基于單片機的智能火災報警系統(tǒng)畢業(yè)論文

摘

要科學技術的飛速發(fā)展與進步給人們的生活帶來了前所未有的便利，如電力技術的迅猛發(fā)展與應用，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的威脅。所謂水火無情，為了避免火災以及減少火災造成的損失，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要求我們必須設計和完善火災自動報警系統(tǒng)，提高火災的預警與早期處理水平，將火災消滅在萌芽狀態(tài)，最大限度地減少社會財富的損失。基于此，本文從生活中的實際情況著手，設計了一種適用于多種公共場所的基于單片機的火災智能報警系統(tǒng)。該火災報警系統(tǒng)是以AT89C51單片機作為控制中心，接受、處理火災探測器輸出的煙霧濃度信號、溫度信號，并進行聲光報警。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的發(fā)生。當現(xiàn)場煙霧或者溫度發(fā)生異常，或者發(fā)生火災時，可實現(xiàn)聲光報警、煙霧濃度、溫度報警限設置、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，具有一定的實用價值。關鍵詞：AT89C51單片機，智能報警，傳感器，控制器

AbstractTherapiddevelopmentandprogressofscienceandtechnologyhasbroughtunprecedentedconveniencetopeople'slife,astherapiddevelopmentofelectrictechnologyandapplicationofcompositematerials,theconstantlyemergingofthenewenergy,theconstantimprovementofthedegreeofautomation,etc.makepeople'sfoodandclothinglivelineconditionsimprovedgreatly.However,itsnegativeeffectalsostandsout,someordinaryarticlesfordailyusesuchasliquefiedpetroleumgas(LPG),allkindsofelectronicproducts,flammabledecorativematerialsaroundus,buriedthehugehiddentroubleforthebeginningofthefire,peopleenjoyingtheconveniencefromtechnologyconstantlyunderthethreatofpotentialfire.So-calledwaterruthless,inordertoavoidfireandreducefirelosses,makepeople'slifemorepeaceful,theharshrealityandshockinglessonrequiresustodesignandimprovetheautomaticfirealarmsystemandimprovetheleveloffireearlywarningandhandling,whichwillmakeafireinthebud,tominimizethelossofwealthofsociety.Basedonthis,thistextsetaboutfromtheactualsituationinlife,wedesignakindofintelligentfiredetectionandalarmsystem

suitableforavarietyofpublicplacesofbasedonsinglechipmicrocomputer.ThefirealarmsystembasedonAT89C51asthecontrolcenter,acceptsandtreatsthesignalof

smokeconcentrationandtemperatureofthesmokefiredetector,

alarmingwithsoundandlight.Throughsendinginspectionsignaltothesiteinspection,itmonitorsthetemperatureandsmokeconcentration,andconstantlyfeedbackstoalarmcontroller,thecontrollerwillreceivethesignalcomparedwiththenormalsettingvalueofthememoryandjudgmentwhetherthereisafirehappening.Whenthesmoketemperatureanomalies,orthereisafire,itcanrealizesoundandlightalarm,thesettingofsmokeconcentrationandtemperaturealarmlimit,faultself-diagnosis,delayedalarm,etc.It'sakindofintelligentsmokesensor,whichhascertainpracticalvalue,withthesimplestructure,stableperformance,convenientusing,lowcosting,andsoon.Keywords:AT89C51singlechipmicrocomputer,Intelligentalarm,Sensor,Controller

目

錄1緒論1.1選題的背景及意義1.2國內(nèi)外發(fā)展狀況和現(xiàn)狀1.2.1火災報警系統(tǒng)發(fā)展歷程1.2.2國內(nèi)外火災報警系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀2火災報警系統(tǒng)及其整體方案設計2.1火災發(fā)生時的特點2.2火災報警系統(tǒng)功能及其類型2.3本系統(tǒng)的總體方案設計2.3.1本設計的研究范圍2.3.2系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)2.3.3系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)3系統(tǒng)的硬件選擇與設計3.1主要芯片的選擇3.1.1單片機的選擇3.1.2模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選擇3.2傳感器的選擇3.2.1火災探測器的分類3.2.2溫度探測器的選定3.2.3煙霧傳感器的選擇3.3各電路模塊的設計3.3.1單片機外圍接口電路3.3.2A/D轉(zhuǎn)換電路3.3.3煙霧信號調(diào)理電路3.3.4光報警電路3.3.5聲報警電路3.3.6報警器故障自診斷4火災報警系統(tǒng)的軟件設計4.1軟件開發(fā)環(huán)境4.2火災報警系統(tǒng)程序設計4.2.1主程序流程圖4.2.2主程序初始化流程圖4.2.3數(shù)據(jù)采集子程序4.2.4火災判斷與報警程序4.2.5濾波子程序5功能仿真驗證分析5.1關于仿真與編程軟件5.2Protues仿真原理圖6總結(jié)與展望6.1總結(jié)6.2展望致

