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1、火灾探测与控制系统设计火灾探测与控制系统设计07电测电测指导老师： 小组成员： 主要内容主要内容n一、设计背景与目的n二、所用元器件简介n三、设计过程及成果n四、设计缺点及展望设计目的与背景设计目的与背景n2010年年11月月15日日14时，上海余姚路胶州路一栋高层时，上海余姚路胶州路一栋高层公寓起火。起火点位于公寓起火。起火点位于10-12层之间，整栋楼都被层之间，整栋楼都被大火包围着，楼内还有不少居民没有撤离。截至大火包围着，楼内还有不少居民没有撤离。截至11月月19日日10时时20分，大火已导致分，大火已导致58人遇难，另有人遇难，另有70余余人正在接受治疗。人正在接受治疗。设计背景与目
2、的设计背景与目的n火灾一直是伴随人类的自然和社会现象,它是近年来发生频率较高的一种危害,且呈逐年上升的趋势。实践证明，凡装有火灾自动报警控制系统的建筑物中，当火情发生时，由于报警及时，把火灾消灭在初期，大大减少了火灾的危害。因此，我们设计的火灾探测与控制系统可以监视环境中有没有火灾的发生，一旦有了火情，就将火灾的特征物理量，如温度、烟雾等转换成电信号，并立即动作，向火灾报警控制器发送报警信号并且控制喷水阀门灭火。这样可以预防或减少火灾的发生。n通过这次设计，可以增强我们的动手能力，为以后实际工作打下坚实基础。STC12C5404AD单片机简介单片机简介STC12C5404AD单片机是宏晶科技生
3、产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新时代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,4路PWM,8路高速10位A/D转换,针对电机控制，强干扰场合。AD590温度传感器温度传感器nAD590温度传感器是一种已经集成化的温度感测器，它会将温度转换为电流，在8051的各种课本中经常看到。其规格如下：n1、度每增加1，它会增加1A输出电流n2、可测量范围-55至150n3、供电电压范围+4V至+30VAD590温度传感器温度传感器nAD590的管脚图及元件符号如右图所示：nAD590的输出电流值说明如下：n其输出
4、电流是以绝对温度零度（-273）为基准，每增加1，它会增加1A输出电流，因此在室温25时，其输出电流nIout=（273+25）=298A。AD590使用注意事项：使用注意事项：n1、Vo的值为Io乘上10K，以室温25而言，输出值为10K298A=2.98Vn2、测量Vo时，不可分出任何电流，否则测量值会不准。甲烷气体传感器甲烷气体传感器n型号TYPEGS-B1n特点：n具有长期稳定性n对甲烷有高度灵敏度n有良好的看干扰能力n（氢、乙醇、丁烷、一氧化碳、温度等）n良好的重复性n工作环境：温度：-10+45n湿度：95%RH甲烷气体传感器甲烷气体传感器传感器结构传感器测量电路甲烷气体传感器灵敏
5、特性甲烷气体传感器灵敏特性设计过程及结果设计过程及结果n设计思路：n该系统主要以单片机系统为核心控制与信息判断处理中心，对温度传感器和烟雾传感器检测传输过来的信息进行判断和处理，若单片机系统判断信号为火灾信号，则单片机系统发送信号给报警系统报警，并控制喷水阀门打开，进行自动灭火。等灭火完毕，由人工复位，则停止报警，喷水阀门关闭，系统重新进入火灾检测阶段。系统硬件组成框图系统硬件组成框图n其中，AD590温度传感器和甲烷传感器及A/D转换电路构成数据采集系统。功放电源报警系统初期灭火系统烟雾传感器温度传感器系统单片机系统设计原理设计原理n单片机是整个系统的核心。其工作原理是先通过传感器(包括温感
6、和烟感)将现场温度、烟雾等非电信号转化为电信号，再将传感器输出的电信号进行放大、滤波等，使之满足AD转换的要求，最后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。设定报警下限，当判断为报警信号，由单片机蜂鸣器报警，并控制喷水阀门打开。报警后等待人工复位，若有按键按下，则停止报警，喷水阀门关闭，重新进入检测阶段。单片机系统设计单片机系统设计n该系统是89C51的最小应用系统。P1.0、P1.1位分别与温度传感器信号、烟雾传感器信号线相连接，即可通过这两个引脚采集温度和烟雾传感器信号；P1.2为正常显示位，该指示灯亮表明系统正常工作。P1.4与报警系统相连，当单片机判断有火灾时，它输
7、出控制信号实现使火灾报警声响起，进行火灾报警；P1.5为喷水阀门控制位，控制打开和关闭喷水阀门。单片机系统原理图温度检测及变换电路温度检测及变换电路n上图为温度-电压变换电路。集成稳压器7905输出的-5V电压经可调电阻R11接至精密运放OP07的反相输入端。AD590的正极接+12V电压，设通过R11、R12的电流分别为I0、I1，则AD590的电流表达式为I=I0+I1。因OP07的电压增益A1，故图中M点为虚地（VM=0V）,只要在某温度下调整R11使I0等于AD590在该温度下的工作电流值，I0就为恒定值。报警电路设计报警电路设计n单片机P2.7发出的电压信号需要放大才能带动蜂鸣器工作
8、。R8使这个电压信号的放大倍数可调，此报警电路的输入引脚由单片机的P2.7控制，系统中设置下限报警温度为50。在软件设计中，当采集到的温度高于50时，令P2.7=1则可实现蜂鸣器报警，如右图所示。报警电路图甲烷传感器检测电路甲烷传感器检测电路n甲烷传感器产生一个与甲烷的含量成比例的微弱信号，经过放大电路放大后产生一个输出信号，送入单片机片内A/D转换输入口，将此模拟量信号转换为数字信号。然后单片机对此信号进行处理，并实现报警功能。软件设计流程图软件设计流程图是否人工复位停止报警、喷水阀门关火灾报警子程序、喷水阀门开初始化设置检查循环周期调用温度数据采集子程序是否为火灾调用烟雾数据采集子程序否是
9、是否缺点缺点n1、设计时的忽略了温度传感器的特性，本组所使用的温度传感器AD590其本身存在一定限制条件，如精确度低、测温点数量少、电路复杂等。此外，AD590对线阻的要求较高，这是我们没有预计到的，因此导致在试验检验时，芯片出现故障。这也是本组无法完成课题的主要原因。n2、甲烷探测器灵敏度较低，对烟雾量要求较高，测试过程中，无法快速检测。n3、在课题设计中，我们提出了添加自动喷水部分，但在实际操作中缺少元件，从而无法完成。展望展望n火灾探测与控制系统在应用中相当普遍，在课题设计中，我们提出了将语音报警系统和自动喷水系统与火灾探测系统结合的思路。这体现了自动化、高效化与智能化。n此外，目前火灾探测已经大量应用于工厂、学校、住宅，而城市公交系统则相对应用较少，我们希望能将火灾探测项目向城市公交系统推行。由于车内环境和室内环境差别较大，因此对火灾探测器的要求也有所不同，例如：考虑到室外温度较高，温度报警下限应相应提高等。谢谢！谢谢！
