火灾报警器毕业论文.

1、摘 要火灾自动报警系统是楼宇自动化的一个构成系统，其设置目的是为了防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全。目前国内外先进的通用火灾报警控制器均是集报警和消防联动控制于一体的智能火灾报警系统，可以将探测器件收集的烟、温、光等信号以模拟量形式，连同外界相关的环境参数一起传送给报警器，报警器再根据获取的数据及内部存储的大量数据，利用火灾模型判断火灾是否存在，以及启动相关消防联动设备，这种智能化的系统在提高火灾判断、控制能力的同时，对总线传输也提出了更高的要求。本文主要研究基于CAN总线的火灾报警系统的设计方案和实现方法。本论文分为五部分介绍。第一部分是绪论，介绍了国内外火灾报警系统发展的历史、现状、

2、趋势以及火灾报警系统的分类，简要说明了研制火灾报警系统的意义。第二部分介绍了CAN总线在本系统中的应用及CAN总线的发展前景。第三部分是火灾报警系统硬件组成及原理，分别介绍控制器C8051单片机的应用、传感器及其信号调理电路、声光报警控制电路、步进电机驱动控制电路以及电源电路。第四部分是火灾自报警系统软件设计部分，系统软件部分即单片机上运行的程序。通过Keil C51完成，整个程序由主程序、数据采集输入子程序、电机转动子程序、判断火灾子程序。第五部分是总结及展望。关键词 火灾报警系统 单片机 红外火焰探测器AbstractThe fire alarm system is a building

3、automation component system. That the person interposes purpose is to endanger, protect person and property safety for guarding against and cutting down a conflagration. Home and abroad is at present advanced the conflagration warning controller being applied or used universally is to incorporate th

4、e intelligence autoalarm system that the gear giving an alarm and fighting fire controls in an integral whole equally, can with probe signals such as cigarette, the temperature, brightness collecting piece to simulate amounts forms, starts and relevance fire control gear equipment, this has also bro

5、ught forward higher call for to general line transmission while intellectualized system improving the conflagration judgement, the control ability. The main body of a book is studied mainly owing to CAN highway conflagration warning system design plan and realization method. The these is introduces

6、capital mark for five parts. Part I is an introduction, classification having introduced history, current situation, trend and conflagration alarm that conflagration alarm system develops at home and abroad systematically. Part II brief process having explained developing developing systematic signi

7、ficance of conflagration autoalarm and the hardware part. Part III is conflagration warning system hardware made up of and principle, circuit, step-by-step electric motornursing circuit, introducing controller C8051monolithic machine application,sensor and their signal respectively drive the control

8、 circuit and the power circuit. Part IV is that the conflagration designs a part from the system software giving an alarm, the system software part is that the the working dyadic implantation program. The former is completed by Keil C51, entire program by the host procedure, the data collect, electr

9、ic motor some functional element programs such as turning a functional element program, judging the conflagration functional element program, the treatment cutting out an engine voluntarily composes. Part V is that the summary looks into the distance. Key Words Fire alarm system MCU Infrared flame d

10、etector目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc232298399 摘 要 PAGEREF _Toc232298399 h I HYPERLINK l _Toc232298400 Abstract PAGEREF _Toc232298400 h II HYPERLINK l _Toc232298401 第1章 绪论 PAGEREF _Toc232298401 h 1 HYPERLINK l _Toc232298402 1.1 课题的研究背景及意义 PAGEREF _Toc232298402 h 1 HYPERLINK l _Toc232298403 1.2

11、 火灾报警系统的种类 PAGEREF _Toc232298403 h 2 HYPERLINK l _Toc232298404 1.3 火灾报警系统的国内外发展现状 PAGEREF _Toc232298404 h 4 HYPERLINK l _Toc232298405 1.4 本文主要工作内容及安排 PAGEREF _Toc232298405 h 6 HYPERLINK l _Toc232298406 第2章 CAN总线设计 PAGEREF _Toc232298406 h 7 HYPERLINK l _Toc232298407 2.1 现场总线 PAGEREF _Toc232298407 h 7

12、 HYPERLINK l _Toc232298408 2.2 CAN总线 PAGEREF _Toc232298408 h 8 HYPERLINK l _Toc232298409 2.2.1 CAN总线的产生与发展 PAGEREF _Toc232298409 h 8 HYPERLINK l _Toc232298410 2.2.2 CAN总线的特点 PAGEREF _Toc232298410 h 8 HYPERLINK l _Toc232298411 2.2.3 CAN总线协议 PAGEREF _Toc232298411 h 9 HYPERLINK l _Toc232298412 2.3 CAN总