謝參考文獻附

錄1緒論1.1選題的背景及意義在各種災害中，火災是最經(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，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害。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，如果說天災是人類共同面對的大敵，那么在尚不發(fā)達的發(fā)展中國家則是天災與人禍并重，火災隱患日益嚴重。殘酷的現(xiàn)實讓人們逐漸認識到監(jiān)控預警和消防工作的重要性。火災監(jiān)測預防工作已變得日益緊迫，尋找一種及時有效的預防火災產(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?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)能迅速監(jiān)測火情，可發(fā)現(xiàn)人們不易發(fā)覺的火災早期特征，可將火災帶來的生命財產(chǎn)損失降到最低限度。智能型火災報警系統(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)濟和城市建設的快速發(fā)展，城市高層、地下建筑以及大型綜合性建筑日益增多，火災隱患也大大增加，火災的數(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報警控制系統(tǒng)?；谏鐣徒?jīng)濟方面的需求，本課題旨在開發(fā)一個能夠?qū)ΡO(jiān)測點實時監(jiān)控、報警的智能火災報警系統(tǒng)。1.2國內(nèi)外發(fā)展狀況和現(xiàn)狀1.2.1火災報警系統(tǒng)發(fā)展歷程火災報警系統(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，由以前誤報率較高、安裝復雜和監(jiān)測范圍較窄變成現(xiàn)在測量較精準、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40年代至20世紀40年代，火災報警系統(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定的閡值，從而判斷是否有火災發(fā)生。這一階段，火災報警系統(tǒng)簡單，僅靠單一的溫度參量進行火災判斷。但是它易受環(huán)境中其他干擾源的影響，靈敏度低，響應速度慢，無法判斷陰燃火災，也無法滿足智能化火災報警系統(tǒng)的要求。第二階段，20世紀40年代末，瑞士物理學家EmstMeili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，隨后感煙探測器得到廣泛應用，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的基礎上發(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，沒有離子感煙探測器的放射性問題。在這一階段，火災報警系統(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80年代初期，總線型火災報警系統(tǒng)開始興起，在火災報警領域中邁出了一大步，并得到了較普遍的應用。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80年代中后期開始，隨著計算機技術、控制技術、集成電路技術、傳感器技術及智能技術的快速發(fā)展，火災自動報警系統(tǒng)步入智能化時代，智能化火災報警系統(tǒng)迅速發(fā)展起來，各種智能型的火災自動報警系統(tǒng)相繼出現(xiàn)。模擬量可尋址技術的應用使得火災報警系統(tǒng)的安全性、精準性和智能性有了很大提高，在火災自動報警系統(tǒng)發(fā)展史上具有里程碑的意義。1.2.2國內(nèi)外火災報警系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀隨著科學技術的發(fā)展，新的高科技成果不斷被應用到火災報警系統(tǒng)，特別是近十幾年的發(fā)展，先進的智能型火災報警系統(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用。這種系統(tǒng)的代表產(chǎn)品有如澳大利亞GO－DEXPTY.LTD公司生產(chǎn)的GO－DEX型空氣采樣式感煙火災智能報警系統(tǒng)，澳大利亞維信防火與保安有限公司（VisionFire&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)領域的領導者，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，已經(jīng)有超過20多萬臺VESDA的探測器被廣泛應用在電信行業(yè)在內(nèi)的各種復雜的應用場所，時刻為用戶進行著先進可靠的火災早期探測報警。目前，國內(nèi)一些企業(yè)也已經(jīng)瞄準早期智能報警系統(tǒng)的市場，開始研制一些早期智能報警系統(tǒng)的雛形產(chǎn)品。比如南京消防集團有限公司研制生產(chǎn)的超早期感煙火災智能報警系統(tǒng)：SH97300高靈敏度激光吸氣式感煙火災探測報警系統(tǒng)。其靈敏度高達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)被廣泛應用于重要場所火災報警，如各單位大樓的計算機房、資料室、圖書館等。但是由于國內(nèi)的火災報警系統(tǒng)較多的是進口產(chǎn)品或是靠引進技術，其系統(tǒng)的靈敏度、對環(huán)境變化的自適應能力、探測濃度范圍、以及節(jié)電設計方面還有待進一步研究提高，在應用到市場之前還有很多問題需要解決。毫無質(zhì)疑的是未來先進的火災早期智能報警系統(tǒng)在隨著科技水平的發(fā)展、市場推廣的深入和全民火災防范意識的不斷加強，會被越來越多的用戶所推崇，應用領域也會延伸至多種行業(yè)，火災系統(tǒng)也會應技術的創(chuàng)新而不斷發(fā)展更新。

2火災報警系統(tǒng)及其整體方案設計2.1火災發(fā)生時的特點火災是一種失去人為控制的由燃燒造成的災害，產(chǎn)生火災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氣體(如CO、H2等)的分子團、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的表面繼續(xù)放出可燃氣體，并形成擴散燃燒。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。其中的氣溶膠、煙霧、火焰和熱量都稱為火災參量，通過對這些參量的測定便可確定是否存在火災。根據(jù)火災發(fā)生時產(chǎn)生現(xiàn)象的不同，可以將火災分為慢速陰燃、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)火災的重要原因?？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，若探測器就應該從此階段開始進行探測，就可以火災損失控制在最小限度?；鹧嫒紵?，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，就可以比較及時地控制火災。起火過程曲線如圖2-1所示。圖2-1起火過程曲線2.2火災報警系統(tǒng)功能及其類型火災報警系統(tǒng)一般由火災探測器、區(qū)域報警器和集中報警器組成?；馂奶綔y器通過對火災發(fā)出的物理、化學現(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的房間號。集中報警是將接收到的信號以聲光形式表現(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，也可以控制有關的滅火系統(tǒng)或?qū)⒒馂男盘杺鬏斀o消防控制室。整體電路的框圖如圖2-2所示及其類型。串口通信圖2-2智能火災報警系統(tǒng)框圖火災報警系統(tǒng)，一般由火災探測器、聯(lián)動單元和控制器三部分組成。由火災探測器首先探測到火災的萌芽而后通過聯(lián)動單元傳輸至控制器分析其形勢從而實現(xiàn)是否報警?；馂膱缶到y(tǒng)除了具有預防報警之外，還有遙控檢測功能，它能夠根據(jù)總臺的監(jiān)測預防的要求而有所對其功能模塊進行遠程調(diào)節(jié)。根據(jù)火災報警系統(tǒng)中所使用的探測器種類的不同，火災報警系統(tǒng)可以分為以下四種：（1）感溫型火災報警系統(tǒng)根據(jù)探測溫度參數(shù)的不同，一般可以將感溫型火災報警系統(tǒng)分為定溫式、溫差式等幾種。（2）感煙型火災報警系統(tǒng)感煙型火災報警系統(tǒng)主要有激光感煙式、光電感煙式和離子感煙式等。（3）感光型火災報警系統(tǒng)感光型火災報警系統(tǒng)就是通過響應火災中產(chǎn)生的光特性，即擴散火焰的光強度和閃爍頻率，來觸發(fā)報警系統(tǒng)的。根據(jù)感應的敏感波長，可以將感光型火災報警系統(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）復合型火災報警系統(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，那么它就是復合型火災報警系統(tǒng)。目前復合型火災報警系統(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)的總體方案設計2.3.1本設計的研究范圍火災的發(fā)生場合各異，因而火災發(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、輪船等現(xiàn)代化的交通工具等場合，有些火災發(fā)生的比較緩慢，隨著濕度，溫度等的慢慢變化，導致易燃物品接近并達到著火點而產(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。對這一類火災如果提高警惕，及時發(fā)現(xiàn)，就能夠有效控制火災的發(fā)生。而對于有些發(fā)生較快的火災，通常只有幾秒十幾秒的時間火勢便達到無法控制的地步，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。對于這類火災我們只能從根本上采取措施杜絕一切可能產(chǎn)生火災的因素，否則后果不堪設想。本文主要研究的是一般場合下的火災火災的預警與應對，此類火災發(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。該火災報警系統(tǒng)是以AT89C51單片機作為控制中心，接受、處理火災探測器輸出的煙霧濃度信號、溫度信號，并進行聲光報警。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的發(fā)生。當現(xiàn)場煙霧或者溫度發(fā)生異常，或者發(fā)生火災時，報警系統(tǒng)會產(chǎn)生相應的報警信號。本文設計的用于小型防火單位的單片機火災報警系統(tǒng)具有以下特點:（1）能對室內(nèi)煙霧（CO2，CO）及溫度突變進行報警,具有聲、光雙重報警功能。（2）系統(tǒng)故障報警功能。當系統(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，盡可能避免火災的發(fā)生。（4）火災報警功能。一旦真出現(xiàn)火災(煙霧和溫度同時出現(xiàn)異常)時，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、操作維護方便、成本低廉等,具有廣闊的應用前景。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報警系統(tǒng)，必須包含以下幾個部分：系統(tǒng)控制模塊，火災探測模塊，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊以及報警模塊。本設計一單片機作為控制系統(tǒng)的核心，以傳感器作為其測溫裝置，來實現(xiàn)火災報警系統(tǒng)的設計。該設計可以對室內(nèi)外溫度以及煙霧實時采集可檢測，當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。單片機對該數(shù)字信號進行濾波處理，并對處理后的數(shù)據(jù)進行分析，是否大于或者等于某個預設值，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)控制方案設計報警系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊、單片機控制模塊、聲光報警模塊組成。圖2-3為火災報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2-3火災報警系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖火災報警系統(tǒng)主要實現(xiàn)對火災現(xiàn)場的測試工作，從而啟動火災報警系統(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行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；溫度采集程序顯示對現(xiàn)場的溫度進行采集；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，單片機判斷現(xiàn)場是否發(fā)生火災。報警程序設置報警的下限，當外界指標超出限制，將進行聲光報警。2.3.3系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)為了便于系統(tǒng)維護和功能擴充，采用了模塊化程序設計方法，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)場情況進行判斷，然后綜合多次判斷結(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各個端口輸入輸出的設置、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)的程序進行初始化，接下來執(zhí)行火災報警系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務，數(shù)據(jù)通信任務和查詢判斷任務。圖2-4程序流程圖

