基于单片机的多路火灾报警系统设计

1、中国地质大学长城学院 本 科 课 程 设 计 题 目:基于单片机的多路火灾报警系统设计 系 别信息工程系学生姓名陈健伟专 业电子信息工程学 号04411105指导教师张芳芳职 称研究生2015年 05 月 20 日基于单片机的多路火灾报警系统设计摘 要 当今世界，科学技术的迅猛发展给人们的日常生活带来了极大的便利，各种电子产品在人们的生活中扮演着越来越重要的角色，但是在带给人们极大便利的同时，也存在着巨大的火灾隐患。为了尽可能的避免以及减少火灾带来的损失，要求开发和完善火灾自动报警系统，将火灾消灭于萌芽状态，提高预警能力。基于此理念，本文从实际生活着手，设计了一种能够适用多种场合的火灾智能报警

2、系统，该报警系统以at89s52单片机为控制核心，它用来接收和处理火灾探测器所反馈来的烟雾浓度信号与温度信号，并控制报警器进行报警。该系统可以一直向现场发出信号来对温度与烟雾浓度进行实时的监测，并能够及时的将监测反馈给报警控制器，控制器会将反馈的烟雾浓度与温度值信号与设定的阈值相比较来判断是否有火灾发生，当现场烟雾浓度或者温度异常时便会进行报警，是一种结构相对简单简单、使用方便、廉价的智能化火灾报警器，具有很广阔的前景与实用性。关键词： 单片机； 智能火灾报警； 传感器abstractin todays world, the rapid development of science and t

3、echnology brought great convenience to peoples daily life, all kinds of electronic products in peoples life plays a more and more important role, but in brings people great convenience, at the same time also there is a large fire hazards. in order to avoid and reduce fire losses, to develop and impr

4、ove the automatic fire alarm system and the fire in the bud, improve the ability of early warning. based on this idea, this text set about from the actual life, design a kind of can apply a variety of occasions of intelligent fire detection and alarm system, the alarm system at89s52 single chip micr

5、ocomputer as control core, it is used to receive and process feedback to fire detector signals with temperature, smoke concentration and alarm control alarm. can send a signal to a site to the system for real-time monitoring of temperature and smoke concentration, and be able to timely feedback will

6、 monitor to the alarm controller, the controller will feedback the smoke concentration and temperature signal is compared with the threshold set to determine whether there is a fire, when the smoke concentration or temperature anomaly will be to call the police, is a relatively simple structure, eas

7、y and convenient to use, cheap intelligent fire alarm system, has the very broad prospects and practical.keywords: single chip microcomputer; intelligent fire alarm; sensor目 录1 绪论11.1 选题的背景及意义11.2 国内外的发展状况11.3 本文的主要研究内容22 火灾报警系统及其整体方案设计32.1火灾报警系统组成及其功能32.2系统的总体设计方案32.2.1 系统的硬件总体结构32.2.2系统的软件总体结构43 系

8、统的硬件选择与设计53.1 系统主要硬件的选择53.1.1 单片机的选择53.1.2 探测器的选择73.1.3 模数转换器的选择93.2 各部分电路设计103.2.1单片机外围电路的设计103.2.2 烟雾检测与a/d检测电路113.2.3 报警电路113.2.4 按键控制电路113.2.5 显示模块124 系统的软件设计134.1 系统的主程序流程134.2中断服务程序134.3 数据采集函数144.4 报警函数154.5 按键处理数及数码显示函数165 调试及仿真185.1系统开发环境185.2 proteus仿真结果186 总结与展望196.1总结196.2展望19参考文献20致 谢21

9、附录1电路原理图22附录2系统程序22附录3 实物图33中国地质大学长城学院2015届毕业设计1 绪论1.1 选题的背景及意义火灾指的是在时间或空间上失去人为控制的燃烧所造成的灾害。在各种各样的自然灾害当中，火灾是最为常见地威胁人类安全和社会发展的灾害之一。它无时无刻不在威胁着人类的生命财产安全，随着社会的不断进步,科学技术的日益发展，建筑朝着更加复杂与高层化发展，使得火灾发生的情况更加糟糕，带来的损失更加的严重1，例如在2015年1月2号在哈尔滨市北方南勋陶瓷大市场仓库发生的重大火灾事故，起火地点为约70平方米的一酒店用品仓库，火灾的面积超过1.1万平方米导致楼房坍塌面积达3000平方米。燃

