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1、华科学院本科毕业设计（论文）基于单片机的火灾报警系统设计摘要 随着世界科技取得了突飞猛进的进步和各种新兴技术的出现和发展，火灾监测技术也相应迅速发展，各种类型的火灾探测器相继问世，并日臻完善，火灾自动报警系统也在此基础上逐渐地蓬勃发展起来。本设计对传感器特别是对烟雾传感器进行了深入研究，对其用法进行了新的探索，立足于实用、广泛和典型的原则设计了本作品。本设计利用STC12C5A60S2单片机，结合MQ-2烟雾传感器和数字温度传感器18B20，设计了一种较为实用的火灾报警系统。单片机控制核心选为国产STC12C5A60S2，此款单片机整合了高速数模转换转换器、PWM调制器等资源。用MQ-2半导体
2、可燃气体敏感元件电阻式传感器实现对于烟雾和可燃气体的检测，这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。18B20是一款单总线测量精确的温度传感器。该火灾报警系统步进电机与、故障自诊断、可燃气体浓度显示、传感器预热等功能。当烟雾浓度或环境温度高于设定值，蜂鸣器报警，驱动电机打开一定角度，开启阀门。是一种制作简单、性能优越、成本低廉的火灾报警系统。关键词：STC12C5A60S2，18B20温度传感器，MQ-2烟雾传感器，蜂鸣器报警The fire alarm system based on single chip microcomputerAbstract As the w
3、orld has made progress by leaps and bounds of science and technology and the emergence of all kinds of emerging technology and development of fire detection technology is also corresponding rapid development, the various types of fire detector appeared, and more perfect, automatic fire alarm system
4、is on the basis of gradually flourished. The design of sensor were studied, especially for smoke sensor its use for the new exploration, based on practical, widely and typical principle of design for this work. This design USES STC12C5A60S2 microcontroller, in combination with MQ - 2 smoke sensor an
5、d digital temperature sensor 18 b20, design a kind of comparatively practical fire alarm system. Single chip microcomputer control core selected as domestic STC12C5A60S2, this MCU integrates resources such as high speed digital-to-analog converter, PWM modulator. Use MQ - 2 semiconductor gas sensiti
6、ve element resistance sensor implementation for smoke and combustible gas detection, the sensor can detect many kinds of combustible gas, is a low-cost sensor suitable for many applications. 18 b20 is a measurement precision of single bus temperature sensor. Stepper motor and the fire alarm system,
7、fault self-diagnosis, combustible gas concentration display, sensors, preheating, and other functions. When the smoke concentration or temperature higher than set value, a buzzer alarm, drive motor open Angle, valve opening. Is a kind of simple production, superior performance, low cost of fire alar
8、m system.Key words: STC12C5A60S2; 18 b20 temperature sensor; MQ - 2 smoke sensor; The buzzer alarm目 录摘要IAbstractIII目 录V第1章 绪论11.1概述11.2国内外的研究现状11.3课题研究的背景和意义3第2章 系统的设计方案论证52.1方案论证52.2数据采集模块的选择6第3章 火灾报警系统的硬件设计153.1控制系统设计153.1.1 振荡电路设计模块163.1.2 外部复位电路173.1.3 电源设计173.2数据采集模块设计183.3驱动模块的设计183.4显示模块的设计19