3系統(tǒng)的硬件選擇與設計3.1主要芯片的選擇3.1.1單片機的選擇（1）單片機的比較單片機是本方案的靈魂，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2764系列。用戶若想對寫入到EPROM中的程序進行修改，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應用的早，影響很大，已成為事實上的工業(yè)標準。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，如同一種單片機的多個版本一樣，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)核相同的單片機為“51系列單片機”。在眾多的51系列單片機中，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，在眾多的51系列單片機中，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，這種單片機對開發(fā)設備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。寫入單片機內(nèi)的程序還可以進行加密，這又很好地保護了你的勞動成果。而且AT89C51目前的售價比8031還低，市場供應也很充足。單對AT89C51來說，在實際電路中可以直接互換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擴展芯片、鎖存器及片外RAM等等，使整個設計顯得簡單明了。單片機是報警系統(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行處理，控制后續(xù)電路的相應工作；同時，查詢是否有鍵按下的命令。在單片機實現(xiàn)的功能中，將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號做數(shù)字濾波，再進行線性化處理，這一過程的軟件實現(xiàn)，需要單片機有較快的運算速度，使儀表監(jiān)測人員能夠觀測到實時的煙霧濃度，并進行相應處理。同時，在能夠滿足報警器設計的計算速度及接口數(shù)的要求的同類型單片機中，要考慮選擇價格低廉且體積輕巧的機型，在保證了報警器的精確性、可靠性及抗干擾性的基礎上，能夠不提高成本，縮小體積。AT89C51單片機應用普遍，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）關于AT89C51本設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。AT89C51是一個低功耗高性能單片機，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，可靈活應用于各種控制領域。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，特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。圖3-1AT89C51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：1轉(zhuǎn)換速率sps：1秒內(nèi)轉(zhuǎn)換多少次，有200Ksps的，1Msps的等；2分辨率bit：一次轉(zhuǎn)換的帶寬，比如12bit，16bit，8bit等；3輸入信號范圍：可轉(zhuǎn)換的最大信號和最小信號范圍；4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；5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；6封裝：是DIP直插的，還是SO貼片的，還是其他封裝的等；7參考源：參考源是單一參考源，還是多參考源，參考電壓使多少等；8輸入通道：是單通道轉(zhuǎn)換，還是多通道轉(zhuǎn)換等；9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。而就其結(jié)構(gòu)而言，有單一的A/D轉(zhuǎn)換器，有內(nèi)含多路開關的A/D轉(zhuǎn)換器。美國AnalogDevice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，應用非常方便。綜合以上各種條件和因素，也根據(jù)本設計的需要，我選擇的A/D轉(zhuǎn)換器是ADC0809。（2）關于ADC0809ADC0809是美國國家半導體公司生產(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，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：1.8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。2.具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。3-2ADC0809芯片的引腳圖3.轉(zhuǎn)換時間為100μs(時鐘為640kHz時)，130μs（時鐘為500kHz時）。4.單個+5V電源供電。5.模擬輸入電壓范圍0～+5V，不需零點和滿刻度校準。6.工作溫度范圍為-40～+85攝氏度。7.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、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型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。IN0～IN7：8路模擬量輸入端。D0～D7：8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）使其啟動（脈沖上升沿使0809復位，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位。下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。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)應及時傳送給單片機進行處理。數(shù)據(jù)傳送的關鍵問題是如何確認A/D轉(zhuǎn)換的完成，因為只有確認完成后，才能進行傳送。為此可采用下述三種方式。1.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指標是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時間為128μs，相當于6MHz的MCS-51單片機共64個機器周期。可據(jù)此設計一個延時子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用此子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進行數(shù)據(jù)傳送。2.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)，即可確認轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進行數(shù)據(jù)傳送。3.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，供單片機接受。3.2傳感器的選擇3.2.1火災探測器的分類火災探測器是火災報警系統(tǒng)的現(xiàn)場探測部件，它的好壞直接關系到整個系統(tǒng)是否正常運行，它是整個系統(tǒng)最為重要的部件，是識別火災是否發(fā)生的專門儀器。在發(fā)生火災時，探測器通過把火災發(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，準確性。其能夠?qū)崟r跟隨各種非電量參數(shù)的變化而變化?；馂奶綔y器根據(jù)火災發(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)常用到的火災探測器主要是感煙型、感溫型、感光型、可燃氣體型、復合型五大類。（1）感煙型火災探測器。感煙型火災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，并做出響應。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）感溫型火災探測器。在火災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)所作出響應的探測器就是感溫型火災探測器。根據(jù)測量依據(jù)的不同，可以把感溫型火災探測器分為定溫型、差溫型和差定溫型三種類型。