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基于51单片机的火灾自动探测报警系统设计.doc
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基于51单片机的火灾自动探测报警系统设计.doc
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火灾自动探测报警系统设计
目 录
1 摘要及关键词 ......................................................1
2 绪论..............................................................2
3 火灾自动报警系统整体方案设计 ......................................2
3.1 火灾产生原理及过程 ..............................................2
3.2 系统总体方案设 ..................................................3
3.2.1 系统硬件总体构架..............................................3
3.2.2 系统软件总体构架..............................................4
3.3 系统主要器件的选择 ..............................................5
3.3.1 火灾探测器的选择..............................................5
3.3.2 单片机及 A/D 转换芯片的选择....................................8
4 火灾自动报警系统硬件设计..........................................9
4.1 前段信号调理电路................................................9
4.2 晶振电路与复位电路 .............................................10
4.2.1 单片机最小系统及声光报警电路 .................................10
4.3 数据采集电路...................................................12
5 火灾报警系统程序设计.............................................15
5.1 火灾报警系统程序设计 ...........................................15
5.1.1 数据采集程序 .................................................15
5.1.2 火灾判断与报警程序 ...........................................16
6 总结.............................................................18
附录 1 系统程序 ....................................................19
附录 2 系统仿真原理图 ..............................................22
参考文献...........................................................28
致谢...............................................................29
第 1 页 共 25 页
摘要
火灾是生活中常见的灾害之一,如果我们能在火灾发生且能控制的时候,就发出
警报,然后及时的做出反应,就能减少损失,使火灾造成的影响降到最小。产生火灾的
基本要素是可燃物、助燃物和点火源。可燃物以气态、液态和固态三种形态存在,助燃
物通常是空气中的氧气。燃烧产生气溶胶的同时,产生分子较大的液体或固体微粒,称
为烟雾。可燃气体与空气混合,在较强火源作用下产生预混燃烧。着火后,燃烧产生的
热量使液体或固体的表面继续放出可燃气体,并形成扩散燃烧。同时,发出含有红、紫
外线的火焰,散发出大量的热量。其中的气溶胶、烟雾、火焰和热量都称为火灾参量,
通过对这些参量的测定便可确定是否存在火灾。本课程设计主要针对温度和烟雾的检测,
通过传感器和 ADC0808 的共同转化为数字量,连接到单片机上,与设定阈值进行比较,
从而判断是否发生火灾。
关键词:温度 烟雾 数码转换 单片机 编程 报警 原理图
第 2 页 共 25 页
2 绪论
2.1 课题研究的背景和意义
在各种灾害中,火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。
火灾是世界上发生频率较高的一种灾害,几乎每天都有火灾发生。随着经济和城市建设
的快速发展,城市高层、地下以及大型综合性建筑日益增多,火灾隐患也大大增加,火
灾发生的数量及其造成的损失呈逐年上升趋势。一旦发生火灾,将对人的生命和财产造
成极大的危害。
严峻的事实证明,随着社会和经济的发展,社会财富日益增加,火灾给人类、社会
和自然造成的危害范围不断扩大,它不仅毁坏物质财产,造成社会秩序的混乱,还直接
危胁生命安全,给人们的心灵造成极大的伤害。残酷的现实让人们逐渐认识到监控预警
和消防工作的重要性,良好的监控系统和及时的报警机制可以大大降低人员的伤亡,为
社会减少不必要的损失。火灾自动报警系统(FAS)就是为了满足这一需求而研制出的,
并且其自身的技术水平也在随着人们需求的不断地提高,在功能、结构、形式等方面不
断地完善。
火灾自动报警系统能迅速监测火情,可发现人们不易发觉的火灾早期特征,可将火
灾带来的生命财产损失降到最低限度。火灾自动报警系统可作为城市消防系统的单元,
通过城市消防专用网与城市消防报警中心联网,及时将报警信息传递到消防报警中心,
城市消防报警中心会自动查找到火灾发生的位置,并为消防队员制定消防路线图,以便
消防队员可以迅速抵达火灾地点。火灾自动报警系统能对火灾进行实时监测和准确报警,
有着防止和减少火灾危害、保护人身安全和财产安全的重要意义,有着很大的经济效益
和社会效益。
3 火灾自动报警系统整体方案设计
3.1 火灾产生原理及过程
总的来说,普通可燃物在燃烧时表现为以下形式:首先是产生燃烧气体,然后是烟
雾,在氧气充足的条件下才能达到全部燃烧,产生火焰,发出可见光和不可见光,并散
发出大量的热,使环境温度升高。起火过程中,起初和阴燃两个阶段所占的时间比较长,
虽然产生大量的烟雾,但是环境温度不太高,若探测器就应该从此阶段开始进行探测,
第 3 页 共 25 页
就可以火灾损失控制在最小限度。
3.2 系统总体方案设计
3.2.1 系统硬件总体构架
报警系统主要由数据采集模块、单片机控制模块、声光报警模块组成。图 2.2 为火
灾报警系统的结构框图。
图 2.2 系统结构框图
单片机是整个报警系统的核心,系统的工作原理是:先通过传感器 (包括温感和烟
感)将现场温度、烟雾等非电信号转化为电信号,调理电路将传感器输出的电信号进行
调理(放大、滤波等),使之满足 A /D 转换的要求 ,最后由 A /D 转换电路 ,完成将温度传
感器和烟雾传感器输出的模拟信号到数字信号的转换,单片机判断现场是否发生火灾。
如果发生火灾,系统以声光的形式报警。
本火灾自动报警系统具有以下功能:
(1)声、光双重报警功能。
(2)异常报警功能。当环境出现异常(如烟雾浓度过大或是温度较高)时,能发出异常
报警信号,引起人们注意,尽可能避免火灾的发生。
(3)火灾报警功能。一旦真出现火灾(烟雾和温度同时出现异常)时,能立即发出声光
火灾警报。
3.2.2 系统软件总体构架
为了便于系统维护和功能扩充,采用了模块化程序设计方法,系统各个模块的具体
功能都是通过子程序调用实现的。本系统主要包括数据采集子程序、火灾判断与报警子
程序等,系统程序流程图如图 2.3 所示。
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