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火灾自动报警系统毕业论文.doc

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.60M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    家庭环境监测系统 ——火灾监测系统课程设计实验报告 一 课程设计的目的 本次课程设计的目的有：1 锻炼学生独立进行单片机系统设计的能力，通过 从硬件到软件，从模块采购到整个系统的调试这些过程，让学生能够较为真实的 体会到单片机系统的研发设计过程，为今后学生进行更为复杂的系统研发打下一 定的基础。2 培养学生从实际生活中发现问题并且解决问题的能力，是学生的思 想不再局限于课本的理论，让学生能够真正的去现实生活中去寻找问题，并运用 自己学过的知识去解决问题，开阔眼界，为将来走上工作岗位提供必要的知识。 二 课程设计的内容 本次课程设计目的是设计一个家庭火灾报警系统，本方案设计的消防报警和 联动控制系统基于 51 单片机控制的，由多种火灾探测器联合进行检测报警的系 统。该系统是生命财产安全的忠实卫士和智能大厦的保卫者，它可以避免由于火 灾而造成的巨大经济损失，在火灾初期就可以人为地预防由于火灾造成的一些不 必要的损失，使生命财产受到安全的保护。它广泛用于生命安全，紧急信号，防 爆防火等各类场所。可保证该系统在未来数年内保持世界领先水平。 一套先进可靠的火灾报警系统可以有效的避免或降低由于火灾而引起的生 命财产损失。同时几乎为零的误报率，运行的极其安全稳定，先进的可再生功能 也可减少大厦的物业管理工作。本方案即是针对本项目的特点而设计的。 1 火灾报警系统简介 1.1 火灾自动报警系统概述 火灾自动报警系统能够在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量和火焰辐射等 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，并及时发出报警信号。 火灾自动报警系统的组成形式多种多样，它的发展目前可分为三个阶段 1 多线制开关量式火灾探测报警系统。这是第一代产 品 ， 目 前 国 内 极 少 数厂家生产外，它基本上已处于被淘汰状态。 2 总线制可寻址开关量式火灾探测报警系统。这是第二代产品，尤其式二总 线制开关量式探测报警系统目前正被大量使用。
    3 模拟量传输式智能火灾报警系统。这是第三代产品。目前我国已经开始从 传统的开关量式火灾探测报警技术，跨入具有先进水平的模拟量式智能火灾探测 报警技术的新阶段，它的系统的误报率降低到最低限度，并大幅度地提高了报警 的准确度和可靠性。 目前火灾自动报警系统有智能型、全总线型以及综合型等，这些系统不分区 域报警系统或集中报警系统，可达到对整个火灾自动报警系统进行监视。但是在 目前的实际工程当中传统型的区域报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统 仍得到较为广泛的应用。火灾自动报警系统的工作原理如下：安装在保护区的探 测器不断的向所监视的现场发出巡检信号，监视现场的烟雾浓度、温度等，并不 断反馈给报警控制器，控制器将接到的信号与内存的正常整定值比较、判断确定 火灾。当发生火灾时候，发出声光报警，显示火灾区域或楼层房号的地址编码， 并打印报警时间、地址等。同时向火灾现场发出警铃报警，在火灾发生楼层的上 下相邻层或火灾区域的相邻区域也同时发出报警信号，以显示火灾区域。各应急 疏散指示灯亮，指明疏散方向。 2 火灾自动报警系统的组成 火灾自动报警系统是由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置以及具有其 它辅助功能的装置组成的火灾报警系统，在火灾自动报警系统中，自动产生火灾 报警信号的器件称为触发件，主要指火灾探测器。 2.1 火灾探测器 火灾探测器是火灾自动报警系统的传感部分，是组成各种火灾自动报警系统 的重要组件，是火灾自动报警系统的“感觉器官”。它能对火灾参数(如烟、温 度、火焰辐射、气体浓度等)响应，并自动产生火灾报警信号，或向控制和指示 设备发出现场火灾状态信号的装置。火灾探测器是系统中的关键元件，他的稳定 性、可靠性和灵敏度等技术指标会受到诸多因素的影响，因此火灾探测器的选择 和布置应该严格按照规范进行。 2.1.1 火灾探测器的分类 目前火灾探测器的种类很多，按照不同的方式有不同的分类方法。 1 根据监测的火灾特性不同，火灾探测器可分为感烟、感温、感光、复合和 可燃气体等五种类型，每个类型又根据其工作原理的不同而分为若干种。