13、线和RS-485总线的比较 PAGEREF _Toc232298412 h 9 HYPERLINK l _Toc232298413 第3章 火灾报警系统硬件组成及原理 PAGEREF _Toc232298413 h 11 HYPERLINK l _Toc232298414 3.1 系统总体框图 PAGEREF _Toc232298414 h 11 HYPERLINK l _Toc232298415 3.1.1 报警系统总体设计框图 PAGEREF _Toc232298415 h 11 HYPERLINK l _Toc232298416 3.1.2 报警器硬件框图 PAGEREF _Toc232

14、298416 h 11 HYPERLINK l _Toc232298417 3.2 火灾探测器设计 PAGEREF _Toc232298417 h 12 HYPERLINK l _Toc232298418 3.2.1 探测器种类 PAGEREF _Toc232298418 h 12 HYPERLINK l _Toc232298419 3.2.2 系统探测器 PAGEREF _Toc232298419 h 15 HYPERLINK l _Toc232298420 3.3 C8051F060单片机 PAGEREF _Toc232298420 h 17 HYPERLINK l _Toc2322984

15、21 3.4 电机驱动模块 PAGEREF _Toc232298421 h 19 HYPERLINK l _Toc232298422 单片机输出控制信号隔离电路 PAGEREF _Toc232298422 h 20 HYPERLINK l _Toc232298423 电机驱动电路模块 PAGEREF _Toc232298423 h 21 HYPERLINK l _Toc232298424 系统电源 PAGEREF _Toc232298424 h 22 HYPERLINK l _Toc232298425 系统火灾报警模块 PAGEREF _Toc232298425 h 24 HYPERLINK

16、l _Toc232298426 单片机报警接口电路 PAGEREF _Toc232298426 h 25 HYPERLINK l _Toc232298427 单片机与继电器接口电路 PAGEREF _Toc232298427 h 25 HYPERLINK l _Toc232298428 3.7 CAN总线通信模块 PAGEREF _Toc232298428 h 26 HYPERLINK l _Toc232298429 第4章 系统软件设计 PAGEREF _Toc232298429 h 28 HYPERLINK l _Toc232298430 4. 1 在单片机上运行的程序 PAGEREF _

17、Toc232298430 h 28 HYPERLINK l _Toc232298431 4.1.1 软件开发平台 PAGEREF _Toc232298431 h 28 HYPERLINK l _Toc232298432 4.1.2 程序设计 PAGEREF _Toc232298432 h 29 HYPERLINK l _Toc232298433 4.1.3 上位机通讯连接 PAGEREF _Toc232298433 h 34 HYPERLINK l _Toc232298434 第5章 总结及展望 PAGEREF _Toc232298434 h 36 HYPERLINK l _Toc232298

18、435 总结 PAGEREF _Toc232298435 h 36 HYPERLINK l _Toc232298436 展望 PAGEREF _Toc232298436 h 36 HYPERLINK l _Toc232298437 结论 PAGEREF _Toc232298437 h 37 HYPERLINK l _Toc232298438 致谢 PAGEREF _Toc232298438 h 38 HYPERLINK l _Toc232298439 参考文献 PAGEREF _Toc232298439 h 39 HYPERLINK l _Toc232298440 附录1 PAGEREF _T

19、oc232298440 h 41 HYPERLINK l _Toc232298441 附录2 PAGEREF _Toc232298441 h 47 HYPERLINK l _Toc232298442 附录3 PAGEREF _Toc232298442 h 54第1章 绪论 课题的研究背景及意义 随着人类社会的发展，人们居住、生活、工作的地方越来越集中，火灾的隐患也越来越大，火灾越来越严重的影响着人民的生命财产安全。世界各国都致力于各种火灾探测方法的研究和实验，对火灾的及时发现与报警，成为人们普遍关心的问题。并且火灾也成为国内外普遍关注的灾难性问题。它是发生频率较高的一种灾害，在任何时间、任何地

20、区都可能发生.随着社会经济的发展，建筑物、构筑物应用材料的多样性，各类工业和科学技术的发展，易燃材料增多，加之人们生活环境和生活方式的变革，火灾的危险性日益增加，火灾次数、火灾造成的人员伤亡和经济损失逐渐增多。尤其是近几年来，高层建筑人量增加，一旦发生火灾，灭火的难度更大在现代智能建筑中，火灾报警系统属于智能建筑系统的一个子系统。火灾自动报警系统起着极其重要的安全保障作用，在完全脱离其他系统或网络的情况下能独立正常运行和操作，完成自身所具有的防灾和灭火的功能。在工业和民用建筑、宾馆、图书馆、科研和商业部门，火灾自动报警系统已成为必需的装置1。火灾自动探测报警技术是将传感技术、通信技术和智能化信

