四川师范大学成都学院课程设计报告
火灾报警器
内容摘要：多少年来，火灾一直是人们所遭遇的最主要灾害之一，曾对人类的文
明造成了重大破坏，许多著名的建筑大都毁于火灾。由火灾引发的重大安全事故比比皆是，所以人类一直也未停止过对它的研究。本文介绍了一种适用于多种公共场所的基于单片机火灾报警系统。
本系统以AT89C51为主控制器，DS18B20温度传感器为感温器件，离子感烟传感器为感烟元件，将烟雾和温度等信号转化为可检测的电信号。然后将传感器输出的电信号送入A/D转换电路 ,完成烟雾传感器和温度传感器输出的模拟信号到数字信号的转换，再由单片机判断现场是否发生火灾。若发生火灾，系统会驱动蜂鸣器和LED指示灯报警。该系统主要由烟感数据采集模块、单片机控制模块、驱动声光报警模块组成，采用高性能的单片机芯片为核心和高灵敏度的离子感烟传感器和温度传感器，而且利用声音和指示灯两种报警形式进行报警提示，大大的提高了系统的精确性和可靠性。
关键词：火灾报警器 离子感烟探测器 AT89C51单片机 DS18B20
Fire Alarm
Abstract: For many years, fire was people encountered the main disasters,
had to human civilization caused major damage. Many famous buildings mostly destroyed in the fire. A major safety accident caused by a fire can be found everywhere, so human beings have never stopped studying it. This paper introduces a kind of fire alarm system based on single chip microcomputer, which is suitable for many kinds of public places.
The system takes the AT89C51 as the main controller, and the DS18B20 temperature sensor is a temperature sensor, the ion sensor is a sensor, and the signal can be converted into a detectable signal. Then the sensor output of the electrical signal into the A/D conversion circuit, complete the smoke sensor and temperature sensor output analog signal to digital signal conversion, and then by the microcontroller to determine whether the scene of fire. If a fire occurs, the system will drive the buzzer and
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LED indicator alarm. The system mainly by the smoke sense data collection module, MCU control module, drive the sound and light alarm module, as the core and high sensitivity of ion smoke sensor and temperature sensor with high performance single chip, and the use of sound and the indicator lamp two types of alarm, alarm, greatly improve the accuracy and reliability of the system.
Key words: fire alarm smoke detector AT89C51 MCU DS18B20
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目录
1 绪论 ................................................................................................................ 1
1.1 课题研究背景 ......................................................................................... 1
1.2 国内外火灾报警器研究历史 ............................................................................................... 1 1.3 火灾报警技术的发展趋势 ................................................................................................... 3
2 火灾报警器系统总体方案设计 ..................... 3
2.1 火灾产生的原理................................................................................................................... 4 2.2 系统设计要求....................................................................................................................... 4
3 系统硬件设计 ................................... 5
3.1 烟感传感器 .......................................................................................................................... 5
3.1.1 烟感传感器选择 ....................................................................................................... 5 3.1.2 离子式感烟探测器介绍 ........................................................................................... 5 3.2 温度传感器 .......................................................................................................................... 6
3.2.1 温度传感器选择 ....................................................................................................... 6 3.2.2 DS18B20工作原理 .................................................................................................... 6 3.2.3 DS18B20特性 ............................................................................................................. 7 3.2.4 DS18B20注意事项 .................................................................................................... 8 3.3 单片机芯片的选择 ............................................................................................................... 8
