【智能火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計分析（附源程序）10000字（論文）】

I--PAGEII-緒論1.1課題研究背景火災(zāi)是目前對公共安全和消費(fèi)者具有最大的以及最頻繁發(fā)生的災(zāi)難事故，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時人們通常對其束手無策，只能等待專業(yè)的消防救援部隊(duì)到來進(jìn)行撲滅。而在等待的過程中就很有可能發(fā)生使人民生命財產(chǎn)受到損失的事故,它造成的損失遠(yuǎn)超地震?；馂?zāi)給人們帶來的嚴(yán)重后果，使人們逐漸意識到預(yù)防火災(zāi)的必要性和重要性?；馂?zāi)的提前發(fā)現(xiàn)或預(yù)防措施變得越來越重要，人們需要找到一種檢測火苗和預(yù)防火災(zāi)發(fā)生的方法及設(shè)備。采用能夠快速檢測周圍信號以及及時產(chǎn)生報警信號的系統(tǒng)可以幫助人們及時的做出反應(yīng)，從而將損失降低到最小，因此為了保證普通居民的日常生活穩(wěn)定，火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)是十分重要的。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在火災(zāi)報警裝置剛誕生時，具有很高的誤報率，帶隨著社會的發(fā)展時代的進(jìn)步，火災(zāi)報警裝置也有安裝復(fù)雜到安裝簡單，有高誤報率到精準(zhǔn)檢測，同時火災(zāi)報警裝置的設(shè)計也趨于多樣化?；馂?zāi)報警裝置的發(fā)展，分為以下幾個階段：第一階段從1840年至1940年期間，火災(zāi)報警系統(tǒng)開始嶄露頭角，人們逐漸開始研究它在應(yīng)用的過程中能夠帶來的效果，所采用的檢測器主要是對溫度進(jìn)行檢測。系統(tǒng)通過檢測周圍環(huán)境的溫度與提前設(shè)定的溫度范圍進(jìn)行比較，當(dāng)檢測溫度超過設(shè)定的溫度范圍時，則判定著火進(jìn)行報警。由于系統(tǒng)只對環(huán)境的溫度進(jìn)行檢測，因此容易受到其他因素的影響，同時系統(tǒng)的檢測速度也很慢，不能滿足人們對于報警系統(tǒng)的要求。第二階段為1940年后期，由于媒體研究的電離煙霧探測器被逐漸發(fā)展和應(yīng)用，瑞士物理學(xué)家EMST開始對電離煙霧探測器進(jìn)行了更加深入的研究和應(yīng)用，因此大量的電離煙霧探測器被廣泛應(yīng)用于火災(zāi)報警系統(tǒng)中，取代了溫度檢測器。在1970年后由于光電技術(shù)的發(fā)展，報警系統(tǒng)中多采用光電煙霧檢測作為系統(tǒng)的輸入信號，并有較好的發(fā)展趨勢，光電煙霧探測器具有壽命周期長，無電離問題的優(yōu)點(diǎn)，同時可以對故障安全無線通信進(jìn)行性能分析。第三階段是在1980年后期，火災(zāi)報警系統(tǒng)通過總線式信息傳輸，減少了系統(tǒng)的接線復(fù)雜度以及設(shè)備的整體復(fù)雜度便于系統(tǒng)進(jìn)行安裝和后期維護(hù)，同時能夠?qū)Σ辉侔l(fā)生的位置產(chǎn)生更加準(zhǔn)確的檢測。在這一發(fā)展階段，火災(zāi)系統(tǒng)仍然通過有線連接進(jìn)行信號檢測以及報警信號的發(fā)生。第四階段是從1985年開始到現(xiàn)在。隨著現(xiàn)代社會的日益進(jìn)步和科技的飛速發(fā)展，電力電子技術(shù)和集成電路，被大量用于報警系統(tǒng)中，因此用通信連接，就能得到火災(zāi)發(fā)生的詳細(xì)信息和情況，這種智能化和無線化提高了智能火災(zāi)報警系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和安全性，同時火災(zāi)報警系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于家庭。這在火災(zāi)報警系統(tǒng)的發(fā)展史上具有及其重大的意義。1.3課題研究內(nèi)容設(shè)計研究的系統(tǒng)可以及時的檢測周圍環(huán)境的溫度和可燃?xì)獾刃盘?，并將檢測的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，從而產(chǎn)生及時的報警信號。系統(tǒng)可以在周圍環(huán)境的變化被人們發(fā)覺前就進(jìn)行及時的報警，從而為人們應(yīng)對和撤離提供充足的反應(yīng)時間，降低火災(zāi)對人們生命和財產(chǎn)的威脅。由于目前的相關(guān)建筑逐漸增高以及復(fù)雜化，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，人們難以及時的從很高的樓層或者較為復(fù)雜的布局建筑中撤離出來，造成的傷亡和損失不可預(yù)估，因此現(xiàn)階段全球市場十分需要性能強(qiáng)大且操作簡單的火災(zāi)報警系統(tǒng)。同時社會對于報警系統(tǒng)的要求以及產(chǎn)量也隨著人們對安全意識的提高而逐年增加，因此本文主要設(shè)計開發(fā)一款能精確檢測火災(zāi)發(fā)生因素從而及時預(yù)防火災(zāi)的報警系統(tǒng)。