21、息处理应用于火灾预防的一项综合性技术，具有速度快、精度高、实时性好等突出优点2。在这方面，传统的单片机技术在火灾的探测、报警、控制中发挥了重要作用。为了能够实时快速的处理大量数据，探测器和控制器之间应该有更快速完善的、低误码率的通信协议，在受控设备和网络所处的特殊的环境下，对信号的多方面的干扰都应有所考虑。因此，将现场总线技术应用于火灾报警控制是必然的发展趋势3。火灾自动探测报警技术这些年发展很快，技术上的更新变化也非常明显。总体来看，主要的发展变化是：数字技术和新工艺、新材料的应用，改进了系统能力和减少维护要求，向着高可靠、低误报和网络化、智能化方向发展。我国对此技术的研究与应用起步较晚，但

22、发展迅速。随着城市现代化建设的发展、人们消防意识的增强、消防法宣传的不断深入，对火灾自动探测报警技术的研究必将成为热点与方向4。1.2 火灾报警系统的种类火灾报警系统是由触发器件、火灾报警装置以及具有其它辅助功能的装置组成的火灾报警系统。它能够在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理量，通过感温、感烟和感光等火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时显示出火灾发生的部位，记录火灾发生的时间。一般火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统、室内消火栓系统、防排烟系统、通风系统、空调系统、防火门、防火卷帘、等相关设备联动，自动或手动发出指令，启动相应的防火灭火装置。 触发器件：指在火灾报警

23、系统中，自动或手动产生火灾报警信号的器件称为触发器件，主要包括火灾探测器和手动报警按钮。火灾探测器是能对火灾参数（如烟、温、光、火焰辐射、气体浓度等）响应，并自动产生火灾报警信号的器件，按照响应火灾参数的不同，火灾探测器分成感温火灾探测器、感烟火灾探测器、感光火灾探测器、可燃气体探测器和复合火灾探测器五种基本类型。不同类型的火灾探测器适用于不同类型的火灾和不同的场所。手动火灾报警按钮是手动方式产生火灾报警信号、启动火灾自动报警系统的器件，也是火灾自动报警系统中不可缺少的组成部分之一。 火灾报警装置控制器：用以接收、显示和传递火灾报警信号，并能发出控制信号和具有其它辅助功能的控制指示设备称为火灾

24、报警装置。火灾报警控制器就是其中最基本的一种。火灾报警控制器担负着为火灾探测器提供稳定的工作电源：监视探测器及系统自身的工作状态；接受、转换、处理火灾探测器输出的报警信号；进行声光报警；指示报警的具体部位及时间；同时执行相应辅助控制等任务，是火灾报警系统中的核心组成部分。 火灾警报装置：用以发出区别于环境声、光的火灾警报信号的装置称为火灾警报装置，火灾警报器是一种最基本的火灾警报装置，通常与火灾报警控制器组合在一起，它以声、光方式向报警区域发出火灾警报信号，以警示人们采取安全疏散、灭火救灾措施。警铃是一种火灾警报装置，用于将火灾报警信号进行声音中继的一种电气设备，警铃大部分安装于建筑物的公共空

25、间部分，如走廊、大厅等。 消防控制设备：当接收到来自触发器件的火灾报警信号后，能自动或手动启动相关消防设备并显示其状态的设备，称为消防控制设备。主要包括火灾报警控制器，自动灭火系统的控制装置，室内消火栓系统的控制装置，防烟排烟系统及空调通风系统的控制装置，常开防火门、防火卷帘的控制装置，以及火灾应急广播、火灾警报装置、消防通信设备、火灾应急照明与疏散指示标志的控制装置等十类控制装置中的部分或全部。消防控制设备一般设置在消防控制中心，以便于实行集中统一控制，也有的消防控制设备设置在被控消防设备所在现场（如消防电梯控制按钮），但其动作信号则必须返回消防控制室，实行集中与分散相结合的控制方式。 电源

26、：火灾报警系统属于消防用电设备，其主电源应当采用消防电源，备用电源采用蓄电池。系统电源除为火灾报警控制器供电外，还为与系统相关的消防控制设备等供电5。 目前在工程应用中火灾自动报警系统主要有控制中心报警系统、区域报警系统和集中报警系统三种基本形式6。1、控制中心报警系统。它是由火灾探测器手动火灾报警按钮、区域火灾报警控制器、集中火灾报警控制器以及消防控制设备等组成。一般情况下，在控制中心报警系统中，集中火灾报警控制器是设在消防控制设备内，组成消防控制装置。2、区域报警系统。它是由火灾探测器或手动火灾报警按钮以及区域火灾报警控制器组成，适用于较小范围的保护。 3、集中报警系统。它是由火灾探测器或

27、手动火灾报警按钮以及区域火灾报警控制器和集中火灾报警控制器等组成。它适用于较大范围内多个区域的保护。该系统的容量越大，所要求输出的控制程序越复杂，消防设施控制功能越全，发展到一定程度便构成为消防控制中心系统。 在具体工程中采用何种报警系统，可根据工程建设规模、保护工程的性质、火灾报警区域的划分和消防管理机构的组织形式等因素综合考虑后确定。 随着科学技术的发展，火灾报警系统的组成和功能，也不是一成不变的，只有单一功能的火灾报警控制器、防盗报警器和节能控制器等，将不再由行业、使用场所人为地区分成不同的系列、不同的产品，而是按照技术上、使用上的内在联系和差异来划分。尤其是随着计算机技术的飞速发展，将