10、烧40多个小时火灾才得到控制。总共造成了5名消防战士牺牲，13人受伤，造成了巨大的损失。残酷的现实摆在面前，人们必须提高对火灾预警和消防工作的认识，火灾的检测预防工作已迫在眉睫，找寻一种能够及时有效的预防火灾发生的方法已经成为当下迫切需要解决的问题。为了将人类财产损失降低到最小需要设计一种比较完善的火灾预防与监测系统，基于单片机的多路火灾报警系统就是在这样的背景下而研究出来的，随着科学技术的发展，其功能、技术水平都在不断地完善与提高，该系统能够较快的发现火灾的早期特征，从而能将火灾消灭在萌芽当中，降低损失。1.2 国内外的发展状况在1980年前后，我国的火灾智能报警系统行业刚刚处于起步阶段，当

11、时生产报警器的厂家多是模仿国外或者是引进国外的技术来进行生产，没有真正的核心技术。改革开放后，随着国外的厂家入驻我国带来先进的技术同时也促进了该市场的成熟，我国的消防企业趁此机会也可以学习国外的先进技术，经过30几年的进步，我国的火灾报警系统已经成为具有一定的规模、较为成熟的行业2。其智能化水平也越来越高，价格也越来越低廉，基本上符合我国的国情。但是大部分的智能火灾报警系统大多数分布不智能、灵敏性差、可靠性低、编程复杂等缺点在大规模应用到市场之前还有很多亟待解决的问题。在1940年左右，美国的科学家发明了一种火灾报警装置，该装置大体上具备了现在报警系统的功能，从此火灾报警系统开始进入人类的视野

12、。此后，经过40多年的研发在1980年由英国科学家率先研究出来了温感式火灾探测器，这是人类火灾报警技术上的一大突破，此后火灾报警系统步入了高速发展的道路3。伴随着科学技术的不断进步以及高新材料的不断出现使得其得到了长远的发展，人们以市场为导向不断的研发与寻找新的技术来不断的完善火灾报警系统。主要表现为用新材料来代替探测系统从而提高灵敏度，采用更加可靠的核心元器件来提高产品的可靠性，以减少误报率等等。火灾报警器日趋完善，从而获得了长足的发展成为当代消防技术中不可缺少的并且具有广阔发展前景的手段。1.3 本文的主要研究内容火灾现已经成为我国高发性以及破坏性最强的灾害之一，给人们的生产生活带来巨大的

13、威胁，如今，建筑都朝着大型化、高层化以及繁杂化的方向发展，给消防工作带来巨大的困难，尤其是人员密集、物品堆放聚集的仓库等地方，一旦发生火灾，后果将不堪设想4。因此，防火是当下的重中之重，有些火灾发生慢，随着温度和湿度的变化，容易使易燃物达到着火点并产生烟雾和明火，若不在此时控制后果将不堪设想，有些火灾则发生的比较快，能够在瞬间变成不可控制的大火。所以提早发现火灾隐情，将火灾扑灭在早期能够有效的降低甚至防止巨大损失的产生。本系统研究的是在一般情况下的火灾，这种火灾发生较为缓慢，并且会伴随着温度的异常、烟雾的浓度变化等等，通过对现场的温度、烟雾、火光等不断的监测来判断火灾是否产生。2 火灾报警系统

14、及其整体方案设计2.1 火灾报警系统组成及其功能火灾自动报警系统是为了可以使人类尽早发现火情，并且能够及时有效地采取各种措施来进控制和扑灭。目前的火灾报警系统大多数都是由传感器、控制器、信号单元处理电路和报警系统组成；火灾传感器是探测火灾的仪器，当火灾刚发生时，会产生烟雾、高温和火光。探测器检测到这些后可以将其转变为电信和报警，从而使人们能够及时发现火情从而将其消灭在初期5。系统的整体的框图如图1所示。单片机烟雾传感器声光报警 显示按键放大电路a/d转换电路温度传感器图1整体框图烟雾传感器与温度传感器将监测到的各种非电信号转换成电信号再经过调理放大处理后送到a/d转换电路将其转换成数字信号送到

