电子信息技术-火灾自动报警及消防联动系统

]。（Rs表示传感器在不同浓度气体中的电阻值；Ro表示传感器在1000ppm氢气中的电阻值）图3.5传感器典型的灵敏度特性曲线图3.6为受温度、湿度影响的典型曲线（图中纵坐标是传感器电阻比（Rs/Ro）。Rs表示在含100ppm烟雾、各种温/湿度下的电阻值；Ro表示在含100ppm烟雾、20℃/65%RH下的电阻值）图3.6受温度、湿度影响的典型曲线传感器的基本测试电路如图3.7所示。该传感器需要施加2个电压：加热器电压（VH）和测试电压（VC）。其中VH用于为传感器提供特定的工作温度。VC则是用于测定与传感器串联的负载电阻（RL）上的电压（VRL）。这种传感器具有轻微的极性，VC需用直流电源。在满足传感器电性能要求的前提下，VC和VH可以共用同一个电源电路。为更好利用传感器的性能，需要选择恰当的RL值。图3.7传感器的基本测试电路3.4显示电路的设计数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。按发光二极管单元连接方式可分为共阳极数码管和共阴极数码管。公共数码管是指将led的所有阳极连接在一起形成一个公共阳极(烟雾M)的数码管。使用时，公共阳极数码管应连接到公共极烟雾M至+5V。阴极较低时,相应的字段是点燃。当一个字段的阴极高,相应的字段不是点燃。共阴极数码管是指数码管连接的阴极发光二极管在一起形成一个共阴极(烟)。当共阴极数码管,普通杆烟M应该连接到接地线接地,当某一领域当领导的阳极在高级别上,对应的场被点亮。当某一场的阳极较低时，对应的场不被点亮。它其实也是由七个发光管组成8字形而构成的。这些段分别由a、b、c、d、e、f、g、dp来表示。下面是共阳极的4段数码管，显示电路如图3.8所示。图3.8显示电路3.5报警电路的设计本设计的报警电路主要由两大部分组成。蜂鸣器电路设计、继电器电路设计。下面，我们来分别介绍一下器件及电路。3.5.1蜂鸣器电路设计蜂鸣器电路设计采用了蜂鸣器和发光二极管。在设计电路中，单片机的P2.5，P2.6，P2.7分别控制二极管和蜂鸣器，通过编程让传感器传送的数据和规定的值进行比较。如果大于规定值，蜂鸣器报警，并伴有红灯闪烁。小于规定值，蜂鸣器不报警，绿灯闪烁，蜂鸣器原理图如图3.9所示。图3.9蜂鸣器原理图3.5.2继电器电路设计继电器是一种电气控制装置，当输入量(激励量)的变化达到规定的要求时，使电气输出电路中被控制的输出量发生预定的阶跃变化的电气装置。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。作为控制元件，概括起来，继电器有如下几种作用：1.扩大控制范围：例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组的不同形式，同时换接、开断、接通多路电路。2.放大：例如，灵敏型继电器、中间继电器等，用一个很微小的控制量，可以控制很大功率的电路。3.综合信号：例如，当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时，经过比较综合，达到预定的控制效果。4.自动、遥控、监测：例如，自动装置上的继电器与其他电器一起，可以组成程序控制线路，从而实现自动化运行。3.6整机电路的设计通过对上面各组成部分的方案的设计，分析和选用，至此，硬件部分完整的电路图已经定型，系统整机电路原理图如图3.10所示。图3.10整机电路图如图3.10，从原理图我们可以看出，在AD转换中，我们选用的通道是IN0，当滑动变阻器的阻值改变时，通道IN0接受变换的电压信号，经过AD转换器把转换的结果送给单片机的P1.0-P1.7口，再由单片机经过处理，把检测结果显示在数码管上，判断是否启动蜂鸣器报警。

第4章软件部分装置的硬件部分如过说是躯壳，则系统的软件部分则是整个装置的内脏，硬件做的再好，再漂亮，没有软件程序的驱动，它就真正的成为了一个躯壳，功能无法实现。只有软件的驱动加上硬件的准确才能实现装置的功能。二者缺一不可，所以软件的设计对整个装置同样是至关重要的。4.1主程序的设计流程图C语言有功能丰富的库函数、运算速度快、编译效率高、有良好的可移植性，而且可以直接实现对系统硬件的控制。因此，使用C语言进行程序设计已成为软件开发的一个主流。下面，我们来介绍主程序的流程图。首先，传感器应该预热三分钟。由于MQ-7型半导体电阻式气体传感器在一段时间内没有通电，当再次通电时，传感器无法立即正常采集烟气信息，需要一段时间才能升温。程序初始化结束后，系统进入监控状态。STC89C52单片机对传感器检测的气体浓度信号进行A/D转换，将浓度值与报警限设定值相比较，判断是否报警。其总的流程设计图如图4.1所示。图4.1设计流程图程序设计思路：首先是用滑动变阻器模拟烟雾传感器检测浓度值，将所得的浓度值用ADC0808模数转换芯片进行模数转换，转换后的数据进入52芯片中，再将数据用数码管显示出来，这里需要做的工作是将所得的数据的每一位对应输出到相应的数码管中。再与设定的临界值做判断，若没超过设定的临界值，蜂鸣器不出声，绿灯亮，红灯灭，数码管显示当前浓度；若超过设定的临界值，蜂鸣器报警，绿灯灭，红灯闪烁，数码管显示当前浓度值。对其浓度值反复进行判断。其程序代码见附录。4.2ADC0809程序流程图从前面的介绍的ADC0809的芯片可以知道，A、B、C输入的通道地址在ALE有效时被锁住。启动信号START启动后开始转换，但是，EPC信号是在START的下降沿到来10us后才变无效得低电平。这要求查询程序等待EOC无效后在开始查询，转换结束后由OE控制数据输出。其流程图如4.2所示。图4.2模/数转换程序流程图ADC0809接受信号开始选定通道，启动A/D，等待EOC出现高电平，给OE设置为高电平，最后将转换后的值送入单片机。其程序见附录。