    2 根据感应元件的结构不同，可分为： ⑴ 点型火灾探测器。对警戒范围中某一点周围的火灾参数作出响应。 ⑵ 线型火灾探测器。对警戒范围中某一线路周围的火灾参数作出响应。 3 根据操作后是否能复位，可分为： ⑴可复位火灾探测器。在产生火灾报警信号的条件不再存在的情况下不需要 更换组件即能从报警状态恢复到监视状态。根据复位的方式不同，又可分为以下 三种： ① 自动复位火灾探测器。能自动地恢复到监视状态。 ② 遥控复位火灾探测器。通过遥控操作能恢复到监视状态。 ③ 手动复位火灾探测器。通过手动调节能恢复到监视状态。 ⑵ 不可复位火灾探测器。在产生火灾报警信号的条件不再存在的情况下， 需调换组件才能从报警状态恢复到监视状态或动作后不能恢复到监视状态。 2.1.2 火灾探测器的选择 火灾探测器的选择应符合下列要求： (1) 对火灾初期有阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐 射的，选用感烟探头； (2) 对火灾发展迅速，产生大量热、烟和火焰辐射的，选用感烟探头、感温 探头、火焰探头或它们的组合； (3) 对火灾发展迅速，有强烈的火焰辐射和少量烟、热的，选用火焰探头； (4) 对情况复杂或火灾形成特点不可预料的，可进行模拟实验，根据实验选 用适宜的探头。 火灾报警控制器是火灾自动报警系统心脏，具有下述功能： (1) 用来接受火灾信号并启动火灾警报装置。该设备也可用来指示着火部位 和记录有关信息。 (2) 能通过火警发送装置启动火灾报警信号或通过自动消防灭火控制装置 启动自动灭火设备和消防联动控制器。 (3) 自动地监视系统的正确运行和对特定故障给出声、光报警。 2.2 火灾控制器 火灾报警控制器是火灾自动报警系统心脏，具有下述功能：
    (1) 用来接受火灾信号并启动火灾警报装置。该设备也可用来指示着火部位 和记录有关信息。 (2) 能通过火警发送装置启动火灾报警信号或通过自动消防灭火控制装置 启动自动灭火设备和消防联动控制器。 (3) 自动地监视系统的正确运行和对特定故障给出声、光报警。 2.2.1 火灾报警控制器的分类 火灾报警控制器种类繁多，根据不同的方法可分成不同的类别。 (1) 按控制范围可分为： ａ 区域火灾报警控制器：直接连接火灾探测器，处理各种报警信息。 ｂ 集中火灾报警控制器：它一般不与火灾探测器相连，而与区域火灾报警 控制器相连，处理区域级火灾报警控制器送来的报警信号，常使用在较大型系统 中。 ｃ 控制中心火灾报警控制器：它兼有区域，集中两级或火灾报警控制器的 特点，即可以作区域级使用，连接控制器；又可以作集中级使用，连接区域火灾 报警控制器。 (2) 按结构型式可分为： ａ 壁挂式火灾报警控制器：连接的探测器回路相应少些，控制功能简单， 区域报警控制器多才用这种型式。 ｂ 台式火灾报警控制器：连接探测器回路数较多，联动控制较复杂，集中 式报警器常采用这种方式。 ｃ 框式火灾报警控制器：可实现多回路连接，具有复杂的联动控制。 (3) 按系统布线方式分为： ａ 多线制火灾报警控制器：探测器与控制器的连接采用一一对应方式。 ｂ 总线制火灾报警控制器：控制器与探测器采用总线方式连接，探测器并 联或串联在总线上。 三 系统的硬件过程 1 系统的定义 本次课程设计所设计的火灾报警系统采用多种传感器相结合的报警方式，每 个模块都能独立触发报警模式，并根据每个模块检测的种类，以及火灾发生信号