系統(tǒng)方案選擇2.1系統(tǒng)整體方案本次設(shè)計的報警系統(tǒng)主要包含環(huán)境檢測單元、控制單元、信號報警單元以及A/D轉(zhuǎn)換單元。系統(tǒng)中采用傳感器作為檢測單元的主要設(shè)備，采用單片機(jī)作為控制單元的主處理器。方朝陽等使用溫度、氣體、火焰和煙霧等傳感器進(jìn)行特征采集?；馂?zāi)報警系統(tǒng)可以對室內(nèi)和室外的煙霧濃度和溫度信號進(jìn)行實(shí)時檢測和收集，如果在測量過程中，火災(zāi)報警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)溫度和煙霧濃度高于預(yù)警值時火災(zāi)報警器系統(tǒng)自動報警。對于判斷火情，楊斌等提出了SVR火災(zāi)預(yù)警算法和加權(quán)算法，鄧?yán)砦牡忍岢隽四：窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)智能算法，汪樂章等提出了SVM視覺算法。火災(zāi)報警系統(tǒng)檢測收集的溫度和煙霧濃度信號可以通過檢測裝置產(chǎn)生的電壓信號被調(diào)節(jié)電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳入到中央處理器中。不同的電壓信號會被調(diào)節(jié)電路調(diào)制成在一定電壓范圍內(nèi)的電壓信號，這些電壓信號通過單片機(jī)輸入端口的比較器被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并且調(diào)節(jié)電路還會產(chǎn)生模擬信號的濾波。單片機(jī)在接收到數(shù)字信號后會獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，將相關(guān)數(shù)值與提前設(shè)閾值進(jìn)行比較，則能夠得到目前是否應(yīng)當(dāng)發(fā)出報警信號的指令。系統(tǒng)整體框架圖如圖2-1所示。本次設(shè)計的系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)作為主要處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收運(yùn)算以及報警信號的輸出。系統(tǒng)中還配備著信號檢測模塊、報警模塊和A/D轉(zhuǎn)換電路。其中信號檢測單元采用MQ-2型煙霧傳感器進(jìn)行周圍環(huán)境原物質(zhì)濃度的檢測，檢測裝置產(chǎn)生的電壓信號會被模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0832構(gòu)成的調(diào)節(jié)電路調(diào)制成在一定電壓范圍內(nèi)的電壓信號，這些電壓信通過單片機(jī)輸入端口的比較器被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并且調(diào)節(jié)電路還會產(chǎn)生模擬信號的濾波。其中系統(tǒng)的DSB18B20傳感器的單總線和單片機(jī)相連，將采集到的環(huán)境溫度信息通過LCD液晶顯示屏顯示。因此最終液晶屏上會對周圍環(huán)境的煙霧濃度，溫度等信息進(jìn)行顯示。報警單元采用LED燈和蜂鳴器進(jìn)行報警，其中LED燈可以對煙霧和溫度進(jìn)行分別報警，當(dāng)任意一個條件達(dá)到設(shè)定值時，蜂鳴器都會進(jìn)行報警。圖2-1系統(tǒng)整體框架圖2.2主控芯片方案選擇方案一：將DSP作為主控處理器。DSP具有穩(wěn)定性好、高性能、接口和集成度高等優(yōu)點(diǎn)，提供特殊的DSP指令，可以用來快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號處理算法。但是由于DSP需要模數(shù)轉(zhuǎn)換，受采樣頻率的限制，處理頻率范圍有限；數(shù)字系統(tǒng)由耗電的有源器件構(gòu)成，沒有無源設(shè)備可靠。方案二：單片機(jī)作為中央處理器，能夠處理接收到的輸入信號，同時具有低損耗，低電壓，低成本等特點(diǎn)，因此受到了嵌入式設(shè)備的廣泛歡迎。單片機(jī)本身可以實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的運(yùn)算，同時支持多種編程環(huán)境和編程語言，為研究者的開發(fā)過程提供了大量的便利。有可以用于計時的計時器和計數(shù)的計數(shù)器，它具有低功耗，小尺寸，計數(shù)成熟和低成本的優(yōu)點(diǎn)，苑香平也提出了使用STC12C5單片機(jī)方案。綜上DSP硬件電路相對復(fù)雜且昂貴，單片機(jī)ST89C52具有性能強(qiáng)、工作電壓低、存儲空間大、讀寫數(shù)據(jù)方便等優(yōu)點(diǎn)，同時存儲數(shù)據(jù)穩(wěn)定不易丟失，功能強(qiáng)大，可提供許多較為復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。