15、单片机中，单片机将其与设定好的值相比较来判断是否发生异常，若发生异常则进行报警。2.2 系统的总体设计方案2.2.1 系统的硬件总体结构一个完善的火灾报警系统应该由系统控制模块、信号探测模块以及报警模块组成。在本设计中以单片机作为其核心控制模块，以温度探测器、烟雾探测器作为其信号探测模块来组成火灾报警系统。当现场的温度发生异常或者烟雾浓度异常时，信号探测模块将采集到的温度和烟雾等非电信号转换成电信号，通过信号调理电路以及放大电路进行调理与放大、滤波等处理后再经过a/d转换电路，将模拟信号转换成数字信号送到单片机，然后再由单片机进行判断是否超过内存中设定的值，若超过则进行报警。结构框图由图2所示

16、。传感器 调理电路 a/d转换单片机声光报警烟雾、温度显示 图2 系统硬件结构框图2.2.2 系统的软件总体结构由于模块化的设计方式有着便于维护、扩充等功能，故本系统设计也是采用的模块化设计。各个模块的具体功能都是通过子程序的调用进行实现的。本系统的子程序包括：信号采集模块、数据判断模块、报警模块等组成。具体流程图如图3所示。 信号采集判断 火灾报警报警判断断 初始化 图3 系统流程图首先系统先进行初始化，初始化完成之后单片机开始接收烟雾、温度探测器传过来的信号，再与内存中设定的阈值相比较，若是大于则进行报警，若无异常则继续接收信号。3 系统的硬件选择与设计3.1 系统主要硬件的选择3.1.1

17、 单片机的选择（1）单片机的比较单片机作为本系统的核心元器件，在本系统中扮演着非常重要的角色，所以在选择型号的时候必须慎重。目前市场上的单片机种类很多，品种繁杂。主流的包括英特尔公司推出的8051系列单片机、atmel公司在90年代推出的avr系列单片机、ti公司推出的msp430单片机以及microchip公司推出的pic单片机等6。这其中使用最广、最具影响力的当属英特尔公司的8051系列单片机，该系列单片机具有优良的性能价格比、通畅的供货渠道、国产低价的仿真器、较全的技术资料而较早的占据了国内的市场，并为广大程序员所熟悉。由于该系列的单片机应用早、影响很大，已经成为事实上的业界标准。后来许

18、多生产厂家与英特尔在该领域合作推出相同类型的单片机，虽然各个厂家都在不断的改变制造工艺，不断地添加新的功能，但是内核却是一样的，这一类型的单片机内部指令与管脚完全兼容，在使用中都是可以互换的，故后来人们将这一类与8051内核相同的单片机统称为“51系列单片机”7。发展到现在不断地有厂家完善与添加新的功能，在这些厂家中要算 atmel公司的推出的at89s52更为实用些，at89s52是一种带4k字节闪烁可编程可擦除的高性能cmos8位微处理器。该器件采用的是高密度非易失存储器制造技术进行制造，完全兼容mcs-51系列单片机的指令集与输出管脚。利用单个芯片将多功能8位cpu以及闪烁存储器集成，所

19、以该单片机可以称作是一种高效的微控制器。综合考虑，本系统决定选用at89s52作为核心控制元件。（2） 关于at89s52at89s52是atmel公司生产的一种低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有 8k 在系统可编程flash存储器。at89s52虽然使用的是mcs-51的内核，但做了很多方面的改进使得芯片具有传统51单片机所不具备的新功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位cpu和在系统可编程flash，使得at89s52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。其主要性能有：1、与mcs-51单片机产品兼容。2、8k字节能够在系统中可编程的flash存储器。3、1000次擦写周

