智能火灾报警器的设计

题目：智能火灾报警器的设计学院：电气工程与自动化时间：2011年6月3日1火灾报警器的课题研究，对于开发出优秀的火灾报警系统具有重要意义。本文首先简单介绍了火灾对人类生活的影响并介绍了当今世界火灾报警系统的发展情况；然后介绍了一种多传感器火灾报警系统的设计，讲解了火灾报警系统的软件功能设计并给出了系统与各个功能模块的程序流程图；之后详细讲解了系统的各功能模块硬件及软件设计，其中硬件设计的最后部分还论述了提高系统抗干扰能力与可靠性的一些方法，并对系统的可扩展性做了简单介绍。本文的重点是系统的硬件以及单片机的相关应用，其中详细介绍并论述了系统所需要实现的功能以及各个模块的设计，整个报警系统主要完成采集传感器数据、处理信息并做出判断等功能。软件设计包括针对单片机和传感器的数据采集与数据处理、系统检测与报警程序的设计；之后对硬件进行了简单的调试，对调试结果进行了一些分析；最后，文章对整个设计进行了概括性总结。最后的实验结果表明，通过利用多传感器该设计能够有效火灾的智能报警。本设计具有高可靠性低误报率等特点，有一定的实用价值。关键词：火灾报警；多传感器；单片机；LCD显示2ofappearingagoodfirealarmsysdesigningeneral.Thcapabilityandreliability,andgivesabriefintroductKeywords:firealarm;multi-sensors;MCU;LCDdi32011届本科生毕业设计(论文)第一章绪论 11.1现今火灾报警器技术发展及国内外研究现状 11.2现代消防对火灾检测与报警的要求 21.3课题研究的意义 31.4设计工作安排 31.5本章小结 3第二章系统方案设计 52.1系统的主要功能 52.2系统的结构与工作流程 52.3系统整体框架 62.3.1烟雾传感器选型 62.3.2温度传感器选型 72.3.3一氧化碳传感器选型 82.4本章小结 9第三章系统硬件结构设计 3.1单片机的选型 3.2电源模块的设计 3.3模数转换电路设计 3.4报警和显示模块的设计 3.5看门狗简介 3.6通讯与下载电路设计 3.7本章小结 第四章系统软件设计 4.1嵌入式系统介绍 4.2软件开发环境 4.3软件设计流程 4.4软件模块功能与设计 4.4.1系统自检模块设计 4.4.2传感器数据采集与预处理模块 4.4.3数据处理与报警模块 4.5本章小结 第五章系统硬件制作及调试 5.1硬件功能调试 5.1.1显示功能调试 5.1.2报警器功能调试 5.2系统整体运行调试 5.3本章小结 第六章总结 附录I智能火灾报警器系统电路图 2011届本科生毕业设计(论文)4附录Ⅱ元器件清单报表 附录Ⅲ部分程序清单 参考文献 外文资料 中文翻译 本章主要介绍了现今火灾报警技术的发展概述，现代消防对火灾检测与报1.1现今火灾报警器技术发展及国内外研究现状灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。防火灾和减少火灾的危害”是对消防立法意义的总体概述，包括了两层含义：一是做好预防火灾的各项工作，防止发生火灾；二是火灾绝对不发生是不可能从1847年美国牙科医生坎宁和缅因大学教授法莫研制出世界上第一台城镇19世纪40年代到20世纪40年代是火灾报警器发展的第一阶段，这期间的火灾报警器以单线感温报警为主，即通过简单的探测和报警电路判断环境温度是否超过预先设置的阀值，由于受限于这一时期的电子技术和传感器技术，报20世纪50年代到70年代则是火灾报警器发展的第二阶段，火灾报警已经要求每个探测器与控制器之间使用两条以上的导线连接以保证每个探测点都能准确发出报警信号。但多线制火灾报警系统过于复杂的设计与布线，使得安装和维护都很不方便，并且成本也比单线制报警器高很多。20世纪80年代到20世纪末，微处理器技术逐渐民用化并迅速普及起来，极大的改变了火灾报警系统的设计思路，于是出现了以单片机为核心的总线制理器控制，探测器和模块均采用地址编码形式，通过总线与控制器实现信号传线制发展到二总线制，探测器的性能和系统的联动控制日趋完善，可靠性越来在国外的产品中，分布智能系统技术得到了较为广泛的应用，这类系统的显著特点有：多判数据火灾探测技术，完善的功能设置以适应一般场合的使用，通过编程使探测器适应特殊的场合或环境需要，可以对自身电路及传感器进行检测，具有环境因素补偿，故障报告功能，具有良好的可扩展性，多级判断设现在国内火灾报警技术也将重点放在了分布智能系统上，也有相当多优秀的产品出现，但国内产品普遍存在的缺乏核心技术的问题使得国内外的产品在建筑越来越多，建筑布局及功能日益复杂，用火，用电，用气和化学物品的应防通信、消防通道等公共消防设施的建设却发展缓慢，远远不能满足现代防火、和灵活的环境布置，使建筑物开间和隔墙布置复杂，随着建筑高度增加，在起火前室内外温差所形成的热风压大，起火后由于温度变化而引起烟气运动的风装饰材料多种多样，且多为易燃或可燃材料；建筑内大量使用各种电气设备，死角多等对火灾监视不利的因素，此外，各种有毒或特殊材料的特点也对火灾行有效的火灾监视。第三，由于火灾发生的可能性很大程度上取决于环境因素，因此火灾报警系统需要不仅能对固定环境的活在进行监测，更要能够针对不同环境条件下变化环境中的火灾隐患进行监控，这对报警系统的智能化以及传感上文中已经提到过，我国火灾报警系统技术的主要不足之处在于缺乏自己的核心技术，因此如何设计一个具有自己独创元素的系统将不仅有利于提高系统设计水平，也能够为以后更多消防检测系统的设计提供很多优秀的参考。