因此通過綜合考慮，本次研究采用方案二即STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的中央處理器。2.3顯示電路的選擇方案一：使用LED數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管具有價格低、顯示亮度高等優(yōu)點(diǎn)，能夠顯示多種不同的信息，如數(shù)字、文字等，但內(nèi)容的正常顯示需要借助驅(qū)動電路驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)容顯示的效果，這一元器件的引入會使電路更加復(fù)雜化，同時會影響到與其它器件的連接和數(shù)據(jù)通信，給整個系統(tǒng)帶來更多的不便。方案二：通過LCD1602液晶顯示屏顯示。LCD液晶顯示屏顯示內(nèi)容豐富，可顯示數(shù)據(jù)、字符和圖案等，給人的感覺更直觀、清晰，易于對比和分析數(shù)據(jù)。本次設(shè)計開發(fā)的火災(zāi)報警系統(tǒng)中，一塊LCD顯示屏就可以將采集到的數(shù)據(jù)信息全部顯示，因此本設(shè)計選用LCD1602液晶顯示屏為數(shù)據(jù)顯示模塊。系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1STC89C52單片機(jī)3.1.1STC89C52單片機(jī)概述(1)概述STC89C52單片機(jī)具有8kB可反復(fù)擦寫的FlashROM以及512字節(jié)的RAM存儲空間，它本身只需采用3.3V電壓進(jìn)行驅(qū)動，同時可以進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算邏輯和數(shù)字計算，同時單片機(jī)與51指令相兼容，處理器為8位通用型，因此可以通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的控制過程。(2)STC89C52單片機(jī)的引腳功能STC89C52單片機(jī)具有40個引腳，其相關(guān)設(shè)置如圖3-1所示。圖3-1STC89C52引腳圖3.1.1最小系統(tǒng)電路如圖3-2所示為單片機(jī)的最小系統(tǒng)，由晶振電路、復(fù)位電路和電源電路三部分組成。XTAL1和XTAL2引腳以及電容、晶振共同構(gòu)成單片機(jī)的晶振電路，其主要作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號，單片機(jī)內(nèi)部所有的工作都是以這個時鐘信號為步調(diào)基準(zhǔn)來進(jìn)行工作的。系統(tǒng)的固定頻率隨著晶振值的大小成線性變化，因此需要根據(jù)單片機(jī)不同功能單元的需求頻率進(jìn)行晶振電路的參數(shù)設(shè)計。復(fù)位電路主要是用于在系統(tǒng)產(chǎn)生故障時或完成工作后對系統(tǒng)進(jìn)行重置。也可以使死機(jī)狀態(tài)下的單片機(jī)重新啟動，因此非常重要。復(fù)位引腳接單片機(jī)的第九引腳即RST，是復(fù)位信號的輸入端口，電平高時觸發(fā)。在時鐘振蕩器穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)下，復(fù)位引腳的電平若由低上升到高時并且維持兩個機(jī)器周期，系統(tǒng)則進(jìn)行一次復(fù)位操作。一般開發(fā)人員在系統(tǒng)開始工作時，都會按下復(fù)位鍵，使單片機(jī)處于初始化的狀態(tài)，保證系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運(yùn)行。電源電路主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的電壓供電，本系統(tǒng)使用5V直流電源保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。圖3-2單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2煙霧、溫度檢測電路3.2.1煙霧檢測模塊的簡介煙霧傳感器主要是通過檢測裝置中的化學(xué)材料將周圍環(huán)境的氣體信號轉(zhuǎn)換為電壓或者電流信號。電壓或電流信號這些模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)通過得到的數(shù)字信號進(jìn)行環(huán)境信息的判斷以及報警信號的輸出。傳感器的靈敏度以及穩(wěn)定性，直接決定了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和工作性能。半導(dǎo)體煙霧傳感器能夠更加及時的檢測環(huán)境中產(chǎn)生的煙霧信號，同時不會受到周圍磁場電場的干擾，并且具有很快的響應(yīng)速度。所以本次設(shè)計的報警系統(tǒng)的主控裝置為MQ-2煙霧傳感器，其具有格外的高靈敏性、低損耗的優(yōu)點(diǎn)，因此被作為此次設(shè)計的應(yīng)用型號。3.2.2煙霧檢測模塊的電路設(shè)計下圖3-3為系統(tǒng)煙霧檢測模塊電路，煙霧傳感器檢測環(huán)境的煙霧濃度為模擬信號，需由ADC0832轉(zhuǎn)換芯片將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量發(fā)送給主控芯片處理。