20、期。4、全静态操作：0hz-33mhz。5、三级加密程序存储器。6、32个可编程i/o口线。7、三个16位定时器/计数器。8、8个中断源。9、全双工uart串行通道。10、低功耗空闲和掉电模式。11、掉电后中断可唤醒。12、看门狗定时器。13、双数据指针。14、掉电标识符8。引脚图如图4所示：图4 at89s52引脚图该单片机的p0 口p0口是一个8位漏极开路的双向i/o口。作为输出口，每位能驱动8个ttl逻辑电平。对p0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，p0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，p0不具有内部上拉电阻。在flash编程时，p0口也用来接

21、收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。该单片机的p1 口 p1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向i/o 口，p1 输出缓冲器可以驱动4 个ttl 逻辑电平。 此外，p1.0和p1.1分别作定时器/计数器2的外部计数输入（p1.0/t2）和定时器/计数器2 的触发输入（p1.1/t2ex）。 在flash编程和校验时，p1口接收低8位地址字节。引脚的第二功能：p1.0 t2（定时器/计数器t2的外部计数输入），时钟输出p1.1 t2ex（定时器/计数器t2的捕捉/重载触发信号和方向控制）p1.5 mosi（在系统编程用）p1.6 miso（在系统编程用）p1.

22、7 sck（在系统编程用）该单片机的p2 口p2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向i/o 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个ttl逻辑电平。该单片机的p3 口表1 p3口个引脚功能图口线 特殊功能 信号名称 p3.0 rxd 串行输入口 p3.1 txd 串行输出口 p3.2 外部中断0输入口 p3.3 外部中断1输入口 p3.4 t0 定时器0外部输入口 p3.5 t1 定时器1外部输入口 p3.6 写选通输出口 p3.7 读选通输出口 3.1.2 探测器的选择火灾探测器在火灾报警系统中起着相当重要的作用，它负责对现场进行监测来确定有没有火灾的发生，一旦周围环境出现了火情，那么探测器就会收

23、集火灾初期所产生的异常烟雾、温度等物理量，并且将其转换成电信号向系统的其它相关电路传送。所以说，探测器相当于系统中的“感觉器官”，起着至关重要的作用，它的好坏直接关系到了火灾报警系统能否正常的运作。按照对现场的信息采集类型火灾探测器可以分为：感烟探测器、感温探测器、火焰探测器、特殊气体探测器9。（1）感烟探测器感烟型火灾探测器是一种能够响应燃烧或热解产生的固体或液体微粒的火灾探测器，是目前使用最广的一种火灾探测器。因为它能探测到物质燃烧初期所产生的气溶胶或烟雾粒子的浓度，因此有的国家称感烟火灾探测器为早期发现探测器。常见的感烟火灾探测器有离子型、光电型等几种。（2）感温探测器当火灾发生的时候，

24、燃烧物体会产生大量的热使周围的环境温度迅速升高，从而造成了温度的异常，而温感探测器则能够迅速响应这种异常，并且能够将其转换成电信号及时的进行传递以达到报警的目的。（3）火焰探测器这种探测器又可以称之为感光式探测器，当火灾发生时伴随着会产生大量的光，而火焰探测器则能够探测到这些光和火焰的闪烁频率，并可以将其转换成电信号及时进行传递。（4）特殊气体探测器特殊气体包括有烷类、醇类、烯类、苯类等气体，该探测器适用于存在这些特殊气体的危险场所，尤其是在石化、冶金、煤矿等行业，该探测器能够连续探测空气中特殊气体的含量，若周围的气体含量一旦超出所设定的浓度值，则会迅速做出反应，将其转换成电信号并及时进行传递

25、。是保证人身财产安全的理想监测仪器。本系统只涉及到温度与烟雾这两项的指标参数与报警器的关系，故其它几种探测器不与探讨。1. 温度探测器的选择温度探测器是利用热敏的方式来对周围的温度环境进行检测的装置，依据其对检测参数的不同，可以将其分为定温式、差温式、差定温式几种。ds18b20是由美国达斯拉半导体公司生产的单线数字温度传感器芯片，为目前常用的温度传感器，该传感器是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，利用“一线总线”独特并且使用的特点，用户可以更加简单方便的组建传感器网络。该传感器抗干扰能力强、体积小、精确度高，在实际应用中能够实现良好的测温效果。其主要特性为： 独特的单线接口技术，