而这里面包括硬件设计的独创性和软件系统的设计独创性两方面。结合现代消防对火灾检测与报警系统的要求，报警系统的设计应根据上述三点要求对系统进行优化设计。除了完成通常环境下监视传感器及系统自身的工作状况、处理各个传感器输出的报警信号、进行正确的示警与警示信息及执行相应的辅助控制等功能以外，还需要在设计系统软件时考虑到不同环境下系统功能的适应性与稳定性。1.4设计工作安排根据现今国内外火灾报警系统的设计理念，针对现有火灾报警器存在的不足，设计一种基于多传感器技术的火灾报警器，该设计的主要工作任务包括：系统硬件设计。包括火灾报警系统的控制器主板设计和其中各部分元件的选型，电路板的设计与绘制，传感器及相关电路的设计。系统软件设计。包括火灾报警系统主程序设计，各个功能模块的程序设计，数据收集以及系统自检程序的设计。第一章，简单介绍的火灾报警的背景以及现今火灾报警技术的国内外研究现状，以及全文内容的安排。第二章，描述火灾报警系统的主板设计方案，包括各功能模块和芯片的选第三章，详细讲解该系统各个模块的设计思路和工作电路原理，分析实现各个功能的方法和设计特点。第四章，详细介绍了整个火灾报警系统的软件设计思想，实现各个功能的模块程序设计，以及系统工作的软件流程。第五章，对完成的系统原型进行了简单的一些调试，并在调试过程中发现并解决软件漏洞，改进系统的设计。并对系统做了简单的环境稳定性测试。现代消防建设对火灾检测与报警的要求与日俱增，同国外相比，国内在火灾报警系统的研究上还是有一定的差距的，目前的实际工程当中传统型的区域报第二章系统方案设计2.2系统的结构与工作流程温度传感器温度传感器温度/气体浓度显示状态示警CO传感器通讯模块电源模块放大整形放大整形放大整形单片机图2-1火灾报警器系统结构框图为0~5V的电平信号，由A/D转换芯片转换为数字信号送入单片机；这里我们使用的数字式传感器是DS18B20,所以不需要连接驱动电路与整形电路而直接系统的其他部分均安装在主板上，单片机接收到来自各传感器的数据后将数值显示于液晶屏，并根据事先制定好的规则判断是否有火灾情况，如果有火灾情况则将报警信息显示，同时驱动蜂鸣器发出声音报警，并可以在需要的情些特定原因产生的类似火灾的干扰源触发报警系统，如果用通常的处理方法，出如下设计：若检测到单一传感器的数据迅速变化，则检测其余传感器是否检测到触发火灾相应的数据变化，同时判断结果是否到达报警阈值，如果没有检本设计使用的烟雾传感器为离子式烟雾传感器HIS-07,该传感器是基于类比最佳性能设计的单源双室DSCB型电离室，电离室中安装的电离源为Am-241,专用于感烟探测。当流经内外电离室的电子流不平衡时，集电极充电直到电离电流达到平衡，在无烟或无燃烧物时，集电极除手电离电流潮汐影响外保电极重新充电直到新的平衡电位，这时的电位变化经整形后送入A/D转换，即图2-2烟雾传感器HIS-07测量范围：0%～5%;工±0.1V;UL217标准大气中输出电压：5.6±0.4V;工作湿度：≤95%RH;棉芯≤0.5pA;电离源活度：0.5μCi(18Kbq)±10%;电离室25cm处辐射剂量率：0.03mGy/年。相关电路和工作参数如图2-3和表2-1所示：REF-HIS-07烟雾图2-3传感器电路表2-1HIS-07烟雾传感器工作参数灵敏度特性电源电压特性湿度特性烟雾浓度%/英尺输出电压V误差电源电压V输出电压V湿度输出V0061923温度特性4温度℃输出V50根据传感器的特性，其输出值正好是5V左右，因此不需要额外的放大电路，直接由A/D转换即可得到需要的数字信号。由上述性能指标可知该传感器符合设计的性能要求，HIS-07传感器的生产制作符合GB4715-93国家标准，采用单源双室结构，体积小，便于安装；在适用范围的环境条件下集电极平衡电位变化值基本在参数范围内，稳定性较高；集电极平衡电位一致性好，响应时间较短，适于2.3.2温度传感器选型DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1-Wire,即单总线器件，具一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。实物图2-4如下：(2)在DS18B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。(4)测量温度范围在一55℃到+125℃之间。(5)数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。图DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率，精度为±0.5℃。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20的性能是新一代产品中最好的!性能价格比也非常出色!2.3.3—氧化碳传感器选型本设计使用的一氧化碳传感器为ME4-CO型电化学传感器，ME4-CO传感器属于电化学型传感器，对电解容纳室作了重新设计，减少了电解液泄露的风险，体积小，大幅度的减低了成本。输出信号直线性、重复再现性优越、不受湿度影响、电池可驱动。