ADC0832芯片設(shè)計生產(chǎn)廠商為美國半導(dǎo)體公司，具備經(jīng)濟(jì)實(shí)用、結(jié)構(gòu)簡單、低功耗等諸多優(yōu)點(diǎn)，在便攜式智能儀器領(lǐng)域得到了大規(guī)模的應(yīng)用，并利用STC89C52單片機(jī)C編程語言對系統(tǒng)軟件的功能設(shè)計，該煙霧傳感器具有高靈敏度、采集精確等優(yōu)點(diǎn)，在編寫程序時設(shè)定煙霧濃度的初始值。該轉(zhuǎn)換芯片最高支持256位分辨率，能夠很好的滿足絕大多數(shù)情況下的模擬量轉(zhuǎn)化需求，并且兼具雙數(shù)據(jù)輸出功能，可對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，有效的確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換效率及工作穩(wěn)定性也都遠(yuǎn)超同類芯片。再加上獨(dú)立芯片的使用極大降低了多設(shè)備連接和處理器控制難度，數(shù)據(jù)輸入的模式也為通道選擇提供了便利。圖3-3煙霧檢測模塊電路圖3.2.3溫度檢測模塊的電路設(shè)計DS18B20是全球首款支持“一線總線”功能的溫度傳感器。自面世之后基于其微型化、性能強(qiáng)、低功耗及較強(qiáng)的實(shí)用性在各大設(shè)備傳感器領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。它的溫度測量范圍可至-55-125℃，在極端條件下仍能保持0.5℃的測量誤差。能夠直接將溫度信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并傳遞給處理器，和傳統(tǒng)熱電偶傳感器相比測溫精度具備明顯優(yōu)勢。下圖3-4即為其實(shí)物圖。圖3-4DS18B20實(shí)物圖DS18B20溫度傳感器特性如下：（1）Wire總線接口只需一個通信管腳即可滿足通信功能（2）所有設(shè)備內(nèi)部ROM均燒蝕單獨(dú)的64位序列號作為區(qū)分（3）供電電壓寬度3.0V-5.5V（4）系統(tǒng)溫度檢測：-55℃-+125℃（-67℉至+257℉）（5）-10℃-85℃的極端溫度條件下精度仍能保持±0.5℃（6）自定義溫度采集精度(9-Bits-12-Bits)DS18B20的模塊電路圖如圖3-5所示，其引腳共有三根，分別為：（1）VCC（供電端）（2）DAT（數(shù)據(jù)輸出端）（3）GND（接地端）圖3-5DS18B20模塊連接圖3.3按鍵設(shè)置電路按鍵是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的重要設(shè)備。單純進(jìn)行鍵盤掃描獲取掃描時的鍵盤狀態(tài)是很難滿足系統(tǒng)需求的。特別是在誤操作及系統(tǒng)失控方面。矩陣鍵盤無論是軟件還是硬件設(shè)計上都要比獨(dú)立鍵盤復(fù)雜，但其能實(shí)現(xiàn)的功能也多，對端口資源占用也小，而人執(zhí)行按鍵動作的時間則遠(yuǎn)超該時間。因此單片機(jī)系統(tǒng)會在檢測到按鍵脈沖后延時一定時間再次檢測該電平是否處于保持狀態(tài)，以此來區(qū)分是“毛刺”還是人為按鍵動作。若延時檢測到電平保持則為按鍵動作執(zhí)行，反之則不是。本設(shè)計通過按鍵實(shí)現(xiàn)報警系統(tǒng)閾值的增大、減小和復(fù)位等功能。圖3-6為按鍵電路原理圖：圖3-6按鍵電路原理圖3.4報警電路本設(shè)計實(shí)現(xiàn)報警功能。當(dāng)溫度傳感器采集到的溫度和煙霧傳感器采集到的煙霧濃度信號經(jīng)過單片機(jī)計算后判斷是否達(dá)到報警器設(shè)置的閾值，超過閾值則進(jìn)行聲光報警。蜂鳴器是基于其高效穩(wěn)定的性能和結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的特性，在計算機(jī)、定時器、報警器等多個機(jī)電設(shè)備領(lǐng)域得到了大規(guī)模的應(yīng)用，在其中承擔(dān)重要的發(fā)聲功能。圖3-7為報警電路原理圖。系統(tǒng)單片機(jī)I/O口的輸出電流達(dá)不到蜂鳴器工作的電流值，因此借助三極管開關(guān)管功能實(shí)現(xiàn)蜂鳴器發(fā)音功能的控制。綜合考慮性能、參數(shù)、成本等多方面因素，本文選定PNP型S8850三極管。本設(shè)計選用內(nèi)置震蕩電路的有源蜂鳴器，通過單片機(jī)輸出的電平高低驅(qū)動蜂鳴器正常工作。發(fā)光二極管主要成分包含鎵（GA）、砷（as）、磷（P）以及氮（n）等多種化合物。其原理是帶電粒子和空穴結(jié)合是發(fā)出可見光，廣泛應(yīng)用于電路和儀表領(lǐng)域做指示燈或組成文字、字符或圖案顯示，即LED。圖3-7系統(tǒng)報警電路3.5LCD1602液晶顯示電路本設(shè)計通過LCD1602液晶顯示屏顯示當(dāng)前環(huán)境的溫度和煙霧濃度值，電路原理圖如3-8所示。LCD1602顯示的內(nèi)容區(qū)域?yàn)閮尚?