28、综合成一个整体，即成为报警控制系统（器），报警后都能按需要输出一定程序的控制机能，启动相应的设施。1.3 火灾报警系统的国内外发展现状 火灾报警控制系统的研究在国外起步较早，我国是在20世纪八十年代中期才有个别企业开始这方面的研究开发。随着越来越多的产品进入市场，国家也制定了相应的检验标准。这类产品国外主要企业有日本的日探、报知机、和能美等，法国的FARE，瑞士西门子楼宇自控公司，美国的Honeywell、SimPlex，西门子西伯乐斯的消防系统等。火灾报警系统从发展过程来看，在国外大体可分为3个阶段7：第一阶段是用一些简单的分立元件构成的火灾报警系统，从19世纪四十年代一直延续到20世纪四十

29、年代，这期间感温探测器占主导地位。早在1847年美国牙科医生Charming和缅因大学教授Farmer研究出世界上第一台用于城镇火灾报警的发送装置，1852年成功安装在波士顿。1890年英国科学家研制成功感温式火灾探测器，开创了火灾自动探测报警技术的新纪元。但由于感温式火灾探测器灵敏度比较低，探测火灾的速度也比较慢，尤其对阴燃火灾往往不响应。因此它一直无法较好的实现火灾早期报警的要求。第二阶段从20世纪五十年代至七十年代，这期间感烟探测器得到了大力发展，感温火灾探测器处于次要地位。报警装置为开关量多线型报警系统。每个探测器除需提供两根电源线外，还需提供一根报警信号线。探测器电源由报警器提供，探

30、测器的信号线均连接到报警显示盘上。报警时点亮相应的指示灯。此类系统的功能一般以报警为主，辅以一些简单的联动功能(也为多线型)，如驱动警铃等。其探测器采用设置了固定阀值的开关量探测器。控制器由逻辑集成电路、可控硅、继电器和分立器件构成。探测器与控制器之间采用多线型联接。当探测器所探测到的信息变化到达设定的阈值后，开关电路接通，发出报警信号。信号经导线传递给控制器，控制器接收到信号后便发出报警。这种报警系统存在着明显的弊病。首先，探测器与控制器之间的连线繁多，布线工作量较大，使线路出现故障的可能性增大，并且安装和维护十分困难。其次，控制器对信号的处理是靠硬件电路适当连接实现的，故电路复杂，可靠性差

31、，导致误报率较高。第三阶段为总线型火灾报警系统。从八十年代开始至今，总线型火灾报警系统蓬勃兴起，它同以前的产品相比有了很大的飞跃。布线工作显著减少，安装调试变得容易，降低了安装和维修费用，其最大优点是施工简单并能精确确定报警部位，因而得到了较普遍的应用。此时已经采用微处理器控制，各模块通过总线与控制器实现信号传送。此类系统可通过各种模块对各联动设备实行较复杂的控制，具有系统自检以及对外围器件的故障检验等功能。目前国内生产的火灾自动报警系统大多数为此类产品。由于此类产品具有先进的报警和控制功能，施工、安装较为方便，且成本较低，已被大量使用8。国内外几款较好的火灾探测器：产品名称： HYPERLI

32、NK :/ ehsy /product/8/46898.html o JTG-UM-GST9616点型红外火焰探测器 t _parent JTG-UM-GST9616点型红外火焰探测器 主要技术参数：（1）工作电压：总线24V ；（2）工作电流：编码模式：监视电流2mA，报警电流4mA；非编码模式：监视电流19mA，报警电流35mA；（3）探测器视场角90； （4）防爆标志：ExdIICT6； （5）使用环境：温度：-20+55 相对湿度95%，不结露；（6）外形尺寸：166mm235mm199mm(带调节架)； 品牌：海湾，产地：中国9。产品名称： 智能紫外火焰探测器主要技术参数：工作电压：

33、总线24V；监视电流2mA；报警电流10mA；线制：无极性信号二总线；探测角度80度；保护面积：S=（htg）2；h：探测器距地面高度，=40度；报警确认灯：红色，巡检时闪烁，报警时常亮；使用环境：温度：-20+50；相对湿度95%，不结露；编码方式：十进制电子编码；外形尺寸：直径：100mm，高：41mm(不带底座) ；品牌：GST，中国10。产品名称： HYPERLINK :/ ehsy /product/9/5709.html o FDC 12Z点型红外火焰探测器 (室内型) t _parent FDC 12Z点型红外火焰探测器 (室内型) 主要技术参数：标准监测距离：13m(离中心的视

