǎn)生的各種非電量參數(shù)（如煙、氣體濃度等）轉(zhuǎn)化成電量參數(shù)從而得到統(tǒng)一測量參數(shù)，然后再傳送給控制器。其特點是實時性，準(zhǔn)確性。其能夠?qū)崟r跟隨各種非電量參數(shù)的變化而變化。火災(zāi)探測器根據(jù)火災(zāi)發(fā)生時所產(chǎn)生的物理現(xiàn)象可以分為：感溫型、感煙型、圖光型、感聲型、氣敏型五大類。但在實際應(yīng)用中，考慮到測量的方便性還有實用性，我們經(jīng)常用到的火災(zāi)探測器主要是感煙型、感溫型、感光型、可燃?xì)怏w型、復(fù)合型五大類。（1）感煙型火災(zāi)探測器。感煙型火災(zāi)探測器可以分為離子感煙型探測器和光電感煙型探測器。其中離子感煙型探測器是利用煙霧

46、對具有放射性性質(zhì)的镅241的影響，從而通過檢測電路檢測其反應(yīng)，并做出響應(yīng)。但是由于含有放射性物質(zhì)，在一定程度上會污染環(huán)境，不利于彩色環(huán)保。光電感煙型探測器是基于煙霧粒子對光線產(chǎn)生散射、吸收原理而做成的煙霧探測器。（2）感溫型火災(zāi)探測器。在火災(zāi)起火燃燒過程中會產(chǎn)生大量的熱量，使周圍的溫度急劇升高。通過對溫度變化轉(zhuǎn)換為電信號從而可以得到所測量范圍的溫度參數(shù)所作出響應(yīng)的探測器就是感溫型火災(zāi)探測器。根據(jù)測量依據(jù)的不同，可以把感溫型火災(zāi)探測器分為定溫型、差溫型和差定溫型三種類型。（3）感光型火災(zāi)探測器?；馂?zāi)燃燒時會產(chǎn)生火焰，并伴隨著發(fā)射出各種輻射光線。根據(jù)所探測火焰輻射的光線不同，感光型火災(zāi)探測器可以分

47、為兩大種：一種對波長較長的光輻射敏感的紅外光輻射探測器，另一種對波長較短的光輻射敏感的紫外光輻射探測器。（4）可燃?xì)怏w火災(zāi)探測器。在火災(zāi)起火燃燒的過程除了會產(chǎn)生煙霧、熱量、光三種產(chǎn)物外，還會產(chǎn)生多種可燃?xì)怏w?？扇?xì)怏w火災(zāi)探測器是對探測的單一或者多種可燃?xì)怏w濃度做出響應(yīng)的探測器。（5）復(fù)合型火災(zāi)探測器。復(fù)合型火災(zāi)探測器即使能夠?qū)煞N或兩種以上的火災(zāi)參數(shù)做出響應(yīng)的探測器。現(xiàn)在市面上常用地復(fù)合型火災(zāi)探測器主要有有煙溫復(fù)合型探測器，煙溫氣三復(fù)合型探測器，光電、離子、感溫三復(fù)型合探測器等。本文僅探討現(xiàn)場溫度與煙霧這兩項與火災(zāi)的發(fā)生相關(guān)的指標(biāo)的檢測，其他與火災(zāi)相關(guān)的因素本文未予探討。3.2.2 溫度探測器

48、的選定（1）本設(shè)計溫度探測器的選擇條件根據(jù)監(jiān)測溫度參數(shù)的不同，一般用于工業(yè)和民用建筑中的溫度探測器有定溫式、差溫式、差定溫式等幾種。. 定溫式探測器。定溫式探測器是在規(guī)定時間內(nèi)，火災(zāi)引起的溫度上升超過某個定值時啟動報警的火災(zāi)探測器。它有線型和點型兩種結(jié)構(gòu)。其中線型是當(dāng)局部環(huán)境溫度上升達(dá)到 規(guī)定值時，可熔絕緣物熔化使兩導(dǎo)線短路，從而產(chǎn)生火災(zāi)報警信號。. 差溫式探測器。差溫式探測器是在規(guī)定時間內(nèi)，火災(zāi)引起的溫度上升速率超過某個規(guī)定值時啟動報警的火災(zāi)探測器。它也有線型和點型兩種結(jié)構(gòu)。線型差溫式探測器是根據(jù)廣 泛的熱效應(yīng)而動作的，點型差溫式探測器是根據(jù)局部的熱效應(yīng)而動作的，主要感溫器件是空氣膜盒、熱敏