，工作電壓不能小?.5V，電源的引腳1和2及背光源引腳15和16分別對應(yīng)接正極與負(fù)極，保證顯示屏可以正常工作，顯示內(nèi)容。第三引腳為液晶偏壓信號，一般外接一個下拉電阻分壓來調(diào)整屏幕顯示的清晰度。4、5、6引腳很重要，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)命令的選擇和讀寫功能。第7引腳至第14引腳均為讀寫數(shù)據(jù)和命令的引腳。通過顯示屏可以更直觀、清晰地看到系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)信息。圖3-8液晶顯示電路原理圖3.6藍(lán)牙模塊電路通過藍(lán)牙模塊透傳原理實(shí)現(xiàn)手機(jī)端和報警系統(tǒng)的通信，手機(jī)APP打開藍(lán)牙并搜索周圍的藍(lán)牙設(shè)備，連接系統(tǒng)的藍(lán)牙后APP主界面顯示當(dāng)前的溫度值和煙霧濃度值，同時顯示系統(tǒng)初始化時的溫度閾值和煙霧濃度閾值。APP端可以是實(shí)現(xiàn)報警閾值的設(shè)置功能，設(shè)置數(shù)值后APP發(fā)送選項(xiàng)將信息傳遞給系統(tǒng)的藍(lán)牙模塊，藍(lán)牙模塊接收信息后將其傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)存儲成功后產(chǎn)生的反饋信號由藍(lán)牙模塊發(fā)送給APP,APP接收到信號后，系統(tǒng)溫度閾值和煙霧濃度閾值就會在APP界面隨之更新，圖3-9為藍(lán)牙模塊原理圖。圖3-9藍(lán)牙模塊原理圖3.7水泵噴水電路其電路原理圖如圖3-10所示。場效應(yīng)管的G極對接單片機(jī)的引腳，場效應(yīng)管的S極接地，D極接風(fēng)扇電路，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制場效應(yīng)管的功能，場效應(yīng)管控制噴水水泵，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對水泵噴水功能的控制。當(dāng)環(huán)境檢測數(shù)據(jù)超標(biāo)之后，系統(tǒng)會啟動水泵噴水電路，進(jìn)行噴水滅火。圖3-10水泵噴水電路原理圖3.8硬件部分整體設(shè)計最后將各模塊進(jìn)行整合，完成整體的設(shè)計，如圖3-11。圖3-11硬件部分整體設(shè)計原理圖系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)總體流程圖圖4-1為系統(tǒng)主程序流程圖。系統(tǒng)開始工作后，首先對顯示內(nèi)容和報警值初始化設(shè)置，將整個系統(tǒng)置于原點(diǎn)。之后則開始循環(huán)檢測處理，將傳感器檢測到的煙霧濃度和溫度值依次顯示到LCD1602液晶上，并對數(shù)值進(jìn)行綜合判定，對比報警值進(jìn)行判斷，若超過報警值則開始聲光報警，然后檢測設(shè)置按鍵是否被激活，是則重新調(diào)整報警值，否則歸零繼續(xù)重復(fù)檢測、判斷、報警。圖4-1系統(tǒng)總體流程圖4.2各模塊程序設(shè)計4.2.1模數(shù)轉(zhuǎn)換程序設(shè)計系統(tǒng)上電開始工作，主控芯片STC89C52發(fā)送起始信號到ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，由于模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片為雙通道轉(zhuǎn)換，通過DI數(shù)據(jù)輸入端及進(jìn)行通道轉(zhuǎn)換，需再發(fā)送一個信號選擇要使用的通道即工作模式，接下來就是數(shù)據(jù)的讀取，通過兩次讀取數(shù)據(jù)以便更好、準(zhǔn)確的對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，減少傳輸?shù)腻e誤，最終返回讀取的結(jié)果。圖4-2模數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖4.2.2按鍵掃描程序設(shè)計按鍵掃描程序主要實(shí)現(xiàn)的功能為：通過按鍵設(shè)置溫度、煙霧值報警的閾值。程序通過輪詢檢測IO口引腳的電平變化，來判斷按鍵是否觸發(fā)。圖4-3位按鍵掃描程序流程圖。圖4-3模數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖4.2.3控制部分程序設(shè)計圖4-4為控制部分程序流程圖，控制部分程序主要實(shí)現(xiàn)的功能為：（1）當(dāng)煙霧值、溫度值達(dá)到一定閾值后，水泵噴水。（2）當(dāng)煙霧值、溫度值達(dá)到一定閾值后，報警電路工作，發(fā)出警報聲。圖4-4控制部分程序流程圖4.2.4藍(lán)牙部分程序設(shè)計圖4-5是藍(lán)牙部分程序設(shè)計流程圖，藍(lán)牙部分主要實(shí)現(xiàn)的功能主要是：（1）實(shí)現(xiàn)通過手機(jī)APP設(shè)置溫度、煙霧值閾值。（2）實(shí)時顯示系統(tǒng)的溫度、煙霧值。