（3）感光型火災探測器?；馂娜紵龝r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，感光型火災探測器可以分為兩大種：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）可燃氣體火災探測器。在火災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)生多種可燃氣體。可燃氣體火災探測器是對探測的單一或者多種可燃氣體濃度做出響應的探測器。（5）復合型火災探測器。復合型火災探測器即使能夠?qū)煞N或兩種以上的火災參數(shù)做出響應的探測器。現(xiàn)在市面上常用地復合型火災探測器主要有有煙溫復合型探測器，煙溫氣三復合型探測器，光電、離子、感溫三復型合探測器等。本文僅探討現(xiàn)場溫度與煙霧這兩項與火災的發(fā)生相關的指標的檢測，其他與火災相關的因素本文未予探討。3.2.2溫度探測器的選定（1）本設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。1.定溫式探測器。定溫式探測器是在規(guī)定時間內(nèi)，火災引起的溫度上升超過某個定值時啟動報警的火災探測器。它有線型和點型兩種結(jié)構(gòu)。其中線型是當局部環(huán)境溫度上升達到規(guī)定值時，可熔絕緣物熔化使兩導線短路，從而產(chǎn)生火災報警信號。2.差溫式探測器。差溫式探測器是在規(guī)定時間內(nèi)，火災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)廣泛的熱效應而動作的，點型差溫式探測器是根據(jù)局部的熱效應而動作的，主要感溫器件是空氣膜盒、熱敏半導體電阻元件等。3.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：ａ被測對象的溫度是否需記錄、報警和自動控制，是否需要遠距離測量和傳送。ｂ測溫范圍的大小和精度要求。ｃ測溫元件大小是否適當。ｄ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測溫要求。ｅ被測對象的環(huán)境條件對測溫元件是否有損害。ｆ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。（２）關于DS18B20DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應用于多種場合，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。1.DS18B20的主要特性：ａ適應電壓范圍更寬，電壓范圍：3.0～5.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線圖3-4DS18B20數(shù)字溫度傳感器引腳圖供電。ｂ2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。ｃDS18B20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。ｄDS18B20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)。ｅ溫范圍－55℃～+125℃，在-10～+85℃時精度為±0.5℃。ｆ可編程的分辨率為9～12位，對應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。ｇ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。ｈ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，具有極強的抗干擾糾錯能力。ｉ負壓特性：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。2.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和TL、配置寄存器。3.DS18B20引腳定義：ａDQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；ｂGND為電源地；ｃVDD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（１）煙霧傳感器的比較分析1.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先進，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，性能遠優(yōu)于氣敏電阻類的火災報警器。2.光電式煙霧傳感器光電煙霧報警器內(nèi)有一個光學迷宮，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，當煙塵進入光學迷宮時，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。兩種傳感器的比較:離子煙霧報警器對微小的煙霧粒子的感應要靈敏一些，對各種煙能均衡響應；而前向式光電煙霧報警器對稍大的煙霧粒子的感應較靈敏，對灰煙、黑煙響應差些。當發(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。3.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。它主要包括半導體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學氣敏傳感器等，其中用的最多的是半導體氣敏傳感器。它的應用主要有：一氧化碳氣體的檢測、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的信息轉(zhuǎn)換成電信號，根據(jù)這些電信號的強弱就可以獲得與待測氣體在環(huán)境中的存在情況有關的信息，從而可以進行檢測、監(jiān)控、報警；還可以通過接口電路與計算機組成自動檢測、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。氣敏式煙霧傳感器與離子式煙霧傳感器的比較：火災煙霧是由氣、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。當煙霧粒子進入電離室，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氣體的成分，所以在火災探測方面，氣敏式傳感器性能并不如離子式傳感器。探測空氣中可燃氣體的含量。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、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，符合美國UL217標準，歐洲EN-54-7標準及GB4715-93國家標準。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；后，在AT89C51單片機內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換、濃度比較，對數(shù)據(jù)進行線性化處理，將數(shù)字化電壓信號轉(zhuǎn)化成為對應的十進制濃度值；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，響應時間和恢復時間就越快。為提高響應時間，保證傳感器準確地、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，進行故障監(jiān)測。當傳感器加熱絲或電纜線和傳感器斷線和接觸不良時，進行故障報警，發(fā)出聲光報警信號。當然幾種狀態(tài)的報警信號是各不相同的。煙霧檢測器的功能如下：1.自診斷故障功能、2.看門狗自檢單片機狀態(tài)功能調(diào)用單片機中的看門狗程序，定時檢查單片機工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)單片機出現(xiàn)死循環(huán)狀態(tài)，立即復位，保證報警器工作正常。3.與上位機通訊功能可以實現(xiàn)與計算機串口通訊，對報警器采取統(tǒng)一控制，以及便于采集和處理數(shù)據(jù)，也可以在計算機上更改報警限值等。（3）關于NIS-09C在本次設計中，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：1.靈敏度特性（根據(jù)UL217標準風速0.1M/秒）2.電源電壓特性（25℃60﹪RH）3.溫濕度特性溫度特性（溫度60﹪）4.溫度特性（溫度25℃）源：放射元素是媚241，放射量是平均33.3KBq=0.9uCi（29K——37KBq）。5.