26、仅需要一条口线就可以实现与单片机进行双向通信。 在实际应用中不需要任何的外围元器件就可以实现温度的测量。 可通过数据线来供电，电压的范围在3.05.5v。 用户定义的，非易失性的温度警告设置，用户可以自行设定告警的上下限温度。 温范围55125，在-10+85时精度为0.5。 可以程序设定为912位分辨率，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625，从而可以可实现高精度测温。 在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。 测量结果直接输出数字温度信号，以一线总线串行传送给cpu，同时可传送crc校验码

27、，具有极强的抗干扰纠错能力。 负压特性：当电源的正负极接反时，芯片只是不能够正常的进行工作而不是烧毁。2. 烟雾传感器的选择1）烟雾传感器的简介以及原理烟雾传感器属于气敏传感器，是一种模拟的传感器，它可以将空气中的可燃性气体信号转换成电信号进行传递。烟雾传感器是利用烟雾敏感元件的电阻受烟雾（主要是可燃颗粒）浓度影响从而使其阻值发生相应变化的原理向单片机发送烟雾浓度相应的模拟信号。烟雾传感器是火灾报警系统的“先头兵”，起着非常重要的作用，单片机正是通过传感器送过来的电信号强弱来判断可燃性气体在环境中的浓度情况，从而进行相关的监测、报警功能。所以说精确可靠的烟雾传感器对于报警系统非常的重要。2）烟

28、雾传感器的分类离子式烟雾传感器:该烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。光电式烟雾传感器：光电烟雾报警器内有一个光学迷宫，安装有红外对管，无烟时红外接收管收不到红外发射管发出的红外光，当烟尘进入光学迷宫时，通过折射、反射，接收管接收到红外光，智能报警电路判断是否超过阈值，如果超过发出警报。红、紫外火焰探测器：该类型的探测器灵敏度高，反应快，能够在火灾初期时候依据火焰辐射出来的红外线做出快速的反应，考虑到在发生火灾时可以辐射出红外线的不仅仅是火焰，高温物体或者阳光也是可以的，所以容易

29、产生误报，该传感器不适用在火灾发生前有高温物体或者光照的地方。烟雾浓度是火灾发生时的特性参数之一，考虑到在火灾发生时会伴有大量烟雾，并且本设计面向的是一般场合下的火灾情况加之价格等因素决定使用mq-2气体传感器。3. 关于mq-2气体传感器mq-2型烟雾传感器属于半导体气敏传感器，所使用的气敏材料为在清洁空气中电导率较低的二氧化锡，属于表面离子式n型半导体。当周围环境中存在可燃性气体时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，从而使传感器的电导率随之增加。利用这样的变化就可以获得这种烟雾浓度大小的信息，电导率越大则证明传感器周围环境的烟雾浓度越大。该传感器对煤气、液化气等烟雾有着很不错的灵

30、敏度，特别是对烷类烟雾有着更高的敏感度，其具有良好的抗干扰性，可准确的排除有刺激性非可燃性烟雾的干扰信息，例如酒精和烟雾等等。可用于家庭和工厂的气体泄漏检测装置，在市面上应用十分广泛。其特点如下： 广泛的探测范围。 高灵敏度/快速响应恢复。 优异的稳定性/寿命长。 简单的驱动电路。由于气敏元器件的特性，当烟雾探测器刚刚工作的时候，其内阻会很小，需要运行一段时间后才能恢复到稳定的工作状态，所以在系统运行时候先要进行预热几分钟再进行使用，以避免误报。3.1.3 模数转换器的选择（1）a/d转换器的介绍模数转换器即a/d转换器，或简称adc。通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数

31、转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。a/d转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号，因此a/d转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。在实际电路中，这些过程有的是合并进行的，例如取样和保持，量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。a/d转换器的主要参数为：转换精度与转换时间。其中转换精度又包括分辨率和转换误差。目前市场上的a/d转换器