圖4-5藍(lán)牙部分程序流程圖4.3手機(jī)端APP設(shè)計對于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，有使用RTL8188無線模塊構(gòu)建WIFI網(wǎng)絡(luò)以及基于ENC28j60的網(wǎng)絡(luò)通信，相比之下，目前藍(lán)牙無線傳輸距離可達(dá)幾米至幾百米不等，完全滿足許多場景的連接和通信要求，本系統(tǒng)選用藍(lán)牙傳輸數(shù)據(jù)，手機(jī)端需要實(shí)現(xiàn)如下幾個功能：（1）手機(jī)藍(lán)牙的開關(guān)和設(shè)備的連接；（2）溫度、煙霧濃度的設(shè)定；（3）溫度、煙霧濃度值的實(shí)時顯示；（4）溫度、煙霧濃度超過設(shè)定值時顯示提示語；（5）發(fā)送設(shè)置的閾值。設(shè)計頁面如圖4-6。圖4-6手機(jī)端APP界面設(shè)計實(shí)物制作與系統(tǒng)調(diào)試5.1實(shí)物演示本設(shè)計以STC89C52單片機(jī)為主控芯片，LCD液晶顯示屏顯示當(dāng)前周圍環(huán)境的溫度和煙霧濃度值。通過手機(jī)APP連接報警系統(tǒng)的藍(lán)牙，APP掃描顯示設(shè)備的MAC地址，APP端接收主控芯片傳輸?shù)臒熿F值和溫度，當(dāng)系統(tǒng)檢測到周圍環(huán)境溫度或煙霧濃度超過閾值時，蜂鳴器報警和LED警示燈開啟，APP端也有報警提示信息，同時水泵噴水滅火。手機(jī)APP可以設(shè)置系統(tǒng)的報警閾值實(shí)時檢測溫度和煙霧值，也可以通過系統(tǒng)的按鍵設(shè)置溫度和煙霧值的大小，實(shí)物如圖5-1，圖5-2所示。圖5-1火災(zāi)報警系統(tǒng)圖5-2APP顯示5.2功能測試本設(shè)計系統(tǒng)主要包含電源模塊、煙霧檢測模塊、溫度檢測模塊、水泵驅(qū)動模塊、液晶顯示模塊、按鍵模塊和報警模塊，并依次對各個模塊的功能進(jìn)行詳細(xì)測試，最后對整個火災(zāi)報警系統(tǒng)集成，測試項(xiàng)和測試結(jié)果如表5-3。5-3系統(tǒng)功能測試表測試方面測試單元測試主要方面結(jié)果硬件部分電源部分1.能否支持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行可以其他電路1.能否滿足各模塊的工作電流可以單片機(jī)程序部分傳感器值的讀取精確到小數(shù)點(diǎn)后一位1.能否實(shí)現(xiàn)溫度值實(shí)時讀取

2.能否實(shí)現(xiàn)煙霧值實(shí)時讀取可以結(jié)果反饋1.LCD模塊能否進(jìn)行結(jié)果反饋可以藍(lán)牙發(fā)送1.能否對溫度、煙霧值進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送可以報警模塊1.當(dāng)溫度、煙霧值到達(dá)閾值能否觸發(fā)報警可以水泵驅(qū)動模塊1.當(dāng)溫度、煙霧值到達(dá)閾值能否觸發(fā)水泵工作可以按鍵模塊1.能否通過按鍵設(shè)置溫濕度的閾值可以APP顯示部分顯示部分1.APP界面能否實(shí)時顯示溫度、煙霧值2.APP界面內(nèi)否顯示報警提示信息可以設(shè)置部分1.能否通過手機(jī)端設(shè)置溫濕度的閾值可以總結(jié)與展望本次畢設(shè)的課題是一個成熟度很高的課題,整體設(shè)計開發(fā)流程十分完善,能夠讓我自最開始的設(shè)計論證,到編程、制板,再到最后的調(diào)試驗(yàn)收全過程參與進(jìn)行,這種系統(tǒng)性的開發(fā)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)是非常難得的,對我的提升也是全方位的。下面對本課題實(shí)現(xiàn)功能進(jìn)行總結(jié)：步入新世紀(jì)以來,建筑、生產(chǎn)等諸多行業(yè)的飛速發(fā)展和社會的不斷進(jìn)步,各行各業(yè)都認(rèn)識到了預(yù)防火災(zāi)的重要性,并隨之誕生了一系列的設(shè)計和產(chǎn)品。但這些產(chǎn)品大多集中于公共場合和大型建筑物的防火報警,在私人場合和家庭防火方面有所欠缺。因此針對該類場合研發(fā)并制造一種結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用性強(qiáng)、成本較低的煙霧報警裝置,能夠很好的填補(bǔ)市場空白需求。本設(shè)計主要實(shí)現(xiàn)了以下功能：（1）可以實(shí)時檢測和收集環(huán)境內(nèi)的溫度和煙霧濃度（2）系統(tǒng)檢測到環(huán)境的溫度和煙霧濃度超出設(shè)定值值時蜂鳴器報警，LED燈點(diǎn)亮，觸發(fā)水泵工作進(jìn)行滅火。（3）接收到的煙霧濃度值、溫度值通過藍(lán)牙傳輸?shù)绞謾C(jī)APP上實(shí)時顯示（4）可以通過按鍵、手機(jī)APP設(shè)置煙霧濃度、溫度的閾值。