工作環(huán)境：電源電壓是DC6.0-18.0V，最大24V；溫度是0-50℃，最大-10-60℃，溫度95﹪。保存溫度-25-80℃，溫度95﹪。NIS-09C離子煙霧探測器探測到的是煙霧濃度模擬量，煙霧濃度p和輸出電壓v之間是近似線性的關系，其特性曲線方程：v=-0.3p+5.6。3.3各電路模塊的設計3.3.1單片機外圍接口電路（1）晶振電路晶振電路為單片機80C51工作提供時鐘信號，芯片中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振蕩器一起構(gòu)成自激振蕩器。電路中的外接石英晶體及電容C2、C3接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路，系統(tǒng)的晶振電路如圖3-3所示。由于外接電容C2、C3的容量大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，電容的容量大小范圍為；如果使用陶瓷諧振，則電容容量大小為。本設計中使用石英晶體，電容的容值設定為30pF。（2）復位電路復位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復位信號，以防電源開關或電源插頭分合過程中引起的抖動而影響復位。單片機在啟動時都需要復位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。80C51的復位信號是從REST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果REST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期(24個振蕩周期)以上，則CPU就可以響應并將系統(tǒng)復位。單片機系統(tǒng)的復位方式有：手動按鈕復位和上電復位，本設計采用的是手動按鈕復位。手動按鈕復位需要人為在復位輸入端REST上加入高電平,采用的辦法是在REST端和正電源VCC之間接一個按鈕。當人為按下按鈕時，則VCC的+5V電平就會直接加到REST端，系統(tǒng)復位。由于人的動作再快也會使按鈕保持接通達數(shù)十毫秒，所以，設計完全能夠滿足復位的時間要求。復位電路中SW-PB為手動復位開關，電容C1可避免高頻諧波對電路的干擾。AT89C51晶振電路與復位電路如圖3-5，圖3-6所示。圖3-5AT89C51單片機的晶振電路圖3-6AT89C51單片機的復位電路、3.3.2A/D轉(zhuǎn)換電路經(jīng)氣敏傳感器所檢測的電壓信號為模擬信號，無法直接被單片機所識別，所以在經(jīng)過放大電路后對信號進行A/D裝換，將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸入單片機A/D轉(zhuǎn)換電路采用了常用的8位8通道數(shù)模轉(zhuǎn)換常用芯片ADC0809，煙霧、溫度傳感器的輸出端分別接到ADC0809的IN0和IN1。ADC0809的通道選擇地址由AT89S52的P0.0～P0.2經(jīng)地址鎖存器74LS373輸出提供。當P2.7=0時，與寫信號WR共同選通ADC0809。其中ALE信號與ST信號連在一起，在WR信號的前沿寫入地址信號，在其后沿啟動轉(zhuǎn)換。圖中ADC0809轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號EOC接到AT89S52的INT1引腳，當A/D轉(zhuǎn)換完成后，EOC變?yōu)楦唠娖剑硎巨D(zhuǎn)換結(jié)束，產(chǎn)生中斷。在中斷服務程序中，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送到指定的存儲單元。由于ADC0809片內(nèi)無時鐘，故利用8051提供的地址鎖存使能信號ALE經(jīng)D觸發(fā)器四分頻后獲得時鐘。因為ALE信號的頻率是單片機時鐘頻率的1/6，如果時鐘頻率為12MHZ，則ALE信號的頻率為2MHZ，經(jīng)四分頻后為500KHZ，與ADC0809的典型值吻合。電路圖如圖3-7所示。當AT89C51的ALE端口不訪問外部存儲器時，AT89C51的ALE端以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，故晶振設定12MKz，再經(jīng)過二分頻電路，單片機即可向ADC0809輸出500KHz的時鐘信號。二分頻電路由D觸發(fā)器實現(xiàn)，R、S端接地，D接Q非，Q端作為輸出端，CLK接AT89C51的ALED端。D觸發(fā)器的特性方程為由于當CP=1時，D觸發(fā)器有效；CP=0時，觸發(fā)器保持原來狀態(tài)。故D觸發(fā)器能實現(xiàn)對ALE端口的信號二分頻。由于本火災報警系統(tǒng)只采集溫度、煙霧信號，經(jīng)過調(diào)理的溫度、煙霧信號分別進入ADC0809的IN-0和IN-1端口，其余輸入引腳接地，8個圖3-7AD轉(zhuǎn)換電路數(shù)字量輸出引腳接AT89C51的P0口。單片機的P0口接受ADC0809傳輸來8位數(shù)字量，向A/D輸出的8位地址經(jīng)地址鎖存器74LS373鎖存，選擇低3位地址作為A/D的通道選通地址。本設計使用74LS373作為地址鎖存器，當三態(tài)允許控制端OE為低電平時，輸出端O0~O7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負載或總線。當OE為高電平時，O0~O7呈高阻態(tài)，既不驅(qū)動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。圖中三態(tài)允許控制端OE接地，表示三態(tài)門一直打開。鎖存允許端LE為高電平時，輸出端O0~O7狀態(tài)與輸入端D0~D7狀態(tài)相同；當LE由“1”變?yōu)椤?”時，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中。LE端接至單片機的地址鎖存允許ALE端。當P20=0時，與寫信號WR共同選通ADC0809。圖中ALE信號與START信號連在一起，在WR信號的前沿寫入地址信號，在其后沿啟動轉(zhuǎn)換。當ALE端口變?yōu)楦唠娖剑瑢?4LS373輸出端的低3位地址存入A/D的地址鎖存器中，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A/D內(nèi)的寄存器清零，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC端變成低電平，指示轉(zhuǎn)換正在進行。例如，輸出地址F8H可選通通道IN0，實現(xiàn)對溫度傳感器輸出的模擬量進行轉(zhuǎn)換；輸出地址F9H可選通通道IN1，實現(xiàn)對煙霧傳感器輸出的模擬量進行轉(zhuǎn)換。ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號EOC接到AT89C51的INT1引腳，當A/D轉(zhuǎn)換完成后，EOC變?yōu)楦唠娖?，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器,并產(chǎn)生產(chǎn)生中斷。當AT89C51知道A/D轉(zhuǎn)換完成后，P20與讀信號RD共同控制下的A/D端口OE電平變?yōu)楦唠娖綍r，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到單片機上。3.3.3煙霧信號調(diào)理電路濾波電路能使有用頻率信號通過，同時抑制無用頻率成分，濾除或衰減無用頻率信號到足夠小。一階濾波電路過渡帶較寬，幅頻特性的最大衰減頻率僅為-20dB/十倍頻。為使濾波器的濾波特性接近理想特性，即在通頻帶內(nèi)特性曲線更平緩在同頻帶外特性曲線衰減更陡峭，只有增加網(wǎng)絡的級數(shù)，系統(tǒng)使用二階濾波器電路。由于在火災發(fā)生早期，溫度煙霧信號是一種緩變信號[25]，故系統(tǒng)使用二階有源低通濾波器電路（LowPassFilter，LPF）。將串聯(lián)的兩節(jié)RC低通網(wǎng)絡直接與反向電壓跟隨器電路相連，可構(gòu)成煙霧、溫度圖3-8煙霧信號調(diào)理電路調(diào)理電路中的簡單二階低通濾波器電路。二階低通濾波電路中，。3.3.4光報警電路此類報警根據(jù)單片機所給電壓，確定LED燈中的電流流向，以驅(qū)動燈發(fā)光。連接電路如圖3-8所示：圖中當單片機為低電平時，小燈是亮的；高電平時，小燈滅。圖3-9光報警電路3.3.5聲報警電路其電路圖如圖3-9所示圖3-10聲報警電路3.3.6報警器故障自診斷判斷傳感器電源連接情況。在傳感器的地端串聯(lián)一個電阻R，當傳感器正常連接時，電阻和傳感器分壓，此時電阻兩端有微弱的電壓，單片機可以通過P2.1口檢測到：如果如果傳感器電源連接不正常，則會產(chǎn)生斷路，檢測到電阻兩端電壓為0V。