传感器检测烟雾的原理由以下反应式描述：此时生成的电子分布在检知电极，氢离子分布在电极旁边的电解液中，形实物图和主要性能参数分别如图2-5和表2-2所示：图2-5ME4-CO型电化学传感器表2-2ME4-CO一氧化碳传感器性能参数产品类型电化学气敏元件产品封装塑料封装(ME4)检测范围最大测量限预期寿命2年灵敏度分辨率使用压力范围标准大气压±10%响应时间(T90)湿度范围15%—90%RH无凝结零点漂移(-20℃~+40℃)重复性<2%输出值由于传感器输出电压很小达不到单片机工作的要求，所以在一氧化碳检测电路的设计中加入了放大电路，同时出于对可调整性与可更换性的考虑，设计如图2-6所示可调倍率放大电路。图2-6可调倍10K,=50K;由图可得故该电路的放大增益为：可见变阻器Rw可以在增益，这不仅对传感器校准有用，也为以后能更换传感器时的电路适用性起了很大帮助，降低了电路成本，提高了整个系统的硬件可移植性。本章主要结合了火灾报警器的功能要求，给出了系统的整体框架和设计思路，通过分析各种传感器的工作参数和相关资料，确定了烟雾传感器、温度传感器和一氧化碳传感器的选型，方便接下来的系统模块设计。第三章系统硬件结构设计结合单片机的选型以及上一章给出的相关传感器的选型，本章给出了相关STC89C51单片机是新一代高速、低功耗、超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟机器周期和6时钟周期可以任意选择。STC89C51单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得1.增强型8051单片机，12时钟机器周期和6时钟周期可以任意选择，指令代代码完全兼容传统8051;2.工作电压：5.5V-3.3V(5V单片机)3.8V-2.0V(3V单片机);3.工作频率范围：0~40MHz,相当于普通8051的0~80MHz,实际工作频率可达48MHz;4.用户应用程序空间：4K、8K、13K、16K、32K、64K字节；5.片上集成1280字节或512字节RAM;6.通用I/O口(35/39个),复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口、弱上拉(普通8051传统I/O):P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电7.ISP(系统可编程)/IAP(应用可编程),无需专用编程器，无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口(RXD/P3.0,TXD/P3.1)直接下载用户10.内部集成MAX810专用复位电路，外部晶体20M以下时，可省外部复11.共有3个16位定时器/计数器，其中定时器0可以当成2个8位定时器12.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，PowerDown模式可由13.通用异步串行口(UART),还可用定时器软件实现多个UART;14.工作温度范围：-40~+85℃(工业级)、0~7℃(商业级);STC89C51单片机管脚图如图3.1所示。T2EX/P1.1单片机管脚图3.2电源模块5P1.4P0.336的设计bP1.5P0.435]输入电路采P1.6P0.534路图如图3-2所TO/P3.4P2.6/A14示。WR/P3.6RD/P3.7P2.8XTAL2P2.ViNVourXTAL1图3-25v电源电路图3.3模数转换电路设计由上面的叙述可知，系统中的各个传感器返回的信号均为模拟量，无法被单片机直接接收和处理，所以需要将这些信号进行A/D转换，又因为各个传感器的参考电压并不完全相同，因此不能简单使用多通道A/D转换芯片来统一处图3-3理，所以本设计中选择单通道8位A/D转换芯片TLC549CP。TLC549是单通道8位分辨率A/D转换器，总不可调整误差≤±0.5LSB。采用的外部I/OCLOCK相互独立。有片内采样保持电路，转换时间≤17us,包括存取与转换时间转换速率达40000次/秒。差分高阻抗基准电压输入范围是：1V≤差分基准电压≤Vcc+0.2V。宽电源范围：3V-6.5V,低功耗，当片选信号/CS为低，芯片选中处于工作状态。芯片的连接方式见图3-3,电路中另需要通过源=cDREF-DbX*是1DTLC549接线方式对于A/D转换器，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如，对于TLC549CP,其内部时钟信号为4MHz,转换时间小于17μs,相当于晶振3.4报警和显示模块的设计1)根据系统的设计，为方便系统的处理，这里选择蜂鸣器作为报警器。本设计采用一般市场上就能买到的常见蜂鸣器，工作电压5V,和一般数字元件不同，蜂鸣器工作时电流较大，因而不能直接由单片机驱动，故在系统设计时采用了ULN2003A作为驱动芯片，其封装和逻辑框图见图3-4。ULN2003A是7路高耐压、大电流达林顿管阵列，由7个硅NPN达林顿管组成，每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻，在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA,输出还可以在高负载电!ULN2003A硬件连接方式如图3-5所示，可见蜂鸣器由单片机P1.2脚控制，当触发报警时，P1.1脚按照音频频率拉低电位，蜂鸣器便发出对应频率的鸣叫声。