火災自動系統(tǒng)1

1、課程設計報告單 位： 自動化學院 學生姓名： 唐瑞卿 專 業(yè)： 測控技術(shù)與儀器 班 級： 0820601 學 號： 06210120 指導老師： 胡向東老師 設計時間： 2009 年 12月重慶郵電大學自動化學院制2號題 胡向東老師一、題目：火災探測報警系統(tǒng)的設計二、指導教師：胡向東三、設計目標及技術(shù)要求要求設計一個能夠?qū)馂牡陌l(fā)生完成探測并能進行聲音或燈光信號報警的簡易檢測控制系統(tǒng)?；诠怆?、溫度或煙霧傳感器等對火災信號進行檢測，通過測量電路驅(qū)動后端的聲音或燈光報警裝置能夠有效報警提示即可。四、給定仿真或?qū)嶒灄l件 由學生根據(jù)設計方案進行硬件的選型或軟件的設計，完成系統(tǒng)的開發(fā)與測試。五、具體設

2、計過程要求1 確定總體方案：根據(jù)系統(tǒng)的功能要求完成任務系統(tǒng)信號檢測、處理與輸出報警等部分的總體方案設計，可以考慮只有硬件電路的方案和軟、硬件結(jié)合的方案，任選其一均可。2 選擇軟、硬件設計：根據(jù)所設計的系統(tǒng)方案，根據(jù)不同的信號采集原理，選擇適宜的硬件配置。3 其他：注意系統(tǒng)方案的合理性和系統(tǒng)實現(xiàn)成本問題，盡量追求高性價比，或者高性能，或者低成本等不同應用需求。六、仿真、實驗結(jié)果分析要求等 基于仿真或?qū)嶒灲Y(jié)果，完成對系統(tǒng)的綜合評價。七、設計的心得體會要求 同一小組的學生，每人應提交一份設計報告，心得體會部分應反映不同學生在本次課程設計中的不同體會，包括取得的成績和不足。附主要參考書目1、 胡向東，

3、彭向華，李學勤等編著，傳感器與檢測技術(shù)學習指導，機械工業(yè)出版社，20092、 胡向東，劉京誠，余成波等編著，傳感器與檢測技術(shù)，機械工業(yè)出版社，20093、 梁森等編，自動檢測技術(shù)及應用，機械工業(yè)出版社， 2006 4、 林德杰主編，電氣測試技術(shù)（第3版），機械工業(yè)出版社，2008火災探測報警系統(tǒng)摘要：本火災自動探測報警控制器將煙傳感器及溫度傳感器接入單片機，經(jīng)微機運算和邏輯判斷，經(jīng)聲光報警集成電路來進行火災報警，異常(煙感，溫感其中之一動作)報警，實現(xiàn)消防一體化。關(guān)鍵詞：煙傳感器；溫度傳感器；單片機；火災報警；消防一體1. 引言火災作為危害人類生存的大敵，越來越受到人們的重視。隨著高層建筑的不

4、斷增多，火災隱患增加。一旦發(fā)生火災，將對人的生命財產(chǎn)造成極大的危害，于是人們開始尋求一種早期發(fā)現(xiàn)火災的方法，以便控制和撲滅火災，減少損失，保障生命安全?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)就是為了滿足這一需求而研制出來的，并越來越被人們所接受。其自身也隨著人們需求的不斷提高，在功能、結(jié)構(gòu)、形式等方面不斷地完善。2. 系統(tǒng)框圖及系統(tǒng)功能介紹2.1系統(tǒng)框圖本系統(tǒng)主要由檢測系統(tǒng)子系統(tǒng)、中央控制器、報警子系統(tǒng)系統(tǒng)和滅火子系統(tǒng)系統(tǒng)四部分組成，如圖1所示。圖一 系統(tǒng)框圖2.2 系統(tǒng)功能介紹檢測子系統(tǒng)主要傳感器組成。為了提高系統(tǒng)可靠性，減少誤報和漏報，本系統(tǒng)采用了感煙和感溫兩種傳感器，能同時根據(jù)情況發(fā)出火災信號。報警子系統(tǒng)主要