4火災報警系統(tǒng)的軟件設計4.1軟件開發(fā)環(huán)境本系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的匯編語言而采用C語言進行程序設計。因為C語言的描述由函數(shù)組成，是一種結(jié)構(gòu)化的程序設計語言，所以更容易實現(xiàn)模塊化，而且具有可讀性好，易于移植等優(yōu)點，同時還有匯編語言一樣的位操作功能的硬件詳細控制指令。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面，可以使用結(jié)構(gòu)體和數(shù)組，能夠處理復雜的數(shù)據(jù)，可用于實時處理系統(tǒng)。4.2火災報警系統(tǒng)程序設計4.2.1主程序流程圖火災報警系統(tǒng)控制器上采用80C51作為主控芯片，其主要功能包括：控制IO端口、邏輯判斷處理、驅(qū)動外部電路、語音報警和A/D采樣等，該部分是火災報警系統(tǒng)智能化的集中體現(xiàn)。為了便于系統(tǒng)維護，在火災報警系統(tǒng)的軟件設計中采用了模塊化程序設計方法，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。既使得程序結(jié)構(gòu)清晰，又便于以后進一步擴展其功能。本系統(tǒng)主要包括主程序、溫度煙霧數(shù)據(jù)采集子程序、火災判斷與報警子程序等。系統(tǒng)程序流程圖如圖4-1所示。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輸出輸入端口的設置、數(shù)據(jù)存儲電路、外圍驅(qū)動電路等完成初始化，接下來執(zhí)行火災報警圖4-1程序流程圖系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集程序、火災判斷、報警程序。系統(tǒng)初始化后，單片機的P2.5為低電平，P2.2、P2.3、P2.4為高電平，所以只有綠燈亮，紅燈、黃燈不亮，蜂鳴器不報警。4.2.2主程序初始化流程圖主程序初始化流程圖如圖4-2所示。這部分實現(xiàn)的功能包括各種I/O輸入輸出狀態(tài)的設定、寄存器初始化、中斷使能等。首先設定定時器工作方式，然后開系統(tǒng)中斷，以便響應中斷定時，及時對氣體濃度和溫度進行采樣。然后關閉蜂鳴器，開啟綠燈，設置報警限初值。返回圖4-2主程序初始化流程圖4.2.3數(shù)據(jù)采集子程序數(shù)據(jù)采集是火災報警系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。為了降低誤報率，系統(tǒng)設計時對溫度煙霧采用了兩次采集、兩次判斷的方法。每次采集溫度煙霧數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)存入單片機的寄存器，然后在火災判斷程序中，將采集的數(shù)據(jù)與設定的閾值進行比較，判斷現(xiàn)場是否發(fā)生火災。具體流程是：系統(tǒng)和程序初始化后，驅(qū)動ADC0809的IN0對溫度信號進行A/D轉(zhuǎn)換，單片機接受轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)，存入寄存器，由INT1中斷服務程序完成；系統(tǒng)延時10ms，驅(qū)動ADC0809的IN1對煙霧信號進行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后存入寄存器。系統(tǒng)延時50ms，進行第二次溫度煙霧信號采集，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)存入寄存器中。單片機每次驅(qū)動A/D轉(zhuǎn)換后等待外部中斷1，當ADC0809的EOC端變?yōu)?時，即中斷到來，說明A/D轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，通過中斷服務程序讀取轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。由于設計采用的是模塊化設計，系統(tǒng)實現(xiàn)報警功能是通過調(diào)用子程序?qū)崿F(xiàn)的。在數(shù)據(jù)采集子程序中，一次溫度煙霧信號采集延時10ms，是讓ADC0809準備好進行下一次信號轉(zhuǎn)換。當系統(tǒng)采集2次溫度煙霧信號后，轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)存入單片機的寄存器中，系統(tǒng)再調(diào)用火災判斷子程序。系統(tǒng)溫度煙霧信號采集程序流程圖如圖4-3所示。在火災自動報警系統(tǒng)的程序設計中使用了延時程序，延時10ms的程序如下：void