P1.1脚对应一个继电器，用以在需要时驱动外部设备，使用继电器可以排除器件本身如工作电压范围等不相容因素，使系统能控制更多外部设备，同时预留了剩余的5个驱动引脚，用于驱动、扩展其他外部设备。日Cc1345678I229□12)1602是一种双行16字符液晶显示模块，其外形如图3.6所示。模块有16个引脚，引脚说明见表3.1。该模块在制作时已经内置了字符库与80×8位的片内RAM缓冲区，所以不必单独制作驱动程序和相关电路，为开发节约了很多时间，模块的硬件连接图如图3.7所示，可见电路本身相当简单，其中滑动变阻器RW与第3引脚相连，影响液晶显示偏压信号VL,用来调整显示屏的对比度。表3.1SMC1602ALCM液晶显示模块引脚说明引脚标号符号引脚说明1电源地2电源正极3液晶显示偏压信号4数据/命令选择端(H/L)5读/写选择端(H/L)6E使能信号数据I/O背光源正极背光源负极图3.7图3.7显示模块硬件连接图示的基本操作时序分以下4个：显示模块的初始化及复位过程依次为：延时15ms,写指令0x38,延时5ms,写指令0x38,延时5ms,写指令0x38,检测忙信号，写指令0x38设置显示模式，写指令0x08显示关闭，写指令0x01显示清屏，写指令0x06设置显示系统运行时需要注意一点，模块初始化或复位之后，每次进行数据读/写之前均需要检测读写忙信号，确保状态字STA7为0。在实际应用中，单片机的工作环境很复杂，易受到来自各方面的干扰，使内部指针混乱或者进入死锁状态导致整个系统的无响应或者崩溃，为了解决这一问题，通常会在设计中加入程序运行时间(RuntimeMonitoring)监控电路，即“看门狗(Watchdog)”技术，当监测到程序运行时间超出预设值时自动复位系统，将系统指针强制指向0000H入口，使程序脱离死循环，可有效解决软件系本设计使用的STC89C51单片机内置有硬件看门狗，使看门狗的配置极大地简化，仅需要将对应的特殊功能寄存器ENWDT赋给启动值即可完成看门狗的启用。看门狗的命令码见表3.2。助记符地址名称76543210重置值寄存器PS2PPS1PS0其中，ENWDT为看门狗允许位，当值为“1”时，看门狗启动；此位置“0”;IDLEWDT为看门狗“空闲模定时器在空闲模式下任然计时，置“0”时则不会在空闲模式下计时。PS2,PS1,PS0为看门狗计时器预分频值，预分频值如表3.3所示。预分频值00020014章章小结0108011100101110111看门狗定时器溢出时间可由公式“溢出时间=(N×预分频×32768)/时钟频率”推算，其中N是单片机工作周期T。例如当单片机工作在12T、12MHz,预3.6通讯与下载电路设计由于RS-232标准规定发送数据线TXD和接受数据线RXD采用EIA电平，即传送数字“1”时，传输线上的电平在-3~-15V之间；传送数字“0”时，传输线上的电平在+3~+15V之间。但单片机串行口采用正逻辑的TTL电平，这样就存在TTL电平与EIA电平的转换问题，例如当单片机和PC进行串行通行时，PCCOM1或者COM2口发送引脚TXD信号是EIA电平，不能直接与单片机串行口接收端RXD引脚相连；同样单片机串行口发送端TXD引脚输出信号采用故在通讯电路中加入一片MAX232CPE芯片进行电平转换，这样可以实现程序与PC进行通讯时，系统通过串口—USB转接线与PC连接，通过下载软件将程序下载到单片机中，通讯模块的硬件原理图见图3.8。图3.8通讯模块硬件连接图本章对火灾报警系统的各个硬件模块设计作了详细介绍，选择STC89C51作为系统处理器。详细介绍了传感器信息采集电路、示警与显示电路、看门狗和通信模块的设计。实现了整个系统各模块功能的结合和报警系统的硬件电路设计第四章系统软件设计本章将详细介绍火灾报警系统的软件设计过程，从系统功能对软件设计的嵌入式系统(EmbeddedSystem)是当今最热门的概念之一。根据IEEE(国际电气和电子工程师协会)的定义，嵌入式系统是“控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置”(英文原文是Devicesusedtocontrolmonitor,orassisttheoperationofequipmentmachineorplants),从这个定义可以看出，嵌入式系统是如果从功能角度定义，嵌入式系统可以视为执行独立功能的专用计算机系件，及嵌入式存储器中的微型操作系统和控制应用软件组成，实现诸如实时控(2)嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术以及各个行业的具体应用相结合后的产物.这一点就决定了它必然是一个技术密集、资(3)嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的由于嵌入式系统本身是一个外延极广的名词，凡是与产品结合在一起的具统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格(2)设计反映的这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分，称为嵌字机顶盒DST(DigitalSet-Topbox)可以说在很多家庭娱乐场所中找到，本身就是一个嵌入式系统，数字音物视频解码系统，称为A/V解码器，是DST中一个完凡是与产品结合在一起的具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统。