第5章系统仿真测试5.1PROTEUS简介Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的防真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计，是目前世界唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/DsPIC33、AVR/ARM/8086和MSP430等。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。PROTEUS有三十多个元器件库，拥有数千种元器件仿真模型，有形象生动的动态器件库、外设库。特别是有从8051系列8位单片机至ARM732位单片机的多种单片机类型库。他们是单片机系统设计与仿真的基础。PROTEUS还有多达十余种的信号激励源，十余种虚拟仪器（如示波器等）。可提供多种仿真功能。它们构成了单片机系统设计与仿真的完整的虚拟实验室。PROTEUS还有使用极方便的印刷电路板高级布线编辑软件。特别指出，PROTEUS库中数千种仿真模型是依据生产企业提供的数据来建模的。因此，PROTEUS设计与仿真极其接近实际。目前，PROTEUS已成为流行的单片机系统设计与仿真平台，应用于各种领域。5.2系统硬件电路仿真1.在进行仿真之前，我们要进行PROTEUS的安装。安装完成打开的界面如图5.1所示。图5.1Proteus界面2.单击界面中的“P”来进行元器件的添加。首先找出在这个仿真中所需要的各种元器件，然后在图像编辑窗口对各种元器件按照要求进行连线。3.单击Proteus界面下的仿真按钮，进行系统的硬件仿真。仿真结果如图5.2所示。图5.2仿真结果在本系统中，我们设定的浓度值为0.3，即数码管中的显示屏上的值超过0.3，蜂鸣器就报警，并伴有红灯闪烁。如图5.2所示。由于在元器件中没有找到MQ-7这个元器件，所有这里我们用滑动变阻器代替。根据仿真结果，本次设计的火灾报警系统大致是符合要求的。

第6章总结及展望在火灾报警系统的设计,在智能控制方面，采用单片机STC89C52作为系统控制核心，和数据应用于设计在最大的程度上，这不仅反映了小芯片的应用计算机系统的灵活性，但也实现了功能，各种智能控制。由于采用了单片机技术为主导的智能化管理，可实现对烟雾浓度的动态监控，运行稳定可靠，灵密度高，具有非常重要的市场应用价值。在实际试用中，不同的应用场合有着不同的报警浓度下限。通过实践的学习，使我对整体的电路设计有了一个更全面的了解，锻炼了重全局考虑局部的能力。深刻体会了理论联系实际的重要性，从老师提出设计要求到完成设计报告，不断的完善自己的设计和电路。在网上查资料到写出具体的实施、画出电路图都要认真考虑，寻找最优的设计方案。经过多次修改最终实现了设计要求。

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致谢本论文是在导师的谆谆教诲和指导下完成的，从选题、构思到定稿无不渗透着导师的心血和汗水；导师渊博的知识和严谨的学风使我受益终身，在此表示深深的敬意和感谢。这次写论文的经历也会使我终身受益，我感受到，做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程。没有认真学习和钻研，自己就不可能有研究的能力，就不可能有自己的研究，就不会有所收获和突破。希望这个经历，在今后的学习和生活中能够继续激励我前进。另外，还要特别感谢我的家人，他们时刻关心我，给我提供了学习的机会，时时刻刻为我鼓劲、为我加油，进而促使我不断成长和进步。同时，也要感谢寝室的室友以及所有关心我的朋友，感谢他们陪伴我走过了很多美好的时光，在我遇到困难时他们关心我、帮助我。在完成毕业论文的过程中，很多朋友都给了我无私的帮助和支持，在此表示由衷的谢意！最后，因本人水平有限，论文肯定还有不少不足之处，恳请各位老师批评指正，我希望可以有机会继续去完善，我将不断努力继续充实自己。

附录1元件清单元件数量AT89C5117SEG-MPX4-CA1A700D10M006ATE0181ADC08081BUTTON1CAP2CRYSTAL2LED-GREEN1LED-RED1NPN1POT1POT-HG1RES2RESPACK-82SPEAKER1

附录2源程序程序代码如下：#include<reg51.h>#include<intrins.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint//设置P3口为数码管位选，P0口为段选，p1口为数据读入sbitST=P2^0; //启动转换位sbitEOC=P2^1; //转换结束sbitOE=P2^2; //输出允许sbitALE=P2^3; //地址允许锁存sbitCLK=P2^4; //时钟sbitBEEM=P2^7; //蜂鸣报警sbitgreen=P2^5;sbitred=P2^6;bitflag;bitm;bitam;longintshangxian=0x03; //设置的临界浓度值longint烟雾n,bai,shi,ge; //烟雾n为AD转换后的数字量(检测到的烟雾浓度)uchardan; //作为取num的中间变量ucharnum[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};//七段数码管0~9的对应电平(共阴极)ucharnum_dot[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed}; //带小数点的0-5ucharwei[]={0x0d,0x0b,0x07}; //位选voiddelay(uintz)//延迟函数，初始化的缓冲{ uinti; while(z--) for(i=0;i<120;i++) CLK=~CLK; // 时钟沿的跳变触发启动器}voiddelayled(uintz)//延迟函数LED灯{ uinti; while(z--) for(i=0;i<10;i++);}voidalarm(){ if(am==1) BEEM=1; else BEEM=0; am=0;}voidledam(){ green=1; red=0; delayled(15); red=1;}voiddisplay(){ uintj; bai=烟雾