32、种类很多，其中adc0832是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道a/d转换芯片。由于它体积小，兼容性，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。（2） 关于adc0832adc0832为8位分辨率a/d转换芯片,其最高分辨率可达256级,可以适用一般的模拟量转换要求.其内部电源输入与参考电压的复用,使得芯片的模拟电压输入在05v之间。芯片转换时间仅为32us,据有双数据输出可作为数据效验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过di数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。主要特性有： 8位分辨率

33、。 双通道a/d转换。 输入输出电平与ttl/coms相兼容。 5v电源供电时输入电压在05v之间。 工作频率为250khz，转换时间为32us。 一般功耗仅为15mw。 8p、14p-dip（双列直插）、picc多种封装。3.2 各部分电路设计3.2.1单片机外围电路的设计（1） 时钟电路由于单片机的内部都是由很多的诸如触发器等构成的时序电路来组成的，所以要是想让单片机一步一步有节奏的进行工作，就需要时钟电路来提供必要的时钟来驱。在具体工作的时候，单片机的外部需要接上振荡器来提供高频脉冲，该脉冲经过进一步的分频处理以后，就可以成为单片机内部的时钟信号，并作为单片机内部协调各方面工作的控制信号

34、。一个机器周期一共是有12个振荡周期，所以加入外接石英晶体振荡器的振荡频率为12mhz，那么一个振荡周期则为1/12us。电路图如图5所示。图5 时钟电路（2）复位电路复位电路，就是可以将电路恢复到起始状态，进行初始化操作。单片机在最初进入工作的时候需要进行一次初始化的处理，以便回到原始状态，重新进行计算10。另外，若是程序在运行当中出现了错误或者人为的操作失误时，也需要进行复位操作。复位电路在刚开始通电的时候，电容中是没有电压的并且其电阻的阻值很低，通电后电容的两端电压会慢慢的上升，复位脚的电平由低上升到了高电位，从而引起了内部电路的复位工作，这个就是单片机的上电复位，若按下复位按键时，电容

35、的两端又会放电，电容又回到了0v，这就是手动复位。本系统采用的是手动按键进行复位操作。电路图如图6所示。图6 复位电路3.2.2 烟雾检测与a/d检测电路烟雾传感器将采集到的烟雾浓度信号转换成电信号接着将其传送到a/d转换电路,adc0832将模拟信号转换成数字信号发给单片机,其中d0、d1口并联在一起接单片机的p3.3口，cs端接单片机的p3.5口，转换时需将cs输入端变为低电平。电路图如图7所示。图7 烟雾a/d检测电路3.2.3 报警电路电路通过三极管串联一个电阻外加个蜂鸣器与单片机p3.6端口连接，当输出为高电平时报警器就会报警。电路图如图8所示。图8 报警电路3.2.4 按键控制电路

36、为了更加方便的进行操作，在进行设时添加了四个物理按键，分别为设置键、加键、减键和紧急报警按键并分别与单片机的p2.3、p2.2、p2.1、p2.0口相连接，设置键可以对烟雾浓度或者是温度临界值进行设置，紧急报警按键是为了应对突发事件。电路图如图9所示。图9 按键电路3.2.5 显示模块烟雾、温度浓度值的显示采用七段数码管显示与单片机的p1口相连接。显示模块电路图如图10所示。图10 显示模块4 系统的软件设计4.1 系统的主程序流程由于气敏元器件的特性，当烟雾探测器刚刚工作的时候，其内阻会很小，需要运行一段时间后才能恢复到稳定的工作状态，所以在系统运行时候先要进行预热几分钟再进行使用，以避免误

37、报。流程图如下图11所示：是 程序初始化传感器预热处理开始 单片机处理，判断否超过设定报警值a/d转换 进入报警子程序信号采集否图11 主程序流程图在整个的报警系统运行工作中，首先先进行复位初始化，等传感器预热完毕后由温度、烟雾探测器进行采集然后将采集到的烟雾浓度信号与温度信号经模数转换处理后，再传送到单片机进行分析处理，进而来判断判断是否超过设定的报警值，若超过则启动报警程序，若没有超过则继续接收数据。4.2中断服务程序中断服务程序的流程图如图12所示：初始化中断服务显示信号采集图12 中断程序流程图在单片机中，中断程序有着十分重要的作用，它能够让cpu能够对突发的事件进行及时的响应。系统首