本系统的设计是以51系列单片机为核心展开的，该系列单片机所采用的技术已经相当成熟，针对此系列单片机开发过程发布的指令集也相当齐全，极大的简化了设计过程，考虑到软件开发的编程难度，单片机的软件设计使用C语C语言是一种通用编程语言，既可用于PC程序设计，也可以对单片机进行程序设计，由于C语言既有高级语言很强的表达性和运算能力，又可以像低级率上来看C语言设计的软件代码冗余度较汇编代码更高，但却具有汇编程序不由于汇编程序开发周期长，调试相对困难，程序可读性低等缺点，故使用C语设计所采用由KeilSoftware基于Windows开发的KeilμVision3单片机开发的KEIL8051工具包括C编译器宏汇编器连接/定位器目标代码到HEX的转换b)器件库用来配置开发工具设置；f)源代码级CPU和外围器件的调试器；g)使用高级GDIAGDI接口在目标硬件上进行软件调试/同Monitor-51进行通信。如图4.1所示。国×興16E//下面是主函数雪图4.1KeilμVision3软件开发界面化以便开始系统自检，随后系统进入自检阶段，软件将根据各个传感器返回的信息判断传感器功能是都正常，若发现异常将及时把错误信息显示出来，同时挂起系统，避免继续运行对系统可能造成的损害，若传感器正常，系统会根据环境温度对照事先写入的环境权重数值表分配变量权值；然后系统开始进入循环检测各个传感器返回数据的监控状态，每一次遍历传感器返回信息后，将数据进行分析，判断是否有异常状况，数据判断方式根据设计的权重算法进行模软件总体流程图见图4.2。软件总体流程图见图4.2。开始W初始化传感器系统自检示结束传感器是否异常?否读取传感器数据▼是是否异常?否是否气体异常?否是否暗火火灾?否是否明火火灾?否其它异常提示是是是气体浓度异常暗火火灾报警明火火灾报警1)火灾初期示警：2)暗火火灾告警：火灾从初期开始继续发展，烟雾和一氧化碳浓度会继续升高，温度开始上升，但由于仍然没有明火，仍然不会使温度达到报警阈值，此时系统通过传感器检测到气体和烟雾浓度的继续升高，将启动蜂鸣器进行报警，同时将暗火火灾的消息显示出来。3)明火火灾示警：当火灾发生至产生明火的状态时火势已经具有一定的规模了，由于明火的出现，温度会很快上升，同时消耗掉一定的一氧化碳和烟雾，使这两者的测量到温度的快速上升同时存在烟雾和易燃气体时将显示明火火灾报警消息，并启4.4软件模块功能与设计4.4.1系统自检模块设计系统自检模块的功能是完成系统初期的传感器功能检测，测试传感器是否延时，防止因为系统初启动不稳定造成的读数错误，之后程序会依次启动各个传感器所在的A/D转换器读取信号，依据各传感器参数，若温度传感器故障或拔出时，A/D转换器的输入电压将为5V,转换结果将是255,则将此数据作为判断温度传感器是否正常的判断标准，而一氧化碳传感器和烟雾传感器故障或拔出时，A/D转换器的输入电压为0,相应输出值为0,则将此数据作为判断烟图4.3图4.3自检模块软件流程图传感器检测确认无误之后， 然后根据读取到的温度信息对照权值分配表进行权值分配，最后进入系统正式运软件流程图如图模块换器的采样与转换速度很快，往往会产生很多重复值，故设计了一个采样延迟和多次采样平均值开始延时500μsV检测温度传感器是否正常?是检测CO传感器是感器V是对照表分配V系统挂起显示错误事系统挂起显示错误V系统挂起A/D转换之后，每一次采样之前会延时1ms,除此之外每次读取的数据并不送buffer[j-1]=buffer[}temp=(uint)(((float)tem4.4.3数据处理与报警模块数据到警戒值?否总体评估值自减总体评估值按权值累加值?分析数据比例分析数据比例值?是符合气体警告?否符合气体警告?否告?否符合明火警告?否 是警告启动蜂鸣器报警显示其他异常警告本设计为了解决许多火灾报警系统存在的误警及适应性问题，设计了基于权重分配与时间积累的判断算法，通过设置全局变量，当数据超过系统警戒阈值时，根据各数据的权值进行累加运算，当全局变量的累加值增长到一定程度理与分析的流程图如图4.4所示。模糊判断与示警模块软件设计，比较详细的说明了各个模块程序的流程图和实现功能，使整个系统在软件系统的支持下完全实现了火灾报警的功第五章系统硬件制作及调试单片机系统的硬件调试和软件调试是不能分开的，许多硬件错误是在软件调试中被发现和纠正的。在硬件设计中需要在保证电路的可行性，之后就可以通过下载程序到系统中进行调试了，系统的调试不仅是对系统功能的检验，也是对系统在运行中可能出现的问题的检测，并针对问题做出可行的解决方案。显示功能对整个系统的正常运行有着极其重要的作用，不仅关系到运行状态的检测、警示信息的显示，还关系到系统的调式和维护，所以显示功能的正常与否显得很重要，在调试中，使用了一段简单的程序来检测1602显示模块能否voidL1602_init(void)}voidL1602_string(ucharhang,ucharlie,uchar*p)L1602_string(2,1,"ABCDED3这一段程序的功能是在显示模块上的两行分别显示字符串“1234560123456789”和“ABCDEDGHIJKLMNOP”,如果显示模块功能正常则会显示出正常的两行字符，反之，则不会显示或出现乱码。显示效果如图5.1图在载后进行系统行字符，4参EXT解世整世w招于E盖2B可知该显示模块功能正常。