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1、编号：电子综合课程设计电子综合课程设计报报 告告专专 业：业： 通信工程通信工程 班班 级：级： 0902 姓姓 名：名： 田田 源源 指导教师：指导教师： 王宇翔王宇翔 二二 0 一二一二 年年 十二十二 月月 二十五二十五 日日湖南涉外经济学院湖南涉外经济学院电子综合课程设计电子综合课程设计任务书任务书指导老师指导老师: 王宇翔 2012 年 12 月 2 日学生姓名学生姓名: 田源 学号学号:09430726150595 专业班级专业班级: 通信工程 0902 1 课程设计题目： 无线火灾报警系统的设计与实现无线火灾报警系统的设计与实现 2 学生课程设计时间：自 2012 年 12 月
2、16 日开始至 2012 年 12 月 29 日止3 课程设计所用资源和参考资料： 1陈汝全等编.实用单片机接口技术J.成都：电子科技大学出版社,1998.1;174185 期 2涂时亮等编.单片微机控制技术M.上海：复旦大学出版社,1994. 3胡汉才编.单片机原理及其接口技术C.北京： 清华大学出版社 ,2002 年 7 月 4 课程设计应完成的主要内容： （1）掌握单片机 80C51 的原理和使用规则，根据其特点，结合温度传感器，设 计并实现火灾系统的无线智能报警。 （2）根据实际应用情况，提出相应的预防措施及各种实用方法与手段。5 提交课程设计形式（设计说明与图纸或报告等）及要求： （
3、1）课程设计纸质版 1 份（交至 8 教 508） ，附相关程序（代码） 。 （2）电子版 1 份（发邮件至 ） 。6 发题时间： 2012 年 12 月 2 日指导教师：王宇翔 学 生：田源 摘摘 要要 目前，随着电子产品在人类生活中的使用越来越广泛，由此引起的火灾也越来越多，在我们生活得四周到处潜伏着火灾隐患。为了避免火灾以及减少火灾造成的损失，我们必须按照“隐患险于明火，防患胜于救灾，责任重于泰山”的概念设计和完善火灾自动报警系统，将火灾消灭在萌芽状态，最大限度地减少社会财富的损失。本文设计了一种基于单片机8051、集成语音芯片ISD1420、AD转换器, 集成温度传感器AD590 和气
4、体传感器TGS202等,利用多传感器信息融合技术,完成语音报警的实用、可靠的单片机语音自动报警系统,着重讲述了该系统的组成形式及工作原理。实践表明,单片机技术在系统报警和其它一些自动控制领域中有着广泛的应用前景。该系统能自动完成对布测点检测，确认火警后能自动报警，并显示火情点，记录火灾发生时间。本系统可安装在各防火单位，它负责不断地向所监视的现场发车巡检信号，监视现场的温度、浓度等，并不断反馈给报警控制器，控制器将接到的信号与内存的正常整定值比较、判断确定火灾。当发生火灾时，可实现语音报警、故障自诊断、浓度显示、报警限设置、延时报警等，是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾
5、传感器，具有一定的实用价值。关键词关键词 ： 火灾报警 ; 单片机 ; 传感器 目目 录录绪论绪论 1.1 概述 1.2 国内外研究现状 1.3 课题研究背景及意义 第章第章 火灾报警系统整体方案设计火灾报警系统整体方案设计 2.1 火灾产生的原理与过程 2.2 系统整体方案设计 2.21 系统总体功能概述 2.22 系统硬件总体构架2.22 系统软件总体构架 2.3 火灾报警系统的类型 2.4 火灾报警系统的原理 第第 3 章章 火灾报警系统硬件设计火灾报警系统硬件设计 3.1 系统核心芯片选择 3.11 传感器介绍3.12 ISD1420 语音芯片3.13 80C51 简介3.14 AD
6、转换芯片3.15 数码管显示电路数码管显示电路3.2 单片机外围接口电路 3.3 信号处理电路 3.4 数据采集电路 3.5 报警电路 3.5. 1 语音报警电路 3.5. 2 光报警电路 3.6 数码管显示电路 第第 4 章章 火灾报警系统软件设计火灾报警系统软件设计 4.1 软件开发环境 4.2 火灾报警系统程序设计4.21 主程序流程图4.22 主程序初始化流程图 4.23 数据采集子程序 4.24 火灾判断与报警程序参考文献 致谢 附录 1 附录 2绪论绪论1.1 概述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
7、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
8、灾一股地说都能及早报警，不会酿成重大火灾。1.21.2 国内外的研究现状国内外的研究现状根据现代战争的突发性、立体性和区域不确定性,使攻防界线模糊,作战方向多变,战火灾自动报警系统已有百余年的发展历史，19 世纪 40 年代美国诞生的火灾报警装置标志着火灾自动报警系统首次进入人们的视野1。1890 年在英国，感温式火灾探测器研制成功并应用于火灾探测系统，标志着火灾自动报警系统的发展走上正轨2。此后，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，其发展过程可以分为以
9、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；
10、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
11、，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3。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、名胜古迹等不宜布线的场合，而且其价格也比较高4。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
12、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5。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
13、是今后火灾自动报警系统的发展方向6。1.1. 课题研究的背景和意义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
14、，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7。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
15、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8。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。火灾发生的早期，会使得燃烧物质分解，析出大量的有毒气体 CO，人们可能在毫无察觉火情的情况下就发生了CO 中毒，从而无力逃生，火灾自动报警系统可监测到 CO 浓度的变化，为人们提供 CO 浓度超标报警信息，通知人们及时疏散9。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10。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。第章第章 火灾报警系统整体方案设计火灾报警系统整体方案设计2.12.1 火灾