49、半導(dǎo)體電阻元件等。. 差定溫式探測器。差定溫式探測器結(jié)合了定溫和差溫兩種作用原理并將兩種探測器結(jié)構(gòu)組合在一起。差定溫式探測器一般多是膜盒式或熱敏半導(dǎo)體電阻式等點型組合式探測器。在溫度傳感器的選型過程中考慮的因素：被測對象的溫度是否需記錄、報警和自動控制，是否需要遠(yuǎn)距離測量和傳送。測溫范圍的大小和精度要求。測溫元件大小是否適當(dāng)。在被測對象溫度隨時間變化的場合，測溫元件的滯后能否適應(yīng)測溫要求。被測對象的環(huán)境條件對測溫元件是否有損害。價格如保，使用是否方便。綜合以上多種原因，經(jīng)對比，本文溫度探測器使用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，其引腳與實物樣式如圖3-4所示。（）關(guān)于DS18B20DS18B20數(shù)

50、字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼 封裝式，型號多種多樣，有LTM8877，LTM8874等。. DS18B20的主要特性：適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5V，在寄生電源方式下可由數(shù) 據(jù)線圖3-4 DS18B20數(shù)字溫度傳感器引腳圖供電。2獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。DS18B20支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。

51、溫范圍55+125，在-10+85時精度為±0.5。可編程的分辨率為912位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625，可實現(xiàn)高精度測溫。在9位分辨率時最多在 93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯能力。負(fù)壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。. DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH

52、和TL、配置寄存器。. DS18B20引腳定義：DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。3.2.3 煙霧傳感器的選擇（）煙霧傳感器的比較分析. 離子式煙霧傳感器該煙霧報警器內(nèi)部采用離子式煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種技術(shù)先進(jìn)，工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運用到各消防報警系統(tǒng)中，性能遠(yuǎn)優(yōu)于氣敏電阻類的火災(zāi)報警器。. 光電式煙霧傳感器光電煙霧報警器內(nèi)有一個光學(xué)迷宮，安裝有紅外對管，無煙時紅外接收管收不到紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外光，當(dāng)煙塵進(jìn)入光學(xué)迷宮時，通過折射、反射，接收管接收到紅外光，智能報警電路判斷是否超過閾值，如果超過發(fā)出警報。兩種傳

53、感器的比較:離子煙霧報警器對微小的煙霧粒子的感應(yīng)要靈敏一些，對各種煙能均衡響應(yīng)；而前向式光電煙霧報警器對稍大的煙霧粒子的感應(yīng)較靈敏，對灰煙、黑煙響應(yīng)差些。當(dāng)發(fā)生熊熊大火時，空氣中煙霧的微小粒子較多，而悶燒的時候，空氣中稍大的煙霧粒子會多一些。如果火災(zāi)發(fā)生后，產(chǎn)生了大量的煙霧的微小粒子，離子煙霧報警器會比光電煙霧報警器先報警。這兩種煙霧報警器時間間隔不大，但是這類火災(zāi)的蔓延極快，此類場所建議安裝離子煙霧報警器較好。另一類悶燒火災(zāi)發(fā)生后，產(chǎn)生了大量的稍大的煙霧粒子，光電煙霧報警器會比離子煙霧報警器先報警，這類場所建議安裝光電煙霧報警器。. 氣敏式煙霧傳感器氣敏傳感器是一種檢測特定氣體的傳感器。它主

54、要包括半導(dǎo)體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學(xué)氣敏傳感器等，其中用的最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器。它的應(yīng)用主要有：一氧化碳?xì)怏w的檢測、瓦斯氣體的檢測、煤氣的檢測、氟利昂（R11、R12）的檢測、呼氣中乙醇的檢測、人體口腔口臭的檢測等等。它將氣體種類及其與濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號，根據(jù)這些電信號的強(qiáng)弱就可以獲得與待測氣體在環(huán)境中的存在情況有關(guān)的信息，從而可以進(jìn)行檢測、監(jiān)控、報警；還可以通過接口電路與計算機(jī)組成自動檢測、控制和報警系統(tǒng)。氣敏式煙霧傳感器的典型型號有MQ-2氣體傳感器。該傳感器常用于家庭和工廠的氣體泄漏裝置，適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測。氣敏式煙霧傳感