5.1.2报警器功能调试蜂鸣器在本设计中的作用主要在于发出警报声响以提示操作人员，蜂鸣器发声的原理是使用单片机的定时器定时，按照一定音调所对应的频率产生驱动信号并使用另一个计时器控制发音的持续时间，使蜂鸣器发出对应频率和长短的声音。调试蜂鸣器模块使用一下一段程序：voidPlay_Song(uchari)if(Temp1==0xFF)}}}音符的频率根据标准音频表设计，由于单片机使用12MHz的晶振，计时器将以方式一产生10ms的定时中断，定时器初始值为D8FOH,之后在播放调用过程中配合循环产生相应的节拍时间。功能调试时，该程序能够成功驱动蜂鸣器发出歌曲的声音，故证明蜂鸣器报警模块工作正常。系统运行中一共有多种报警方式及警告级别，在整体运行调试中，将通过使系统处于各种环境条件下进行行为测试，整个测试过程及系统行为记录见表5-1。其中由于一氧化碳的测试具有一定危险性，调试时使用模拟电压输入代替表5-1系统整体运行调试行为记录温度示数CO示数(ppm)烟雾示数(%/inch’屏幕显示蜂鸣器鸣响0各数据示数否0各数据示数否0各数据示数否0各数据示数否0否0否0否各数据示数否各数据示数否各数据示数否各数据示数否否否否0各数据示数否0各数据示数否0各数据示数否0各数据示数否0否0否0否否是是否否是是是是此外，还进行了系统自检功能的调试，在系统启动前拔去不同的传感器模拟传感器故障，在系统运行后检测能否如预期一样检测到传感器的异常，运行表5-2系统自检行为记录各传感器状态(插入/拔出)屏幕显示温度传感器CO传感器烟雾传感器插入插入插入无，进入读数显示插入插入拔出插入拔出插入插入拔出拔出拔出插入插入拔出插入拔出拔出拔出插入拔出拔出拔出观察表5-2可见，如同系统自检模块的软异常后会在显示消息后挂起而不会再检测其余传感器，这样的顺序检测设计使最后是烟雾传感器。因此有了如表5-2中所示的提示模式。本章大致介绍了各硬件模块的功能调试与系统整体运行的调试结果，对在调试中发现了一些存在的误差情况从软件设计上进行了一些修改，但整体运行仍存在着一定误差，此外系统自检中对传感器的检测方式仍没有适当的算法将火灾报警系统对现代建筑起着极其重要的安全保障作用，研制火灾报警系统的目的是改变我国防火报警技术的落后现状，提高我国防火报警产品的水本文对火灾报警系统进行了深入的分析，设计了火灾报警系统，该报警系统能ME4-CO三种传感器，可以利用传感器之间的互补作用来大大减小整个系统的误差；采用了一种改进的差动放大电路，使得放大倍数可连续性的调整，同时也保证了不同传感器放大倍数不同的要求，降低了系统成本；采用蜂鸣器与液晶显示报警，达到及时告知使用处理现场事故，疏散人群的目的，系统设置了在设计过程中，我学到了很多新的东西，并且把以前学的不好的知识又重新巩固了一遍，虽然还达不到随便使用的程度，但还是进一步加深了理解与认地运用Visio,Office等应用软件。通过完成毕业设计我初步明白了怎样把所学的知识运用到实践中来，终于能够做到学以致用，同时也大大提高了我的动手器智能火灾报警器电路原理图m序号元件元件符号数量图中符号1三端稳压集成电路12三端稳压集成电路13三端稳压集成电路14三端稳压集成电路1551单片机16MAX232芯片17复合晶体管1829液晶显示器1蜂鸣器1温度传感器1烟雾传感器1一氧化碳传感器1电阻R若干电感L若干电容C若干二极管D若干发光二极管若干变压器T1滑动变阻器1开关K2导线若干#defineucharunsignedchar//烟雾浓度告警阈值(%)unsignedcharTMPH,TMPL,CunsignedcharcodeVOICE[]={0x26,0x20,0x20,0x20,0//alert()函数报警音频数据uintwarn_flag,tmp_h,gas_h,suintAD_Filter_3(voiuintDate_Buffer[30]={0},temp;uchari;Date_Buffer[i]=AD_Chadelay(148);1/**************************************************************************************************************************voidalert(uintAddr)if(Templ==0xFF){{{/************************************************************************************************************************uintt;/***************************************************************************************************************************uintj;j=(255-temp)*3.92;//CO浓度水平/**********************************************************smk_chk()烟雾浓度检测函数**************************************************************uintj;/**********************