34、野角50) -20m（正面）；视野角度：100；额定电压、电流：DC24V，100mA；使用电压范围：DC17V-DC30V；监视时消耗电流：约67微安；使用温度范围：-15-50；最大连接个数：10个/1回路；配用底座：FZB014-4KA（露出型）；重量：约170g；品牌：NOHMI，日本11。 本文主要工作内容及安排 本系统设计任务是研发设计一种用于小区大楼、办公室、公共场所的火灾报警控制系统。该火灾报警控制系统是以C8051F060单片机作为控制中心，接受、处理火灾探测器输出的报警信号并进行声光报警，同时执行相应的辅助控制等任务。监视探测器及系统自身的工作状态并能为火灾探测器提供稳定的

35、工作电源。本论文一共分为五部分介绍：第一部分是绪论；第二部分介绍了CAN总线在本系统中的应用及CAN总线的发展前景；第三部分是总线式火灾报警系统硬件组成及原理，分别介绍传感器型号、步进电机驱动控制电路，以及电源电路；第四部分是火灾报警系统软件，介绍各部分软件流程及整体软件设计；第五部分是总结展望。第2章 CAN总线设计 现场总线按照国际电工委员会IEC61158的标准，现场总线的定义是：“安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。”它是用于过程自动化或制造自动化中的、实现智能化现场设备与高层设备之间互联的、全数字、串行、双向的通信系统。通过它

36、可以实现跨网络的分布式控制，在制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中具有广泛的应用前景。简单的说，现场总线是应用在生产最底层的一种总线型拓扑的网络。这种总线是用做现场控制系统的、直接与所有受控(设备)节点串行相连的通信网络12。现场总线控制系统既是一个开放通信网络，又是一种全分布控制系统。它作为智能设备的联系纽带，把挂接在总线上、作为网络节点的智能设备连接为网络系统，并进一步构成自动化系统，实现基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及控管一体化的综合自动化功能。这是一项集嵌入式系统、控制、计算机、数字通信、网络为一体的综合技术13。现场总线也可以说是工业控制与计算机网络

37、两者的边缘产物。从纯理论的角度看，它应用于网络范畴。但是，现有的网络技术不能完全适应工业现场控制系统的要求。无论是从网络的结构、协议、实时性，还是适应性、灵活性、可靠性乃至成本来看，工业控制的底层都有它的特殊性。现场总线其规模应属于局域网、总线型结构，它简单但能满足现场的需要。它要传输的信息帧都很短小，要求实时性很强，可靠性高。然而现场的环境干扰因素众多，有些很强烈且带突发性。这些都决定了现场总线必须有属于自己特色的一个新型领域14。综上所述，现场总线具有如下的技术特征：系统的开放性、互可操作性与互用性、现场设备的智能化与功能自治性、系统结构的高度分散性、对现场环境的适应性15。2.2 CAN

38、总线 CAN总线的产生与发展CAN(Controller Area Network，控制器局域网)是一种先进的串行通信协议，最初是由德国Bosch公司在80年代初期为了解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的，目的是通过较少的信号线将汽车上的各种电子设备通过网络连接起来，并提高数据在网络中传输的可靠性。由于其卓越的特性和极高的可靠性，特别适合于工业过程中监控设备的互联。利用它很容易实现“集中监控，分散控制”这一现代工业的新的控制方式，并被公认为是最有前途的现场总线之一16。CAN总线现己广泛应用于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等众多部门。由于CA

39、N为越来越多不同的领域采用和推广，致使要求各种应用领域通信报文实现标准化。为此，1991年9月Philips Semiconductors制订并发布了CAN技术规范()。该技术规范包括A和B两部分。；而2.0B给出了标准的和扩展的两种报文格式。此后，1993年11月ISO正式颁布了道路交通运载工具数字信息交换高速通信控制器局部网(CAN)国际标准(ISO11898)，为控制器局部网标准化、规范化推广铺平了道路17。 CAN总线的特点CAN总线具有较强的纠错能力，支持差分收发，因而适合高噪声环境，并具有较远的传输距离，特别适合中小型分布式测控系统。由于采用了许多新技术及独特的设计，CAN总线与一

40、般的通信总线相比，它的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。它具有以下几个重要特点18：(1)CAN是到目前为止唯一有国际标准的现场总线。(2)CAN为多主方式工作，网络上任一节点均可在任意时刻主动的向网络上其他节点发送信息，而不分主从。(3)同步、串行、面向通信数据块的通信方式，网络上节点数原则上不受限制，只取决于物理层的承受能力。(4)报文传输不含目标地址，以全局广播为基础，各个接收站根据报文中反映数据性质的标示符过滤报文，决定是否接收。其优点在于上网下网在线进行、即插即用和多点接收。(5)信息有优先级之分，以满足不同的实时要求。(6)采用非破坏性总线仲裁技术，当总线上多个节点同时向网