5、采用喇叭式和燈閃爍式兩種方案，本系統(tǒng)采用喇叭報警，便于長距離的火災信號傳遞，以便于人們的疏散和系統(tǒng)自動的控制。滅火子系統(tǒng)主要采用單片機控制繼電器，而繼電器控制水閥的開關(guān)和需要滅火的區(qū)域。3. 火災報警系統(tǒng)器件的選擇和安裝3.1 兩種傳感器的基本介紹感煙傳感器：在此系統(tǒng)里面煙感傳感器主要用到一氧化碳傳感器，因為在燃燒的環(huán)境中，這種在空氣中的含量會顯著增高，這種傳感器是一個特殊材料作成的一個電阻絲，平時通過電流加熱電阻絲，遇到某些氣體的時候，電阻絲會因為這些氣體溫度降低或升高，這些變化會被傳感器中的熱敏電阻檢測出來，從而產(chǎn)生報警信號，經(jīng)過處理放大，變成模擬電壓或者數(shù)字量，控制后面具體的報警裝置。感

6、溫傳感器：溫度傳感器按傳感器于被測介質(zhì)的接觸方式可分為2大類:一類是接觸式溫度傳感器，一類是非接觸式溫度傳感器，接觸式溫度傳感器的測溫元件與被測對象要有良好的熱接觸，通過熱傳導及對流原理達到熱平衡，這時的示值即為被測對象的溫度。這種測溫方法精度比較高，并在一定程度上還可測量物體內(nèi)部的溫度分布，但對于運動的、熱容量比較小的、或?qū)Ω袦卦懈g作用的對象，這種方法將會產(chǎn)生很大的誤差。非接觸測溫的測溫元件與被測對象互不接觸。目前最常用的是輻射熱交換原理。此種測溫方法的主要特點是可測量運動狀態(tài)的小目標及熱容量小或變化迅速的對象，也可測溫度場的溫度分布，但受環(huán)境的影響比較大。3.2火災探測器的選擇火災探

7、測器的選擇應符合下列要求：(1) 對火災初期有陰燃階段，產(chǎn)生大量的煙和少量的熱，很少或沒有火焰輻射的，選用感煙探頭；(2) 對火災發(fā)展迅速，產(chǎn)生大量熱、煙和火焰輻射的，選用感煙探頭、感溫探頭、火焰探頭或它們的組合；(3) 對火災發(fā)展迅速，有強烈的火焰輻射和少量煙、熱的，選用火焰探頭；(4) 對情況復雜或火災形成特點不可預料的，可進行模擬實驗，根據(jù)實驗選用適宜的探頭。(5) 在不同高度的房間設置火災探測器時可參照表3.1的規(guī)定。表3.1 點型感煙、感溫火災探測器的實用高度房間高度(m)感煙探測器感 溫 探 測 器一 級二 級三 級12<h20不適合不適合不適合不適合8<h12適 合不

8、適合不適合不適合6<h8適 合適 合不適合不適合4<h6適 合適 合適 合不適合h4適 合適 合適 合適 合3.3 火災探測器的設置(1) 探測區(qū)域內(nèi)每個房間至少應布置一只火災探測器。(2) 感煙探測器、感溫探測器的保護面積和保護半徑應該滿足表3.2的規(guī)定。表3.2 感煙、感溫探測器的保護面積和保護半徑火災探測器的種 類地面面積S（m2）房間高度h(m)一只探測器的保護面積A和保護半徑R房 間 坡 度 15°15°3°30°A（m2）R(m) A(m2) R(m) A(m2) R(m) 感煙探測器S80h12806.7807.2808.0S8

9、06h12806.71008.01209.9h6605.8807.21009.0感溫探測器S30h8304.4304.9305.5S30h8203.6304.9406.3(3) 一個探測區(qū)域內(nèi)所需設置的探測器數(shù)量，應由下式計算： (2.1)式中：N一個探測區(qū)域所需設置的探測器數(shù)量(只)，N1(取整數(shù))；S一個探測區(qū)域的面積(m2);A一個探測器的保護面積；K修正系數(shù)，重點保護建筑K取0.70.9，普通保護建筑K取1.0。(4) 在寬度小于3m以內(nèi)的走廊頂棚上設置探測器時宜居中布置。感溫探測器的安裝間距L不應超過10m，感煙探測器的安裝間距L不應超過15m，探測器至端墻的距離不應大于探測器間距的