38、先进行初始化，初始化结束后便可以进行中断，时间间隔大概1s左右会对烟雾浓度和温度进行一次的采集，然后会将数据送入显示程序中等待中断退出然后进行显示。中断中同时判断是否需要进行报警。中断程序为：void time0_int() interrupt 1static uchar value;th0 = 0xf8;tl0 = 0x30; / 2msvalue +; display(); if(value % 150 = 0)flag_300ms = 1; /300msvalue = 0; ea =1;4.3 数据采集函数数据采集函数的流程图如图13所示： 初始化传感器预热单片机寄存器模数转换图13 数

39、据采集程序流程图系统开始后，首先进行初始化以及烟雾传感器预热，完毕后单片机会驱动adc0832对采集到的温度及烟雾信号进行模数转换，再将数据传送到单片机，单片机将转换好的数据存入到寄存器中。数据采集函数为： temperature = read_temp(); dengji = ad0832read(1,0); dengji = dengji * 10 / 250; if(menu_1 = 0) if(temperature = 99) temperature = 99;4.4 报警函数报警函数的流程图如图14所示。初始化传感器预热模数转换单片机报警器图14 报警程序流程图信号采集后跟设定的阈

40、值相比较，若超出则进行报警。报警函数为：void clock_h_l()static uchar value;if(dengji = s_dengji) | (temperature = s_temp) | (shoudong = 1)value +;if(value = 2)value = 10;beep = beep; else if(dengji s_dengji) & (temperature = 3)menu_1 = 0;if(menu_1 = 1)/设置高温报警if(menu_1 = 2)/设置烟物报警5 调试及仿真5.1系统开发环境本设计先在keil c51软件中进行程序的开发，

41、检测无误后再用protues软件进行仿真调试。（1）keil c 简介keil c51是由美国keil software公司研发推出的c语言软件开发系统，该软件无论是在功能方面还是在可读性上都非常的强大，很适合刚接触c语言的人来使用。keil能够完美的兼容51系列单片机在目前的编译系统中很受欢迎。（2）proteus简介proteus软件是英国labcenter公司推出的电路分析与仿真软件，该软件使用方便、元器件库庞大而且易于上手。它具有极为强大的原理图到pcb板的设计功能，该产品克服了以往同类软件的没有物理原型不能进行仿真的缺点，只要能够绘制出原理图就可以利用它来进行系统的测试，非常的方便1

42、1。proteus软件能够很好地仿真单片机等其他的外围元器件，在仿真软件领域占着非常重要的位置，受到众多单片机爱好者的欢迎。5.2 proteus仿真结果假定发生火情，温度与烟雾超过所设定的阈值，仿真图如图16所示。图16 仿真结果6 总结与展望6.1总结本设计是在参照目前主流火灾报警系统的基础上结合当下的实际情况而进行设计的。本系统摈弃了以前单一传感器报警的设计，采用的是烟雾传感器跟温度传感器相结合的多路探测技术，能够使系统灵敏度更高，响应时间更短，在火灾发生的初期就可以准确的报警。本设计主要由烟雾、温度采集电路和单片机控制电路组成，传感器的选择遵循灵敏度高、适用范围广、成本低的原则来进行对

43、比选择。在单片机的选择上对比了2种51系列的单片机以后最终选择了目前市场上主流的at89s52单片机，该单片不仅有着at系列单片机的全部功能，并且还添加了很多新的功能，价格也更加的低廉。当然本设计还存在着很多不足之处，例如说要是对烟雾传感器的要求更高、在可以增加预算的情况下可以选择灵敏度更高的离子型烟感探测器，在有些火灾发生时还伴有剧烈的爆炸，这种情况温度会升高的比较快，然而ds18b20的测温范围为55+125，所以在这一种情况下并不适用，还可以在火灾报警器的后段增加个远程发送功能，即利用无线技术在有火灾发生时可以向消防部门发送信息等等。至此，我的论文也就要告一段落了，从设计到完成，自己学到