41、络上发送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据。这样不仅节省总线冲突仲裁时间，而且即使在网络负载很重的情况下，也不会出现网络瘫痪的情况。(7)采用短帧结构，每一帧信息的字节数最大为8个，传输时间短，受干扰概率低，且每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据出错率极低。(8)支持点对点、一点对多点(成组)和全局广播的传输方式。(9)在网络上某个节点出现严重错误的情况下，该节点具有自动关闭总线的功能，切断与总线的联系，使总线上其他节点不受影响。(10)通信速率最高可达1Mbps，直接通信距离最远可达10km(速率5kbps)，实际节点数可达110个。

42、(11)具有较高的性能价格比。结构简单，器件容易购置，每个节点的价格较低，而且开发技术容易掌握，能充分利用现有的单片机开发工具。 CAN总线协议CAN协议(CAN Protocol Specification Part A+B)分为三层：目标层、传输层和物理层。主要对应于ISO(International Standard Organization，国际标准化组织)的OSI(Open System Interconnection，开放系统互连)七层模型中数据链路层的媒体访问控制子层以及物理层的物理信号部分。目标层和传输层包含所有由ISO/OSI模型定义的数据链路层的服务和功能。由于CAN的数据

43、结构简单，又是范围较小的局域网，因此不需要其他中间层，应用层数据直接取自数据链路层或直接向链路层写数据。结构层次少有利于系统中实时控制信号的传送。CAN协议的分层结构19。PMA子层和MDI子层有多种规范，由不同的组织制定，可应用在不同的领域和场合20。2.3 CAN总线和RS-485总线的比较在传统的火灾报警系统中，一般采用RS-485总线。由于RS-485总线数据通信方式是命令式，从节点只有在收到主节点的命令后才能响应，一些重要的变位信息得不到及时上传，导致系统灵活性差、实时性差。CAN通信采用事件触发式，通过CAN控制器接口芯片PCA82C250的两个输出端CAN-H和CAN-L与物理总

44、线相连，而CAN-H端的状态只能是高电平或悬浮状态，CAN-L端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会出现像在RS-485网络中，当系统有错误，出现多节点同时向总线发送数据时，总线呈现短路，从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出的功能，以使总线上其他节点的操作不受影响，从而保证不会出现像在网络中，因个别节点出现问题，使得总线处于“死锁”的状态21。并且，CAN总线具有完善的通信协议，可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现，从而大大降低系统开发难度，缩短了开发周期，这些是仅仅只有电气协议的RS-485所无法比拟的。据CIA统计，2001年仅在欧洲就销售了超过1亿个

45、CAN总线节点，几乎淘汰了所有的RS-485系统。第3章 火灾报警系统硬件组成及原理 系统总体框图 报警系统总体设计框图本系统采用CAN总线式将各个报警器连接起来，报警器主要由检测单元、MCPU处理单元、驱动电机单元及电机组、报警模块和总线通信模块构成。总体框图如图3-1所示。图3-1 报警系统总体设计框图 报警器硬件框图检测单元主要由红外热释电传感器组成。为了提高系统可靠性，减少误报和漏报，本系统采用了两种不同的传感器，能同时根据情况发出火灾报警信号。 MCPU处理单元是以C8051F单片机为核心，接收并处理火灾报警信号，驱动电机动作信号、输出报警信号。 电机驱动单元为电机驱动提高信号，由单

46、片机发出控制信号从而控制电机相应旋转定位。CAN总线式通信使得观察运行状态方便易行，例如哪个电机在运行，运行的状态是什么等，可以通过上位机来改变系统的参数来改变系统的运行状态及实现人工模拟检测电机功能。进而实现了单片机控制器与上位机之间的通信，从而达到主控室远程控系统的功能，给监控者带来很的大方便使系统具有远程遥控自检功能，也可从主控室了解现场火灾状况。如图3-2报警器硬件框图。图3-2 报警器硬件框图 火灾探测器设计 探测器种类物质燃烧，就必然有热量释放出来，环境温度升高，而在燃烧速度非常缓慢的情况下，这种热（温度）是不容易鉴别出来的。物质在燃烧开始阶段，首先释放出来的是燃烧气体，比如单分子

47、的CO和CO2m左右。10m的液体或固体微粒称之为烟雾。不管是燃烧气体还是烟雾它们都有很大的流动性，能潜入建筑物的任何空间。由于有些气体和烟雾有毒性，所以它对人的生命有特别大的威胁。据统计，在火灾中约有70%死者的死亡就是这些燃烧气体和烟雾造成的。火焰是物质着火时产生的灼热发光的气体部分。物质燃烧到发光阶段，是物质的全然阶段。在这阶段中，火焰热辐射含有大量的红外线和紫外线。从物质燃烧的基本概念出发，选择合适的火灾探测器是一个非常重要的环节，因为任何一种探测器都不是万能的，每一种探测器有一定的环境适应性，也可以说有一定的局限性。要想有效地发挥各种火灾探测器的作用，就要掌握各种火灾探测器的探测原理