************************************systemchk(系统自检函数*********************************************************L1602_string(2,1,"PleaseCheck!");{L1602_string(2,1,"PleaseCheck!");{/***********************************************************************************************************************voidfuzzy_judge(void){temp=tmp_h*t_q+gas_h*g_q+sm/******************************DE使用数据**********************************************************************************L1602_string(1,1,"C//一氧化碳泄露告警{{L1602_string(1,1,"InFlameAlert!!!");//明火火灾告警L1602_string(1,1,"etc.Warnning!!!");//其他异常告警}L1602_string(1,1,"Tm参考文献[1]张爱羚.国内外自动灭火系统发展概况及趋势研究[J].科技致富向导，2010(21):13~16.[2]史世晓，杨伟等.浅谈火灾自动报警技术的应用现状及发展趋势[J].中国科技信息，2010(20);24~25.[3]谢望.烟雾传感器技术的现状和发展趋势[J].仪器仪表用户，2006:21~23.[4]金发庆.传感器技术与应用[D].北京：机械工业出版社，2004.[5]黄贤武，郑筱霞.传感器原理与应用(第二版)[M].北京：高等教育出版社，2006.[6]符青松.智能火灾自动报警系统的设计与实现[D].武汉理工大学，[7]张红兰等.基于多传感器的智能火灾报警器的设计[J].仪器仪表用户，[8]范新民.火灾报警器电源[J].安徽电子信息职业技术学校学报，2006:[9]姜志海，黄玉清等.单片机原理机应用[M].电子工业出版社，2009.[10]郝延柱.单片机学习指导[M].北京：航空航天大学，2005.[11]崔兴文.智能火灾自动报警系统的设计与实现[D].山东大学，2008.[12]柳小军，鲍鸿.基于ARM9多传感器数据融合火灾报警系统的实现[J].工业控制计算机，2009(3):36~41.[13]沙占友.集成化智能传感器原理与应用[M].北京：电子工业出版社，[14]王芳.智能化住宅防盗防火报警系统[D].大连：大连理工大学，2003.[15]潘永雄.新编单片机原理与应用(第二版)[M].西安电子科技大学出版社，2007.[16]曹君.火灾报警系统设计[D].哈尔滨理工大学，2006.[17]张京.嵌入式软件开发[D].西安电子科技大学出版社，2008.[19]谭浩强.C语言程序设计[M].北京：清华出版社，2006.[20]康华光，陈大钦，张林.电子技术基础模拟部分(第五版)[M].北京：高等教育出版社，2006,12.[22]李晓荃，魏立东，陈立芳.单片机原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2002.[23]谭炳化.火灾自动报警及消防联动系统[M].机械工业出版社，2007..US:UniversityofMaryland,1999,2.[25]黄贤武，郑筱霞.传感器原理与应用(第二版)[M].北京：高等教育出版社，2006,3.[26]张忠.火灾报警系统的应用与集成[D].上海交通大学，2008.ofcomputercomponents:CPU,memory,internalandexternalbussystem,mostwillreal-timeclockandotherperipheralequipment.AndnowthemostpowerfulMCUandthedevelopmentofadedicatedprocessorpartedways.technologyisahugeimpfrequencyover300MHz,theperformanceofthemid-90'scloseonthemicrocomputersystemisnolongeronlytheWindowsandLinuxoperatingsystemcomputer.Modernhumanlifeusedinalmosteverypieceofsametime!SCMisnotonlyfarexceedsthenumberofcomputing,evenmorethanthenumberofhumanbeings.cheap,forthelearning,applicationanddevelopmentotheperformanceofthesecomponentsarerelativelyweakinourhousingautomaticdrumwashingmachinesofthecontrol.Bysingle-chipprocess,andcanbeamended.Throughdifferentprocedurhardware,thecircuitmustbeabigPCBboard!However,iftheUnitebecausetheadoptionoManyofthesenior'slanguagehasrlanguageprogram,evenifthereisonlyonebuttonwhichwillreachthesizeofdozensofK!ForthehomePC'sharddriveisnothinmicrocomputerisunacceptable.Single-chipintheutilizatisametoken,ifthecomputergiant'soperatingsystemandapplicatiofofthesingle-chip,willbeabletoplaysotproductnamesoftenadjectivebeforetheword-"intelligent,"suchaswashingSingle-chipmicro-comput"Innovationmodel"tobeThatis,2.MCUmicroconoftechnologydevelopment:exsystem,therefore,thedevelopmentofMCUinevitablyfallonthehelectronicsmanufacturers.Fromthispointofview,Intel'sdevelopmMCUhasitsobjectivemanufacturerswhenthenumberofPhilipsCorporation.therapiddevelopmentofsingle-chipmicro-computertothemicrocontroller.Therefore,whenwelookbackatthepathofdevelopmentandPhilipsdonotforgetthehistoricalmerits.naturaltrend.Withthemicro-electronicstechnology,ICdesign,EDAdevelopment,basedgreaterdevelopment.Therefore,theunderstandingofsingle-chipmicro-computerverydifficulttofindtheareaofalmostnotracesofsingle-chipmicrocomputer.Missilenavigationequipnetworkcommunicationsanddatatwashingmachines,aswellasprogram-controlledtoys,electronicpet,etc.,whichareinseparablefromtheautomation,intelligentinstrumentation,medicalequipmenthasbeen.Therefore,thesingle-chiplearning,developmentandapplicationtoalargeapplicationsandintelligentcontrolofSingle-chipwithsmallsize,lowpowerconsumption,cflexibility,miniaturizationandeaseofuse,widelyusedininstrumentation,thecombinationofdifferenttypesofsensors,canberealized,suchasvoltage,power,frequency,humidity,temperature,flow,speed,thickelement,measurementofphysicalpressure.SCMmakesuseofdigitalinstrumentation,intellige(powermeter,oscilloscope,andanalyzer).factoryassemblylineofintelligentmanagement,intelligentcontrolofthelift,all4.OncomputernetworksandcommuGenerallywiththemodernsingle-chipcommunicatiocarriedoutwithcomputerdatacommunthecommunicationsequipmentisnowbasicafromthemobilephone,telephone,mini-program-controlledyoucanseeday-to-dayworkofmobilephones,Mobilecommunicaradios.asmedicalventilator,variousanalyzers,moandhospitalcallsystems.ofmodularcircuitapplications,withoutrequiringuserstounderstanditsinternalstructure.Integratedsingle-chipoftapemachine),wouldrequireacomplexsimilartothepthemicrocontrollerintoanalogmusicsignal(similartothesoundca