3.3.1 AT89C51简介 ............................................................................................................ 9 3.3.2 AT89C51管脚功能说明 .......................................................................................... 10
4 火灾报警器软件实现与调试 ...................... 11
4.1 信号处理电路...................................................................................................................... 11 4.2 声光报警电路...................................................................................................................... 12
4.2.1 声报警电路 ............................................................................................................. 12 4.2.2 光报警电路 ............................................................................................................. 13 4.3 系统调试 ............................................................................................................................ 13
4.3.1 编程KEIL环境介绍 ............................................................................................... 13 4.3.2 调试步骤................................................................................................................. 14
5 结束语 ........................................ 15
参考文献 ........................................ 16
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火灾报警器
1 绪论
1.1 课题研究背景
进入上世纪90年代后，我国经济步入高速发展的时期，城市化建设不断加快，城市建筑也由分散式低密度向集中式高密度过渡，林立的高层建筑成了城市的主要的标志。任何事物的发展都具有两面性，高层建筑中各种通讯线路、动力和照明线路、以及各种系统中线路纵横交错，还有现代人类大量使用煤气、天然气，甚至是烟花等火灾隐患致使火灾的发生概率也在大幅增加。
火灾是一种在时空上失去控制的燃烧所引发的灾害，加之现代建筑的密闭性较强，一旦发生火灾，整幢大楼就像一个大的火炉，而楼梯道、各种通风管道、线路竖井都是效果极佳的火筒，从而给灭火施救造成了巨大的难度。由火灾导致的后果给人类、社会和自然造成的危害越来越大，它不仅毁坏物质财产，而且还直接危胁人们的生命安全，给人们的心灵造成极大的伤害。残酷的火灾引发的重大安全事故比比皆是，因此，人类从未停止过对火灾发生后及时发现、及时控制的研究，火灾报警产品应运而生。随着科技的发展和人们需求的不断提高，火灾报警器在功能、结构、形式等方面也在不断完善。 1.2 国内外火灾报警器研究历史
在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。火灾是世界上发生频率较高的一种灾害，几乎每天都有火灾发生。据联合国“世界火灾统计中心(WFSC)2000统计资料”，全球每年大约发生火灾600万至700万次，全球每年死于火灾的人数约为65000至75000人。其中，欧美地区发生的火灾较多，死亡人数却相对较少，这与欧美发达国家的生活水平以及消防技术和设施有关。相比较而言，亚洲地区发生火灾次数较少，但死亡人数较多，这与亚洲经济发展程度不高、消防设施不完善等因素有关。据统计，我国70年代火灾年平均损失不到2.5亿元，80年代火灾年平均损失接近3.2亿元。进入90年代，特别是1993年以来，火灾造成的直接财产损失上升到年均十几亿元，年均死亡2000多人。随着经济和城市建设的快速发展，城市高层、地下以及大型综合性建筑日益增多，火灾隐患也大大增加，火灾发生的数量及其造成的损失呈逐年上升趋势。一旦发生火灾，将对人的生命和财产造成极大的危害。
火灾自动报警系统已有百余年的发展历史，19世纪40年代美国诞生的火灾报
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警装置标志着火灾自动报警系统首次进入人们的视野。1890年在英国，感温式火灾探测器研制成功并应用于火灾探测系统，标志着火灾自动报警系统的发展走上正轨。此后，随着世界科技取得了突飞猛进的进步和各种新兴技术的出现和发展，火灾监测技术也相应迅速发展，各种类型的火灾探测器相继问世，并日渐完善，火灾自动报警系统也在此基础上逐渐地蓬勃发展起来，其发展过程可以分为以下几个阶段:
第一阶段，从19世纪40年代至20世纪40年代，火灾报警系统处于发展的初级阶段，采用的探测器主要是感温式的探测器，它通过采集温度信号，然后判定是否超出设定的阀值，从而判断是否有火灾发生。这一阶段，火灾报警系统简单，仅靠单一的温度参量进行火灾判断。但是它易受环境中其他干扰源的影响，灵敏度低，响应速度慢，无法判断阴燃火灾，也无法满足智能化火灾报警系统的要求。
第二阶段，20世纪40年代末，开始了离子感烟探测器的研究。这一研究引起了人们的重视，随后离子感烟探测器得到广泛应用，并逐渐占据了绝大部分市场，迫使感温式探测器退居其次；到70年代末，光电式感烟探测器在光电技术的基础上发展起来，并很快得到大力发展。它的使用寿命长，抗干扰能力强，没有离子感烟探测器的放射性问题。在这一阶段，火灾报警系统普遍采用多线制布局方式，布线、调试、系统可靠性是系统发展的瓶颈。
第三阶段，20世纪80年代初期，总线型火灾报警系统开始兴起，在火灾报警领域中迈出了一大步，并得到了较普遍的应用。它使得布线工作量显著减少，安装调试更加容易，更能精确报警定位。但是这一时期的火灾报警系统的智能化水平不高，采用有线连接对工程要求高。
第四阶段，从20世纪80年代中后期开始，随着计算机技术、控制技术、集成电路技术、传感器技术及智能技术的快速发展，火灾自动报警系统步入智能化时代，智能化火灾报警系统迅速发展起来，各种智能型的火灾自动报警系统相继出现。模拟量可寻址技术的应用使得火灾报警系统的安全性、精准性和智能性有了很大提高，在火灾自动报警系统发展史上具有里程碑的意义。
近年来，采用无线通信方式的火灾自动报警系统在国外悄然兴起。这种系统引入了无线电通信技术，利用无线通信方式代替传统的有线通信方式，将大多的电器装置通过无线连接方式进行信息传输与控制，适用于各类建筑和场所。无线
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