本系統(tǒng)的設(shè)計滿足了用戶的需求，達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)，但由于自身能力與時間的限制，還有一些需要加強(qiáng)的部分：（1）未完全將STC89C52的核心板資源進(jìn)行有效利用，未來將增加多個擴(kuò)展口，方便外部傳感器的并入，如增設(shè)增設(shè)多個溫度、煙霧傳感器，提高監(jiān)測范圍。（2）系統(tǒng)的靈活性還有待提高，為了適應(yīng)未來萬物互聯(lián)的趨勢，它應(yīng)將手機(jī)、電腦等終端融入進(jìn)來，不局限于手機(jī)端的控制，如郭金坤使用的監(jiān)控報警終端就具有微信小程序、手機(jī)撥號、燈光閃爍燈多樣的報警手段，亦或申利民等提出的加入GSM模塊實(shí)現(xiàn)短信報警。（3）完善后臺數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)，使溫度、煙霧數(shù)據(jù)更易于管理、更安全。（4）對于不同應(yīng)用場景需要進(jìn)行更細(xì)致的設(shè)計，如郭建花文中設(shè)計的高鐵動車組煙火報警系統(tǒng)。在今后的工作中，將在以下幾個方面展開：（1）繼續(xù)完善系統(tǒng)的功能，并進(jìn)一步提高性能；（2）加入WiFi、定位技術(shù)，使監(jiān)測范圍更大，監(jiān)測起火點(diǎn)的更準(zhǔn)。（3）在數(shù)據(jù)的傳輸過程中采用一定的加密方式，保證數(shù)據(jù)的安全性。（4）完善管理系統(tǒng)以滿足數(shù)據(jù)二次利用的需要。（5）根據(jù)不同應(yīng)用場景進(jìn)行個性化設(shè)計。參考文獻(xiàn)[1]李忠望.一種智能火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計方案[J].安防科技，2008，(02):48-49.[2]QiuSong,AllanRobert,NilavalanRajagopal,IveyJeff,ButterfieldSteven,LiMaozhen.Performanceanalysisofafail-safewirelesscommunicationarchitectureforIoTbasedfirealarmcontrolpanels[J].SNAppliedSciences,2021,3(3).[3]BaiXutao,LuHairong.ResearchonFireAlarmMonitoringSystemBasedonComputer[J].JournalofPhysics:ConferenceSeries,2021,1744(2).[4]基于Zigbee實(shí)現(xiàn)家庭火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計[J].尹軍,蒙建波,杜彬賢.重慶大學(xué)學(xué)報.2012(S1)[5]基于ZigBee的家庭火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計[D].尉志武.太原理工大學(xué)2012.[6]苑香平,李紹銘.基于單片機(jī)的家庭火災(zāi)監(jiān)控報警系統(tǒng)設(shè)計[J].消防科學(xué)與技術(shù),2020,39(11):1532-1535.[7]基于物聯(lián)網(wǎng)的家庭火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[D].方朝陽.重慶大學(xué)2013.[8]家庭火災(zāi)探測及報警系統(tǒng)設(shè)計與研究[J].楊斌,侯躍新,肖丹,李鋼.自動化技術(shù)與應(yīng)用.2017(12).[9]基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能火災(zāi)探測方法研究[J].鄧?yán)砦?劉曉軍.消防科學(xué)與技術(shù).2019(04).[10]基于樹莓派與計算機(jī)視覺的家庭火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計與研究[J].汪樂章,林嫻,唐伊文,張國平.電子測量技術(shù).2019(08).[11]一種51單片機(jī)分時控制片外設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方法[J].苑香平,唐得志,楊英南.江蘇理工學(xué)院學(xué)報.2018(02).[12]遠(yuǎn)程智能火災(zāi)監(jiān)控報警及控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D].張云柯.西安建筑科技大學(xué)2018.[13]岳曉斐.基于智能火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)與軟件工程,2020(22):85-86.[14]郭建花.高速動車組智能煙火報警系統(tǒng)[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊,2020,28(16):30.[15]陳英.基于單片機(jī)的智能居家火災(zāi)報警系統(tǒng)[J].集成電路應(yīng)用,2020,37(10):94-95.[16]郭金坤,裴東興.家庭火災(zāi)檢測報警系統(tǒng)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2014,(11):122.[17]申利民，劉冬香.基于GSM智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].傳感器世界，2011，17(1)：32-36.[18]張鯤，戴聲佩.基于熱帶農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)檢測實(shí)驗(yàn)的電子鼻技術(shù)研究[J].軟件，2013，34(2):88-89.