    的先后顺序，进行分级报警，一定程度上减少了误报的影响。 2 系统的工作过程 系统的框图如下： 具体工作原理如下：单片机控制器不断的查询一氧化碳、火焰、温度传感器 的输出引脚，因为火灾在发生之前，会先出现烟雾，之后环境温度会逐渐上升， 最终会出现火苗，根据这一特性，对 3 火灾探测器的选择 本次课程设计选用了三种火灾探测器，分别是一氧化碳传感器、火焰传感器、 温度传感器，分别将上述三种模块的使用手册介绍如下： a 一氧化碳传感器 （1）简介 传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。采 用高低温循环检测方式低温（1.5V 加热）检测一氧化碳，传感器的电导率随空 气中一氧化碳气体浓度增加而增大，高温（5.0V 加热）清洗低温时吸附的杂散 气体。使用简单的电路即可将电导率的变化，转换为与该气体浓度相对应的输出 信号。 MQ-7 气体传感器对一氧化碳的灵敏度高，这种传感器可检测多种含一氧 化碳的气体，是一款适合多种应用的低成本传感器 （2）功能特点： 1、具有信号输出指示。 2、双路信号输出（模拟量输出及 TTL 电平输出） 3、TTL 输出有效信号为低电平。（当输出低电平时信号灯亮） 4、模拟量输出 0~5V 电压，浓度越高电压越高。
    5、对一氧化碳具有很高的灵敏度和良好的选择性。 6、具有长期的使用寿命和可靠的稳定性 （3）电路原理图 VCC VCC VCC QM-N10 H A B 6 4 R2 1 3 2 5 R3 U1A 1 VCC +5V DOUT AOUT GND P1 1 2 3 4 LED C1 Rp 2 3 8 4 R1 （3）应用范围 用于家庭、环境的一氧化碳探测装置。适宜于一氧化碳、煤气等的探测。 b 火焰传感器 （1）简介 1 、火焰传感器对火焰最敏感，对普通光也是有反应的，一般用做火焰报警 等用途。 2、 小板输出接口可以与单片机 IO 口直接相连 3、传感器与火焰要保持一定距离，以免高温损坏传感器，对打火机测试火焰 距离为 80cm，对火焰越大，测试距离越远 4、小板模拟量输出方式和 AD 转换处理，可以获得更高的精度 （2）功能特点 1、 可以检测火焰或者波长在 760 纳米～1100 纳米范围内的光源，打火机测 试火焰距离为 80cm，对火焰越大，测试距离越远。 2、 探测角度 60 度左右，对火焰光谱特别灵敏。 3 、灵敏度可调（图中蓝色数字电位器调节）。 4、比较器输出，信号干净，波形好，驱动能力强，超过 15mA。
    5、配可调精密电位器调节灵敏度。 6、工作电压 3.3V-5V。 7、输出形式 ：数字开关量输出（0 和 1）。 8、设有固定螺栓孔，方便安装。 9、使用宽电压 LM393 比较器。 （3）电路原理图 c 温度传感器 （1） 简介 1、 温度传感器核心温度采集芯片为 DS18B20。DS18B20 数字温度传感器提 供 9 位温度读数，指示器件温度。.信息经过单线接口送入 DS18B20 或从 DS18B20 送出，因此从中央处理器到 DS18B20 仅需链连接一条线。读、写和完成温度转换 所需的电源可以由数据线本身提供，而不需要外部电源。 （2）功能特点 1、 独特的单线接口，只需要一个接口引脚即可通信。 2、 多点能力使分布式温度检测应用得以简化 3、 不需要外部元件 4、 测量范围从-55℃至+125℃，增量值为 0.5℃. 5、 以九位数字值的方式读出温度 6、 在 1 秒内把温度变换为数字
    7、 用户可定义的，非易失性的温度告警设置 8、 应用范围包括恒温控制，工业系统，消费类产品或任何热敏系统 （3）电路原理图 （4）适用范围 HVAC 环境控制，建筑物、设备或机械内的温度检测，以及过程监视和控制的 温度检测。 4 报警控制器 报警控制器是一个以 51 单片机为核心的小型逻辑控制系统，报警控制器是火 灾报警系统的核心，其内部的运行方式制约着整个系统的性能。 本系统的报警控制器设置为分级报警模式。根据火灾发生的一般规律，在火 灾发生的初期，因为可燃物的不完全燃烧会不可避免的产生一定量的一氧化碳， 之后环境温度会升高，当温度达到一定值的时候，会产生明火，进而引发剧烈的 燃烧。根据火灾的这一特点，当一氧化碳探测器检测到环境中的一氧化碳浓度升 高并超过某一阈值的时候，报警控制器给出三级报警信号，提示当前环境中有可 能发生火灾；当温度传感器检测到环境温度升高并且超过某一阈值的时候，报警 控制器给出二级报警信号，提示当前环境中很可能要发生火灾；当火焰传感器检 测到环境中出现明火的时候，报警控制器给出一级报警信号，提示当前环境中已 经发生火灾，并采取相关措施进行处理。 四 系统的软件工作过程
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