9、第4章 火灾报警系统的软件设计214.1总体设计214.2子程序设计224.2.1初始化程序部分224.2.2中位值平均滤波法数字滤波子程序224.2.3插值法线性化处理子程序设计244.2.3报警子程序设计26第5章 系统调试275.1软件调试275.2硬件调试305.2.1数据分析305.2.2误差分析325.3整体调试33结论37参考文献39致谢41附录4363第1章 绪论1.1概述无线火灾传感器硬件和软件平台的设计对于整个系统的开发与应用至关重要，作为整个系统的底层支持，其必然向微型化、高度集成化、网络化、节能化、智能化的方向发展，近几年，随着计算机成本下降和微处理器体积缩小，开发和构
10、造火灾智能无线报警系统将有广阔的应用前景。工程试验结果充分显示了技术的可行性和实现的有效性。随着智能楼宇技术应用的迅速发展，商业市场对火灾报警器的需求不断增长，目前主要使用的是智能型总线制分布式计算机系统的火灾报警系统，虽然在系统安装方面比过去大大方便，但仍然不能满足现代需要，其安装成本约占设备成本的33%70%。而无线火灾报警系统能够满足目前要求，它具有安装容易、快捷、便宜、无需布线、对建筑物表面的最小破坏性、对功能变化的易适应性等特点。有关资料统计表明：凡是安装了火灾自动报警系统的场所，发生了火灾一股地说都能及早报警，不会酿成重大火灾。1.2国内外的研究现状随着世界科技取得了突飞猛进的进步
11、和各种新兴技术的出现和发展，火灾监测技术也相应迅速发展，各种类型的火灾探测器相继问世，并日臻完善，火灾自动报警系统也在此基础上逐渐地蓬勃发展起来，其发展过程可以分为以下几个阶段:第一阶段，从19世纪40年代至20世纪40年代，火灾报警系统处于发展的初级阶段，采用的探测器主要是感温式的探测器，它通过采集温度信号，然后判定是否超出设定的阂值，从而判断是否有火灾发生。这一阶段，火灾报警系统简单，仅靠单一的温度参量进行火灾判断。但是它易受环境中其他干扰源的影响，灵敏度低，响应速度慢，无法判断阴燃火灾，也无法满足智能化火灾报警系统的要求。第二阶段，20世纪40年代末，瑞士物理学家 Emst Meili研
12、究的离子感烟探测器推出以后，引起了人们对离子感烟探测器的重视，随后感烟探测器得到广泛应用，并逐渐占据了绝大部分市场，迫使感温式探测器退居其次；到70年代末，光电式感烟探测器在光电技术的基础上发展起来，并很快得到大力发展，它的使用寿命长，抗干扰能力强，没有离子感烟探测器的放射性问题。在这一阶段，火灾报警系统普遍采用多线制布局方式，布线、调试、系统可靠性是系统发展的瓶颈。第三阶段，20世纪80年代初期，总线型火灾报警系统开始兴起，在火灾报警领域中迈出了一大步，并得到了较普遍的应用。它使得布线工作量显著减少，安装调试更加容易，更能精确报警定位。但是这一时期的火灾报警系统的智能化水平不高，采用有线连接
13、对工程要求高。第四阶段，从20世纪80年代中后期开始，随着计算机技术、控制技术、集成电路技术、传感器技术及智能技术的快速发展，火灾自动报警系统步入智能化时代，智能化火灾报警系统迅速发展起来，各种智能型的火灾自动报警系统相继出现。模拟量可寻址技术的应用使得火灾报警系统的安全性、精准性和智能性有了很大提高，在火灾自动报警系统发展史上具有里程碑的意义。近年来，采用无线通信方式的火灾自动报警系统在国外悄然兴起。这种系统引入了无线电通信技术，利用无线通信方式代替传统的有线通信方式，将大多的电器装置通过无线连接方式进行信息传输与控制，适用于各类建筑和场所。无线火灾自动报警系统起初仅用于特殊场合，如博物馆、
14、名胜古迹等不宜布线的场合，而且其价格也比较高。随着科技进步和元器件成本的降低，无线火灾自动报警系统的研发和生成成本也随之降低，它在性能和价格上都具有很强的竞争力，其市场潜力已经崭露头角。在我国，采用的无线通信方式的火灾自动报警系统日益受到重视。由于其具有安装简便、对建筑物无损坏作业、灵活性好，易于扩展等优点，适用于许多场合，如名胜古迹、体育馆、博物馆、展览中心、处于施工阶段的建筑物、医院等。火灾自动报警系统的智能性主要体现在火灾判决和统筹管理方面，一般分为分散式、集中式和分布式，分散式系统由非智能型控制器若干智能型探测节点组成，由探测节点完成火灾状态的判断;集中式系统由智能型控制器和若干非智能
15、探测节点构成，探测节点仅将火灾参量传送给控制器，由控制器智能地判断火灾状态；分布式系统的控制器和探测节点均为智能型，也是今后火灾自动报警系统的发展方向。1.3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。据联合国“世界火灾统计中心(WFSC)2000统计资料”，全球每年大约发生火灾600万至700万次，全球每年死于火灾的人数约为65000至75000人。其中，欧美地区发生的火灾较多，死亡人数却相对较少，这与欧美发达国家的生活水平以及消防技术和设施有关;相比较而言，亚洲地区发生火灾次数较少，但死亡人数较多，这与亚洲经济发展程度不高、消防设施不完善等因素有关。据统计，我国70年代火灾年平均损失不到2.5亿元，80年代火灾年平均损失接近3.2亿元。进入90年代，特别是1993年以来，火灾造成的直接财产损失上升到年均十几亿元，年均死亡2000多人。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