44、了很多以前没有学到过的东西，让我更加清楚的意识到自己所掌握的知识水平，了解自己的短处。从这次的设计中培养了我独立思考的能力，进一步的提高了我在实际设计中研究、发现以及解决问题的能力。同时也发现了自己很多的不足之处，有待进一步的学习和发展，让自己更能适应以后的工作和生活。6.2展望二十一世纪科学技术发展迅速，使得计算机技术、微电子技术、网络技术得到更加长远的发展。火灾报警系统的更新变化也是巨大的，总的来看主要包括：技术的创新、新型材料的应用、更加智能化等等。新型材料的不断被发现使得火灾报警系统的探测器更加的灵敏，单片机厂商技术的不断革新，新功能的不断推出，运用网络技术可以使报警器将火灾险情通过g

45、sm模块进行传送，运用新技术增加联动装置可以实现自行灭火等等。未来的火灾报警系统会更加的智能、功能更加的齐全，进一步降低甚至杜绝火灾的出现。参考文献1 李中望.一种智能火灾报警系统的设计方案.安防科技,2012.2 王钊.智能型火灾报警系统的设计与研究:(硕士学位论文).西安理工大学,2010.3 张向亮.智能建筑火灾自动报警系统的设计与研究:(硕士学位论文)武汉理工大学,2010.4 雍静,李北海,杨岳等.建筑智能化技术m.北京:科学出版社,2011.5 黄凤娟.单片机火灾报警系统的设计j,安徽电子信息职业技术学院学报,2012年第 1期.6 陈海宴.51单片机原理及应用m.北京航空航天大学

46、出版社,2010.7 高峰.单片微型计算机原理与接口技术m.北京：科学出版社,2013. 8 李增国.传感器与检测技术m.北京:北京航空航天大学出版社,2013.9 赖寿宏微型计算机控制技术m.机械工业出版社，2012.10 朱清慧. protues教程电子线路设计、制版与仿真（第二版）m.北京：清华大学出版社,2011.11 石明江,顾亚雄,张禾,.单片机原理与应用课程教学改革与实践j.计算机教育,2011.12 许超,吴新杰,张丹,.基于proteus和keil的单片机课程教学改革j.辽宁大学学报(自然科学版),2011.13 黄天录,张专成.基于mcs-51单片机的现场总线型分布式火灾报

47、警控制系统j.现代电子技术,2006.14 苗强,张鹏,汤小松.基于pic16f87x单片机的火灾报警系统设计j.世界电子元器件,2007.15 david cj. the c programming language (the third edition)m.prentice-hall ,2008.16 stephen l.herman,walte n. ale rich.industrial moto controlj. delmar publishers,2010.17 meehan joanne,muir lindsey.scm in merseyside smes:benefits

48、and barriersj.tqm journal.2008.18 g.edward suh, charles wodonnell,srinivas devadas,aegis:a single-chip secure processor, ieee design and test of computers.2008,24（6）57058019 v.yu.teplov,a.v.anisimov.thermostatting system using a single-chip microcomputer and thermoelectric modules based on the pelti

49、er effectj ,2002.20 goldman jm, petterson mt, kopotic rj, barker sj.masimosignal extraction pulse oximetry j.j clin monit comput.2000;16(7):7 5-83.致 谢至此，论文的写作也将落下帷幕。我的大学生活也即将结束。在本次毕业论文中，感谢我的导师张芳芳老师，从开题报告开始到设计结束一直关心我的进程，帮助我解决了好多问题，并传授了很多分析与解决问题的方法，指出了正确的方向，使我少走了不少弯路，才能够使我顺利的完成此次毕业论文，在这里非常感谢老师的指导。四年的大

50、学生活转眼即逝，在这段时间里身边的同学给予我非常多的帮助，让我在迷茫不知所措的时候能够得到安慰，在此谢谢他们的陪伴。附录1 电路原理图附录2 系统程序#include /调用单片机头文件#define uchar unsigned char /无符号字符型 宏定义变量范围0255#define uint unsigned int /无符号整型 宏定义变量范围065535#include #include eeprom52.h/数码管段选定义 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9uchar code smg_du=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, 0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff; /断码/数码管位选定义uchar code smg_we=0x7f,0xbf,0xdf,0xef;uchar dis_smg8 =