10、1/2。(5) 探測器至墻壁、梁的水平距離不應小于0.5m，并且探測器的周圍0.5m內(nèi)不應有遮擋物。(6) 房間被書架、隔斷、設備等分隔且至頂棚或梁的距離小于房間凈高5時，則每個被格開的部分至少安裝一只探測器。(7) 探測器宜水平安裝，如必須傾斜安裝時，傾斜角不應大于45度，當屋頂坡度大于45 度時，應加木臺或類似方法安裝探測器。本報警系統(tǒng)測量的環(huán)境限制在一個單間的面積，每個房間面積約為30平米，總共三間，因此根據(jù)上述的要求和計算可以得出一個房間僅需要一個傳感器，為了增加測量的精確度，我們選擇每個房間安裝兩個傳感器，總共是六個傳感器。3.4 單片機的選擇根據(jù)輸入和輸出接口個數(shù)以及根據(jù)本人熟悉的

11、芯片選擇AT89S51單片機作為主要的芯片設計電路。此單片機的說明見說明書。3.5 報警器件的選擇報警器件主要有報警喇叭和LED燈。報警喇叭發(fā)出的聲音可以遠距離傳輸報警信息，而LED燈在小范圍內(nèi)可以實現(xiàn)快速報警?？紤]到整個設計空間是在一套住房以內(nèi)，因此使用報警喇叭報警電路。3.6 繼電器的選擇和控制繼電器是控制水閥的主要器件，通過它實現(xiàn)滅火的區(qū)域和滅火的速度。使用三極管與單片機的輸出連接，在有火災信號輸入時可以快速反應和處理。4.系統(tǒng)硬件組成整個系統(tǒng)的基本組成電路如下：5.報警喇叭硬件組成及功能介紹5.1 系統(tǒng)硬件組成中的喇叭報警電路5.2 電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、頻放大器來放大喇叭的輸出聲音，因此此處加入了LM386芯片使其音量放大，其詳細說明見附錄一，使用此單片機的輸出就可滿足報警喇叭的音量放大要求。本電路以實現(xiàn)用單片機P1.0輸出1KHz和500Hz的音頻信號驅(qū)動揚聲器輸出報警器聲音，作報警信號，要求1KHz信號響100ms，500Hz信號響200ms,交替進行，P1.7接一開關(guān)進行控制，當開關(guān)合上響報警信號，當開關(guān)斷開告警信號停止?；馂男盘栍汕安總鞲衅鳙@得的信息確定。當輸入的信號有火災時開關(guān)合上開始響報警信號，當輸入信號無火災時開關(guān)斷開，警報信號停止。系統(tǒng)板上硬件連線如下所述：1）把“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中的P1.0端口用導線連接到“音頻放大模塊”區(qū)

13、域中的SPK IN端口上。2）在“音頻放大模塊”區(qū)域中的SPK OUT端口上接上一個8歐的或者是16歐的喇叭。3） 把“單片機系統(tǒng)”區(qū)域中的P1.7/RD端口用導線連接到“四路撥動開關(guān)”區(qū)域中的K1端口上。6. 報警喇叭系統(tǒng)軟件設計信號產(chǎn)生的方法:500Hz信號周期為2ms，信號電平為每1ms變反1次，1KHz的信號周期為1ms，信號電平每500us變反1次。程序圖及程序如下：主程序圖：開始T02S0，T0S5MS0，F(xiàn)LAG0T0初始化T0啟動定時并開中斷等待中斷中斷流程圖FLAG取反FLAG00FLAG1P1.0取反中斷返回T02S加1T0中斷入口T02S=400？匯編源程序 :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. 總結(jié)由于系統(tǒng)采用了全數(shù)字化的感溫、感煙傳感器，直接輸出的是表示溫度和煙霧的數(shù)字信號，不存在由模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換的中間環(huán)節(jié)，所以該系統(tǒng)具有穩(wěn)定可靠、測量精度高一致性好、無需任何調(diào)整、信號線長短不會影響其性能等優(yōu)點，還有單總線安裝方便、線路清晰、節(jié)省線材等長處。8. 心得