附錄一系統(tǒng)原理圖附錄二系統(tǒng)主要源程序sbitLED=P1^4;//ledsbitshe=P1^0;sbitjia=P1^1;sbitjan=P1^2;sbitque=P1^3;sbitout=P2^7;//電機(jī)/***********串口初始化*************/voidUartInit(void) //9600bps@11.0592MHz12t{ PCON&=0x7F; //波特率不倍速 SCON=0x50;//8位數(shù)據(jù),可變波特率 AUXR|=0x40;//定時器1時鐘為Fosc,即1T AUXR&=0xFE;//串口1選擇定時器1為波特率選擇器 TMOD&=0x00;//清除定時器1模式位 TMOD|=0x25;//設(shè)置定時器1為8位自動重裝方式 TL1=0xD9;//設(shè)定定時器初值 TH1=0xD9;//設(shè)定定時器重裝值 ET1=0;//設(shè)置定時器1中斷 TR1=1;//啟動定時器1 ES=1;//EnableUARTinterruptEA=1;//Openmasterinterruptswitch}/***********檢測LCD控制器空閑子程序*************/voidLCD_wait_idle(){ucharaa;ucharidle;P0=0xff;LCD_RS=0;LCD_RW=1;LCD_E=1;_nop_();_nop_();_nop_(); _nop_();_nop_();while(1){idle=P0;idle&=0x80;if(idle==0)break;_nop_();_nop_();_nop_(); _nop_();_nop_(); aa++; if(aa==255)break; }LCD_E=0;}/***********************寫命令**************************/voidwrite_com(ucharcom){ //while(LCD_wait_idle()); LCD_wait_idle(); //LCD_WRITE_UNCHECK_CMD(write_data); LCD_RS=0; LCD_RW=0; P0=com; delay100us(); LCD_E=1; delay100us(); LCD_E=0;}/***********************寫數(shù)據(jù)**************************/voidwrite_data(uchardate){ //while(LCD_wait_idle()); LCD_wait_idle(); LCD_RS=1; LCD_RW=0; P0=date; delay100us(); LCD_E=1; delay100us(); LCD_E=0;}voidredwen(){ uchara,b; a=tempread(); b=tempread(); temp=b; temp<<=8; temp=temp|a; if(temp>=0xf800){f_temp=(~temp+1)*0.0625;//判斷前五位為1temp=f_temp*10+0.5;y=1;}//顯示負(fù)數(shù) else{y=0; f_temp=temp*0.0625;//分辨率12位 temp=f_temp*10+0.5;} //f_temp=f_temp+0.005;//returntemp; if(temp>=999){temp=999;};//帶小數(shù)最大999if(y==1){ if(temp>=240){temp=240;};//最小-24} // temp=temp/10;}voidmain(){P1M1=0x00; //P1.0設(shè)為高阻輸入P1M0=0x00; //P4M1=0x00; //P1.0設(shè)為高阻輸入P4M0=0x00; is=0;out=0;a=0;i=0;yan=0;yans=0;temps=0;temp=0;uu1=0;nnn=0;bb=0;beep=0;LED=1; h=0;hh=1; InitADC();//ADC初始化 UartInit();//串口初始化 init();//LCD初始化qp();//LCD顯示 statwen();//開始轉(zhuǎn)換delay_xms(100); for(i=0;i<30;i++){is=0; redwen();//讀取溫度、煙霧濃度 delay1ms(10); statwen();//開始轉(zhuǎn)換需要750MS };xianshi5();xianshi6(); yans=20; temps=50; /*輪詢檢測傳感器值*/ while(1){delay_xms(100);if(she==0){delay_xms(200);if(she==0){h=1;}};if(que==0){delay_xms(200);if(que==0){hh++;if(hh>=3){