55、器與離子式煙霧傳感器的比較：火災(zāi)煙霧是由氣、液、固體微粒群組成的混合物，具有體積、質(zhì)量、溫度、電荷等物理特性。離子型煙霧探測器是通過相當(dāng)于煙敏電阻的電離室引起的電壓變化來感知煙霧粒子的微電流變化裝置。當(dāng)煙霧粒子進(jìn)入電離室，改變了電離室空氣的電離狀態(tài)，從而宏觀表現(xiàn)為電離室的等效電阻增加引起電離室兩端的電壓增大，由此來確定空氣中的煙霧狀況。而氣敏式傳感器是探測空氣中某些可燃?xì)怏w的成分，所以在火災(zāi)探測方面，氣敏式傳感器性能并不如離子式傳感器。探測空氣中可燃?xì)怏w的含量。有效地探測煤氣、液化石油氣、然氣、一氧化碳等多種可燃性氣體的微量泄漏。適用于石油、化工、煤炭、電力、冶金、電子等工業(yè)企業(yè)，以及煤氣廠、

56、液化石油氣站、氫氣站等生產(chǎn)和貯存可燃性氣體的場所。通過比較分析，本設(shè)計的感煙探測器采用的是日本NEMOTO公司生產(chǎn)NIS-09C離子型感煙探測器，內(nèi)部有微量的放射性物質(zhì)媚(Am)241，探測器被金屬電極覆蓋，放射能不會泄露。它對白色、灰白和黑色煙霧都有良好的響應(yīng)，符合美國UL217標(biāo)準(zhǔn)，歐洲EN-54-7標(biāo)準(zhǔn)及GB4715-93國家標(biāo)準(zhǔn)。NIS-09C是具有低功耗、普適性的傳感器，適用于高靈敏度煙霧探測器、火災(zāi)報警系統(tǒng)。（2）煙霧檢測器工作原理首先，傳感器送來的煙霧濃度對應(yīng)的微小的電壓信號經(jīng)過放大，轉(zhuǎn)化成大的電壓信號送入AT89C51單片機(jī)；后，在AT89C51單片機(jī)內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換、濃度比較，對

57、數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化處理，將數(shù)字化電壓信號轉(zhuǎn)化成為對應(yīng)的十進(jìn)制濃度值；最后，將實際可燃性氣體濃度送入液晶，并判斷濃度值是否超出報警限，另外由于煙霧傳感器需要在加熱狀態(tài)下工作，溫度越高，反映越快，響應(yīng)時間和恢復(fù)時間就越快。為提高響應(yīng)時間，保證傳感器準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地工作，報警器需要向煙霧傳感器持續(xù)輸出一個5V的電壓。為了保證其可靠性，在輸出5V的電壓的同時，進(jìn)行故障監(jiān)測。當(dāng)傳感器加熱絲或電纜線和傳感器斷線和接觸不良時，進(jìn)行故障報警，發(fā)出聲光報警信號。當(dāng)然幾種狀態(tài)的報警信號是各不相同的。煙霧檢測器的功能如下：. 自診斷故障功能、. 看門狗自檢單片機(jī)狀態(tài)功能調(diào)用單片機(jī)中的看門狗程序，定時檢查單片機(jī)工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)單片機(jī)出現(xiàn)死循環(huán)狀態(tài)，立即復(fù)位，保證報警器工作正常。. 與上位機(jī)通訊功能可以實現(xiàn)與計算機(jī)串口通訊，對報警器采取統(tǒng)一控制，以及便于采集和處理數(shù)據(jù)，也可以在計算機(jī)上更改報警限值等。（3）關(guān)于NIS-09C在本次設(shè)計中，我們選用NIS-09C煙霧傳感器。它是離子式煙霧傳感器，是日本NEMOTO公司專為檢測延誤而精心設(shè)計的新型傳感器。檢測方式：離子型，一源兩室。放射參數(shù)：電源電壓是DC9v，輸出電壓是5.6+0.4v電流損耗是27+3pA，靈敏度是0.6+0.1v。特性參數(shù)如下表所示：. 靈敏度特性（根據(jù)UL217標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速0.1M/秒）. 電源電壓特性（