大學(xué)開題報告(341)

1、江蘇科技大學(xué)成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告概述表題目名稱：基于單片機(jī)的智能火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名I專業(yè)I機(jī)械設(shè)計專學(xué)號I 丨 業(yè)一、選題的目的和意義在各種災(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。據(jù)瑞士一一保險公司調(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

2、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 岀的，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

3、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)。基于社會和經(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)。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。可燃 物以氣態(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

4、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的表面繼續(xù)放岀可燃?xì)怏w，并形成擴(kuò)散燃燒。同時，發(fā)岀含有紅、紫外線的火 焰，散發(fā)出大量的熱量，形成火災(zāi)?？偟膩碚f，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)岀可見光和不可見光，并散發(fā)岀大量的熱，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) 該從此階段開始進(jìn)行探測，就可以火災(zāi)損失控制在最小限度。火焰燃燒后，迅速蔓延，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

5、較及時地控制火災(zāi)。、國內(nèi)外研究綜述科學(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岀來，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

6、火災(zāi) 消滅在萌芽狀態(tài)，最大限度地減少社會財富的損失?；诖?，本文從生活中的實際情況著手，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)探測器輸岀的煙霧濃度信號、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

7、器，具有一定的實用價值。三、研究內(nèi)容、預(yù)計創(chuàng)新點和難點本文設(shè)計了一種基于單片機(jī) AT89C51的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，系統(tǒng)安全可靠，誤報率低，操作方便，成本較低。本設(shè)計拋棄了傳統(tǒng)的使用單一傳感器探測報警，采用了溫度傳感器DS18B20和煙霧傳感器NIS-90C相結(jié)合的多傳感器探測方法，使系統(tǒng)靈敏度高、響應(yīng)時間短，在火災(zāi)發(fā)生的早期就能準(zhǔn)確的報警。系統(tǒng)使用了8位A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809，以通用芯片AT89C51作為系統(tǒng)的控制器。系統(tǒng)在采集溫度煙霧信號時，采用多 次采集，多次判斷的方法，降低了誤報率。在系統(tǒng)的軟件設(shè)計方面，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。既

8、使得程序結(jié)構(gòu)清晰，又便于以后進(jìn)一步擴(kuò)展其功能，也便于 系統(tǒng)的維護(hù)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)，系統(tǒng)以聲光的形式發(fā)岀報警。在系統(tǒng)中設(shè)置了1個蜂鳴器，實現(xiàn)聲音報警；并且還設(shè)置了 4個發(fā)光二極管，分別對應(yīng)系統(tǒng)的正常、異常、火災(zāi)、故障狀態(tài)。如果系統(tǒng)岀現(xiàn)硬件故障，能發(fā)岀故障報警； 如果只有一種信號參數(shù)岀現(xiàn)異常 （如煙霧濃度過大或是溫度較高），能發(fā)岀異常報警信號；如果煙霧和溫度同時岀現(xiàn)異常，則說明有火災(zāi)，發(fā)岀火災(zāi)警報。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，火苗岀現(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

9、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)探測器輸岀的煙霧濃度信號、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，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（C02, 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)岀現(xiàn)硬件故障時，能發(fā)岀故障報警信號。（3） 異

10、常報警功能。當(dāng)環(huán)境岀現(xiàn)異常（如煙霧濃度過大或是溫度較高 ）時，能發(fā)岀異常報警信號，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。一旦真岀現(xiàn)火災(zāi)（煙霧和溫度同時岀現(xiàn)異常）時，能立即發(fā)岀聲光警報。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。（1）單片機(jī)的比較單片機(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)

11、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 AT89C51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

12、（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。四、研究思路與研究方法第一章緒論第二章火災(zāi)報警系統(tǒng)

13、及其整體方案設(shè)計2.1火災(zāi)發(fā)生時的特點2.2火災(zāi)報警系統(tǒng)功能及其類型2.3本系統(tǒng)的總體方案設(shè)計本設(shè)計的研究范圍系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)第三章系統(tǒng)的硬件選擇與設(shè)計3.1主要芯片的選擇單片機(jī)的選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選擇3.2傳感器的選擇火災(zāi)探測器的分類溫度探測器的選定煙霧傳感器的選擇3.3各電路模塊的設(shè)計單片機(jī)外圍接口電路3.3.2 A/D轉(zhuǎn)換電路煙霧信號調(diào)理電路光報警電路聲報警電路報警器故障自診斷第四章 火災(zāi)報警系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1火災(zāi)報警系統(tǒng)程序設(shè)計主程序流程圖主程序初始化流程圖數(shù)據(jù)采集子程序火災(zāi)判斷與報警程序濾波子程序第五章功能仿真驗證分析5.1關(guān)于仿真與編程軟件5.2 Protues

14、仿真原理圖 第六張總結(jié)致謝參考文獻(xiàn)附錄五、主要參考文獻(xiàn)1 孫育才.MCS-51系列單片微型計算機(jī)及其應(yīng)用第4版，東南大學(xué)出版社，2013.2 王慶.Protel 99 SE&DXP 電路設(shè)計教程.電子工業(yè)出版社，2008.3 康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分第4版，高等教育岀版社,2012 .4 劉軍.單片機(jī)原理與接口技術(shù).華東理工大學(xué)岀版社，2011.5 賴壽宏.微型計算機(jī)控制技術(shù).機(jī)械工業(yè)岀版社，2014. 李中望一種智能火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計方案安防科技，2013 .7 王忠民基于單片機(jī)的語音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)報警器設(shè)計現(xiàn)代電子技術(shù)，2014 .8 王釗智能型火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計與研究：（碩士學(xué)位

15、論文）西安理工大學(xué)，2009.9 孫健.基于ARM7勺火災(zāi)自動報警控制器研制：（碩士學(xué)位論文）.浙江大學(xué)，2007.10 雍靜，李北海，楊岳等建筑智能化技術(shù)M.北京：科學(xué)出版社，2008.11 王忠民，郝靜，張瑜等基于單片機(jī)的語音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)報警器設(shè)計.西安郵電學(xué)院.2010.12 張向亮智能建筑火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計與研究：（碩士學(xué)位論文）武漢理工大學(xué)，13 陳穎.基于C8051F單片機(jī)的火災(zāi)智能報警控制系統(tǒng)的設(shè)計：大連海事大學(xué)，2012.14 于智洋淺析智能建筑中火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計J.潛江：江漢石油科技，2008.15 丁璐，李春華，楊戍等火災(zāi)探測技術(shù)的分析J.煤礦現(xiàn)代化.2007（4）.六、指導(dǎo)教師審批意見指導(dǎo)教師簽章：年 月曰四*開題報告皓內(nèi)容和要求1-開簸告時目鴿C1）檢查學(xué)生撰寫畢業(yè)論文（設(shè)計）的理論準(zhǔn)爸情況.（2）了解學(xué)生撰寫論文的思路是否正確，研究方法是否得當(dāng).預(yù)期 盛果是否合適.（3）督促學(xué)生順利完底預(yù)期的目標(biāo)任勞密幵題報告的內(nèi)客C1）選題的目的和意丈. 選定的題目