delay_10ms(uinti){

while(i--)

{

uchari，j，k；

for(i=5；i>0；i--)

for(j=4；j>0；j--)

for(k=248；k>0；k--)；

}

}4.2.4火災判斷與報警程序（1）火災報警數(shù)據(jù)處理方法固定門限檢測法是使用最早，且應用最廣泛的火災探測方法，優(yōu)點是計算量小且易于實現(xiàn)，其原理是根據(jù)火災探測器的信號幅值作為火災報警的依據(jù)，并與固定的閾值進行比較：當信號幅值超過報警閾值時，則發(fā)出報警，否則解除報警?；馂膱缶到y(tǒng)中使用的是溫度傳感器DS18B20和煙霧傳感器NIS-09，煙霧傳感器輸出電壓v與煙霧濃度p關系為：v=-0.3p+5.6。在本設計中報警溫度設為57℃，煙霧報警濃度設為3.2％FS（參照市面銷售的火災報警器溫度煙霧的報警臨界值）。經(jīng)過換算可得出溫度煙霧傳感器輸出火災報警臨界電壓值為：（2）火災判斷與報警系統(tǒng)對溫度和煙霧進行了兩次數(shù)據(jù)采集與判斷，每次信號采集后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)與設定的閾值比較，當溫度≥57℃，溫度異常，置寄存器變量a為1，否則為0；當煙霧濃度≥3.2％，煙霧濃度異常，置寄存器變量b為1，否則為0。綜合兩次溫度煙霧信號的采集，根據(jù)溫度和煙霧的寄存器變量a和b的狀態(tài)，判斷現(xiàn)場情況：2個寄存器變量圖4-3數(shù)據(jù)采集流程圖變量均為0，表示情況正常；2個中僅有1個為1，表示情況異常；2個均為1，表示有火災發(fā)生。系統(tǒng)對現(xiàn)場進行報警判斷后，間隔20s后（通過系統(tǒng)的延時程序?qū)崿F(xiàn)），再一次采集現(xiàn)場的溫度煙霧信號進行判斷，即每一次語音報警持續(xù)20s，直到系統(tǒng)做出下一次判斷結(jié)果。當系統(tǒng)狀態(tài)為00時，表示正常，80C51的P2.2口變成低電平，綠燈亮。當系統(tǒng)狀態(tài)為01或10時，表示異常，P2.3口變?yōu)榈碗娖?，P2.1口變?yōu)榈碗娖?，黃燈亮，蜂鳴器報警。當系統(tǒng)狀態(tài)為11時，表示發(fā)生火災，P24口變?yōu)榈碗娖?，P2.1口變?yōu)榈碗娖?，紅燈亮，蜂鳴器報警。如果兩次采集同一種信號寄存器變量不相同，說明系統(tǒng)出現(xiàn)故障，P24口變?yōu)榈碗娖?，P10口變?yōu)楦唠娖剑t燈亮，蜂鳴器報警。4.2.5濾波子程序在對氣體濃度采樣時，可能會遇到尖脈沖干擾的現(xiàn)象。干擾通常只影響個別采樣點的數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)與其他采樣點的數(shù)據(jù)相差比較大。如果采用一般的平均值法，則干擾將“平均”到計算結(jié)果上去，故平均值法不易消除由于脈沖干擾而引起的煙霧濃度采樣值的偏差。為此，可采取去極值平均濾波法，先對N個采樣數(shù)據(jù)進行比較，去掉其中的最大值和最小值，然后計算余下的N–2個數(shù)據(jù)的算術平均值。這種方法既可濾去脈沖干擾又可濾去小的隨機干擾。保證報警器檢測煙霧濃度的準確性，減小誤報、錯報的可能。濾波子程序流程圖如圖4-3所示。圖4-3濾波子程序流程圖

5功能仿真驗證分析5.1關于仿真與編程軟件本次設計首先用KeilC51進行編程開發(fā)，然后通過Protues軟件進行仿真調(diào)試，最后根據(jù)調(diào)試得出應有的結(jié)果。（1）KeilC51開發(fā)系統(tǒng)KeilC51的相關介紹見第四章，本章不再贅述。（2）Protues軟件概述Protues軟件是英國Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。5.2Protues仿真原理圖當設定房間發(fā)生火情時，也就是房間一的溫度和煙霧的水平超過傳感器預設值。Protues仿真原理圖如下圖5-1所示圖5-1仿真原理圖