48、，以及它的适用场所，只有这样才能真正发挥它们作用。对于普通可燃烧物质的表现形式，首先是产生燃烧气体，然后是烟雾，在氧气供应充分的条件下，才能达到全部燃烧，产生火焰，并散发出大量的热，使环境温度升高起火过程曲线如图3-3所示。 图3-3 起火过程曲线从图3-3可知起火过程中，总是前两个阶段所占有的时间比较长，这是燃烧的开始阶段。如果要把火灾损失控制在最小限度，保证人身不受伤亡，那么火灾的探测器就应该从此阶段开始进行为宜。因为此阶段尽管产生了大量的七溶胶和烟雾，充满建筑内的空间，但环境温度并不高，尚未蔓延发展到严重的程度。由于火灾发生时，会产生烟雾、高温和火光等现象，探测器对这些很敏感。当有烟雾、

49、火光、高温产生时，它就改变平时的正常状态，引起电流、电压或机械部分发生变化或位移，信号经过放大，送入控制器，并以声、光等形式发出警报信号，显示火灾的部位、地点。探测器是火灾报警系统的现场探测部件，它的好坏直接关系到整个系统是否正常运行。当火灾发生时，把因火灾产生的各种非电量参数（如烟，温度等参数）变成电量参数传送给控制器。其特点是模拟量传输，跟随各种非电量参数（如烟、温度等参数）变化而变化。火灾探测器根据火灾发生时所表现出来的物理现象可以分为：气敏型、感温型、感烟型、感光型、感声型五大类22。在每个大类中，又可以根据物理效应分为不同的八大类。由于建筑结构和功能的多元化，为了准确、及时地探测火灾

50、，并进行报警，对火灾探测器提出了更高的要求。选择火灾探测器时必须充分考虑火灾探测器的性能、建筑空间形状、火灾特点和可能发生的危险。下面就一些常用火灾探测器和使用场合作一比较。感温探测器：感温探测器一般分为定温式、差温式和差定温式三种类型，单一的感温探测器由于灵敏度低，探测速度慢，尤其对阴燃情况不响应，误报率高23。感烟探测器：感烟探测器又可分为离子感烟探测器和光电感烟探测器，其中离子感烟探测器具有非常好的早期报警功能，即使在环境条件不太好的场所也会有较好的探测效果，它一般适用于极高的房屋或空心花板或地下室中，感烟探测器适用于火灾前期及早期，产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射，但它不能区

51、分火灾信号与非火灾的厨房烟、水蒸气等信号，所以误报率较高24。气体探测器：气体探测器适用于散发可燃气体和可燃蒸汽的场所。但由于气体探测器探测对像CO易与还原气体发生化学反应，因而在有还原气体的场所可能发生误报警25。图像探测器：目前研制出的图像火灾探测器有烟雾图像探测器、火焰图像探测器、激光图像感烟探测器等，他们都非常适合于商场大空间建筑。但烟雾图像火灾探测器对不规则物体或相似图像可能发生误报警，而火焰图像探测器则对高温物体或太阳光照射可能发生误报警；激光图像感烟火灾探测器则由于其良好的探测性能，发生误报警的概率小，非常适合商场建筑的火灾探测26。红外火焰探测器和紫外火焰探测器：由于能够辐射出

52、红外线的不仅仅是火灾的火焰，一些高温物体的表面，如：炉子、太阳等都能发出与火焰红外线频带相吻合的红外线，因而这些并非火灾的红外源就容易使单波段红外火焰探测器产生误报警，紫外火焰探测器灵敏度高（毫秒级），反应快，适合在火灾时有强烈的火焰辐射、无阴燃阶段且需对火焰做出快速反应的场合，但当环境中有紫外辐射、高温物体或有太阳光直射时可能要发出误报警动作，因此，紫外火焰探测器不宜用于火焰出现前有浓烟扩散或有阳光直射的地方27。任何一种火灾探测器都只是针对火灾中同时出现的多种物理量中的一种进行探测，不可避免的受到环境中某些相似因素的影响，从而导致误报警（误报警是指在非火灾情况下，火灾探测器发出的报警），表

53、3-1列出了几类火灾探测器误报警的部分环境因素。解决误报警问题已成为提高火灾探测器准确性的关键所在，减少和降低误报警，有以下几条比较有效的途径：1、避免和减少环境因素对误报警的影响。该方法着眼于引起误报警的环境因素，通过改进探测器结构设计和规定使用条件入手来减低误报警。2、考察参量变化与实际火灾过程的比较。该方法着眼于识别方式，通过模拟方式监测某一物理参量的变化历程，并与实验所得火灾过程相应物理参量变化曲线相比较，由此来判断是否发生火灾。这种方法需要大量的火灾实验数据为基础。3、改单一物理参量监测为多参量复合监测，降低误报警。实行多参量复合监测要依据所在建筑及火灾特点（或火灾数据）取舍物理量，