6總結(jié)與展望6.1總結(jié)本文設計了一種基于單片機AT89C51的火災自動報警系統(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、響應時間短，在火災發(fā)生的早期就能準確的報警。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)的軟件設計方面，采用了模塊化程序設計方法，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。既使得程序結(jié)構(gòu)清晰，又便于以后進一步擴展其功能，也便于系統(tǒng)的維護。當發(fā)生火災，系統(tǒng)以聲光的形式發(fā)出報警。在系統(tǒng)中設置了1個蜂鳴器，實現(xiàn)聲音報警；并且還設置了4個發(fā)光二極管，分別對應系統(tǒng)的正常、異常、火災、故障狀態(tài)。如果系統(tǒng)出現(xiàn)硬件故障，能發(fā)出故障報警；如果只有一種信號參數(shù)出現(xiàn)異常(如煙霧濃度過大或是溫度較高)，能發(fā)出異常報警信號；如果煙霧和溫度同時出現(xiàn)異常，則說明有火災，發(fā)出火災警報。由于時間緊迫和個人能力有限，本文設計的火災報警系統(tǒng)還存在許多需要完善和作進一步研究的問題，如：（1）火災報警系統(tǒng)判斷的算法有待進一步的研究改進，應用更先進的神經(jīng)網(wǎng)絡和模糊識別等智能算法，降低系統(tǒng)的誤報率，提高靈敏度。（2）本文使用的DS18B20在保證精確度的情況下可以并聯(lián)使用8個，可以實現(xiàn)多點測溫。（3）DS18B20的測溫范圍為－55℃～+125℃，在溫度升高較快的現(xiàn)場不適用，若同時使用其他類型的溫度傳感器如熱電偶溫度傳感器，其測溫范圍最高可達2000攝氏度。（4）可以設置聯(lián)動裝置，當有險情發(fā)生時不僅能發(fā)出報警信號，而且能驅(qū)動相應的滅火裝置進行滅火，在火災發(fā)生的早期及時控制險情的蔓延。但這種情況下提高報警系統(tǒng)的精確度，降低誤報率是應該考慮研究的主要難題。（5）火災報警系統(tǒng)沒有聯(lián)網(wǎng)，可以使用GSM模塊進行信息的無線傳送，這樣能夠及時將險情信息發(fā)送至消防指揮中心。（6）用戶不能根據(jù)自己的需要設定火災報警閾值，報警系統(tǒng)的靈活性不高，可以考慮擴展人機對話模塊，提高報警系統(tǒng)在多種場合下的適應性。6.2展望二十一世紀是網(wǎng)絡化時代，在計算機技術、微電子技術和網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展下，火災探測報警技術的更新變化也非常明顯，總體來看，主要的發(fā)展變化是：數(shù)字技術和新工藝、新材料的應用，改進系統(tǒng)能力和減少維護要求，向著高可靠、低誤報和網(wǎng)絡化、智能化方向發(fā)展。（l）早期、超早期的火災探測報警，超早期火災報警的主要指導思想是：1.提高靈敏度，在火災早期階段生成物較少的時候即可探測報警。2.探測火災過程中尚未形成火災時的生成物即超早期火災探測報警。（2）全新的火災判定依據(jù)從以搜集時間信息為主作為報警依據(jù)，轉(zhuǎn)為以物性信息與時間信息相結(jié)合作為報警依據(jù)。（3）采用智能技術處理傳感器提供的火災信息目前傳感器所提供的是混合型時間信息，做好對信息的處理，以彌補信息源頭的缺陷，盡可能提高報警的可靠性和后續(xù)工程系統(tǒng)聯(lián)動控制的準確性。（4）災探測報警的網(wǎng)絡化火災探測報警系統(tǒng)網(wǎng)絡化是指將計算機數(shù)據(jù)通信技術應用于火災探測報警系統(tǒng)，使控制器之間或者探測器之間，系統(tǒng)內(nèi)部之間和系統(tǒng)外部之間通過網(wǎng)絡協(xié)議交換數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)火災自動報警系統(tǒng)層次功能設定，遠程數(shù)據(jù)調(diào)用管理、119自動報警、網(wǎng)絡監(jiān)控和網(wǎng)絡通信服務等功能。在論文的結(jié)尾，筆者認為即使計算機技術、微電子技術和網(wǎng)絡技術發(fā)展再迅速，報警系統(tǒng)再先進，都智能從一定程度上限制險情的發(fā)生，而不能徹底消除火患。若要從根本上減少火災給人類社會帶來的危害，最基本的還是提高警惕，從思想上重視起來，長期牢固樹立防火減災的意識。

致

謝感謝我的導師楊金顯教授，他們嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；他們循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。感謝我的室友們，從遙遠的家來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。只是今后大家就難得再聚在一起吃每年元旦那頓飯了吧，沒關系，各奔前程，大家珍重。我們在一起的日子，我會記一輩子的。感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！

參考文獻[1]孫育才．MCS-51系列單片微型計算機及其應用．第4版，東南大學出版社，2006．[2]王慶．Protel99SE&DXP電路設計教程．電子工業(yè)出版社，2008．[3]康華光．電子技術基礎模擬部分．第4版，高等教育出版社,2006．[4]劉軍．單片機原理與接口技術．華東理工大學出版社，2006．[5]賴壽宏．微型計算機控制技術．機械工業(yè)出版社，2009．[6]李中望．一種智能火災報警系統(tǒng)的設計方案．安防科技，2008．[7]王忠民．基于單片機的語音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)火災報警器設計．現(xiàn)代電子技術，2004．[8]王釗．智能型火災報警系統(tǒng)的設計與研究：（碩士學位論文）．西安理工大學，2009．[9]孫?。贏RM7的火災自動報警控制器研制：（碩士學位論文）．浙江大學，2007．[10]雍靜，李北海，楊岳等．建筑智能化技術［M］．北京:科學出版社，2008．[11]王忠民，郝靜，張瑜等．基于單片機的語音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)火災報警器設計.西安郵電學院．[12]張向亮．智能建筑火災自動報警系統(tǒng)的設計與研究：（碩士學位論文）武漢理工大學，2010．[13]陳穎．基于C8051F單片機的火災智能報警控制系統(tǒng)的設計：大連海事大學，2007．[14]于智洋．淺析智能建筑中火災自動報警系統(tǒng)的設計[J]．潛江：江漢石油科技，2008.[15]丁璐，李春華，楊戍等．火災探測技術的分析[J]．煤礦現(xiàn)代化.2007(4).[16]吳龍標，袁宏永．火災探測與控制工程[M]．合肥：中國科學技術大學出版社，1999.[17]范維澄.中國火災科學基礎研究概況[J]．火災科學，2005．[18]繆順兵，熊光明，李永萍等．自動火災報警系統(tǒng)設計與研究[J]．裝備制造技術.2006．[19]黃鳳娟．單片機火災報警系統(tǒng)的設計．安徽電子信息職業(yè)技術學院學報，2010年第1期.[20]孟立凡，藍金輝．傳感器原理與應用．北京：電子工業(yè)出版社，2007.8.[21]胡顯華．火災探測器誤報警的原因及改進方法[J]．電腦開發(fā)與應用，2007，Vol.20，N0.11：60~62.[22]陳悅，刁若菲，劉志偉等．煙霧檢測火災報警系統(tǒng)的設計[J]．北京：微計算機信息，2007，23(8~2)：93~95．[23]陳曉娟，卜樂平，李其修等?；趫D像處理的明火火災探測研究[J]．2007.6，Vol.19，No.3：6~11．

附

錄附錄1系統(tǒng)程序#include<AT89C51.h>#defineuncharunsignedchar#defineuintunsignedintucharTem1,Tem2,Smok1,Smok2;#include"intrins.h"

//_nop_();延時函數(shù)用#define

DisdataP0

//段碼輸出口#define

discan

P2

//掃描口#define

ucharunsignedchar#define

uint

unsignedintsbit

DQ=P3^3;

//溫度輸入口sbit

DIN=P0^7;

//LED小數(shù)點控制uint

h;ucharflag;voidcaiji_wenyan();voiddelay(uintx);voiddelay_10ms(uinti);

//程序聲明voidpanduan();voidbaojing();//**************溫度小數(shù)部分用查表法***********//ucharcodeditab[16]={0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09};//ucharcodedis_7[12]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff,0xbf};//共陰LED段碼表

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