54、既可减低火灾误报警，又能保证经济和技术上可行。4、寻找适当的信号处理算法，如：复合趋势算法、模糊逻辑算法和人工神经网络算法等，在提高灵敏度的同时将误报率降低到极限。表3-1 误报警原因火灾中物理量探测器类型识别模式误报警因素接触型CO、CO2气体探测器接触还原气体温度感温探测器气体或温度变化固体颗粒感烟探测器灰尘、水滴、小昆虫静电探测器静电非接触型辐射光火焰探测器闪烁频率照明、太阳光燃烧音声音探测器功耗谱强度生活、生产噪音烟雾形状图像探测器颜色、边缘不规则物体、相似色火灾形状图像探测器辐射能量区别高温物体、太阳光照射 系统探测器1、GS9208/IR2双红外火焰探测器 运用了先进的多红外传感技

55、术（MIR），使用两个具有窄带滤波的不同波长的红外传感器，其中一只传感器工作在反映火焰信息的中心波长，另外一只传感器监视环境中的其他红外辐射，结合火焰的闪烁特征，通过高性能的微处理器和专利数学算法模型进行运算分析，使得只有符合火焰特征的辐射频谱才会被确认为火警，而其他的干扰因素形成的假火警信号则会被排除。GS9208/IR2适用于产生烟的明火火灾探测，诸如含碳材料的明火燃烧（木材、塑料、酒精、油类产品、气体等）。GS9208/IR2双波长红外火焰探测器具有卓越的火焰识别灵敏度，同时对非火焰红外干扰源具有极强的免疫力，适合室内场所的火焰探测需求。主要特点：内置高性能微处理计算芯片先进的智能算法和

56、火焰危险判据 火焰探测和拒绝误报警性能的最佳组合可靠的系统故障自诊断功能2通道IR传感器多种信号输出方式适应不同系统主机的信号接口要求最大探测距离60米 三级可调灵敏度扩展的监测视角 (120度) 主要技术参数28：额定电压DC 24V电压范围DC 18-30V工作电流25mA(监视）、35mA(报警）、50mA(自检）视角范围120探测距离30米响应时间10S灵敏度等级50%、75%、100%储存温度-4085工作温度050工作湿度095% RH（不结露）输出型式020mA电流环输出2、LS-818-8E红外探测器功能特点： 采用世界最新科研成果的智能逻辑IC，具有超强的红外识别能力、防误报

57、能力和稳定性。技术参数29： 传感器：双元被动红外 低噪声结构 探测距离：最近9米 最远12米探测角度：水平6 垂直110 工作电压：DC 24V 报警电压：0.55VCC待机IRS10uA-10uAIRS-200uA斜率控制CCVRSCCVRSCC高速IRS3) q=0;if (LL=1)L+;else L=0;if (R=1) switch (p) case 2: if (L10) Ll一:rolly():else M1DIR=MIENA=MIENB=0; M2DIR=M2ENA=M2ENB=0; M3DIR=M3ENA=M3ENB=0; MotorNum=3; EIE2)=0 x10;

58、L=0; LL=0: R=0;break:;case 3:if (L10) L1一;rolly(); else M1DIR=M1ENA=MIENS=0;M2DIR=M2ENA=M2ENB=0;M3DIR=M3ENA=M3ENB=0;IE=0 x8c;EIE2=0 x10;S1=1;flag=1;L=0;LL=0;R=0;break:; default: break;elseroll();cnt+:EA=1; void timerl_ ISR() interrupt 3TH1=0 x63:TLl=0 xc0;switch (flag) case 1: if(k=kl) EA=0: j2=Num2

59、_UV; Num2_ UV=0; cl=Num2_ Infrared: Num2_ Infrared=0; k=0; IE&=0 xfb: if (j2Num2max_UV) PUSH=1: flag=2: M2DIR=M2ENA=M2ENB=1; M3DIR=M3ENA=M3ENB=1: else IE|=0 x02:IE&=0 xf7; EA=1:else k+;break:;case 2:if(k=k1) EA=0; j2=Num2_UV: Num2_V=0; k=0; if (j2=k1) EA=0;k=0;hl=Numl_ Infrared:Numl_ Infrared=0;if(h

60、lNumlmax_ Infrared) TRO=1;hl=0;EIE2=0 x00;IE=0 x82:IE&=0 xf7:flag=0: elseEA=1;hl=0: elsek+:break:case 4: if (k=k2) k=0;swi tch (p) case 2: if (s100) L1=L; L1=(3*L) /2; L=0; LL=0: else s=0;break; case 3:if(Num2_UVNuvmin) Num2 UV=0R=1EIE2&=0 xefPRTIIF&=0 xbfIE=0 x82L1=(2*L) /3;L=0;else;Num2 UV=0;break