四川师范大学成都学院课程设计报告
火灾自动报警系统起初仅用于特殊场合，如博物馆、名胜古迹等不宜布线的场合，而且其价格也比较高。随着科技进步和元器件成本的降低，无线火灾自动报警系统的研发和生成成本也随之降低，它在性能和价格上都具有很强的竞争力。
在我国，采用的无线通信方式的火灾自动报警系统日益受到重视。由于其具有安装简便、对建筑物无损坏作业、灵活性好，易于扩展等优点，适用于许多场合，如名胜古迹、体育馆、博物馆、展览中心、处于施工阶段的建筑物、医院等。火灾自动报警系统的智能性主要体现在火灾判决和统筹管理方面，一般分为分散式、集中式和分布式，分散式系统由非智能型控制器若干智能型探测节点组成，由探测节点完成火灾状态的判断；集中式系统由智能型控制器和若干非智能探测节点构成，探测节点仅将火灾参量传送给控制器，由控制器智能地判断火灾状态；分布式系统的控制器和探测节点均为智能型，也是今后火灾自动报警系统的发展方向。
1.3 火灾报警技术的发展趋势
在我国，采用的无线通信方式的火灾自动报警系统日益受到重视。由于其具有安装简便、对建筑物无损坏作业、灵活性好，易于扩展等优点，适用于许多场合，如名胜古迹、体育馆、博物馆、展览中心、处于施工阶段的建筑物、医院等。火灾自动报警系统的智能性主要体现在火灾判决和统筹管理方面，一般分为分散式、集中式和分布式，分散式系统由非智能型控制器若干智能型探测节点组成，由探测节点完成火灾状态的判断；集中式系统由智能型控制器和若干非智能探测节点构成，探测节点仅将火灾参量传送给控制器，由控制器智能地判断火灾状态；分布式系统的控制器和探测节点均为智能型，也是今后火灾自动报警系统的发展方向。
近几年来，单片机已逐步深入应用到工农业生产各部门及人们生活的各个方面。各种类型的单片机也根据社会的需求而开发出来。单片机是器件级计算机系统，实际上它是一个微控制器或微处理器。由于它功能齐全，体积小，成本低，因此它可以应用到任何电子系统中去，同样，它也可以广泛应用于报警技术领域，使各类报警装置的功能更加完善，可靠性大大提高，以满足社会发展的需求。
2 火灾报警器系统总体方案设计
火灾探测器是消防自动报警的眼睛。它将火灾信号快速传到报警控制器,发出警报信号。火灾报警器要根据火灾的特点、针对保护对象的特点进行选择探测器，
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做到安全适用、技术先进经济合理的系统设计。 2.1 火灾产生的原理
火灾是一种失去人为控制的由燃烧造成的灾害，产生火灾的基本要素是可燃物、助燃物和点火源。可燃物以气态、液态和固态三种形态存在，助燃物通常是空气中的氧气。
一般可燃物在燃烧时先产生燃烧气体，继而产生烟雾，在氧气充足的条件下就会完全燃烧而产生火焰，发出可见光和不可见光，并散发出大量的热，使环境温度升高，其过程如图2.1-1中曲线所示。起火过程中，刚开始会产生大量的烟雾且持续的时间相对较长，而此时现场的环境温度还不是太高没有骤变，若此时烟感传感器感应到了烟雾就可以及时报警并在火势没扩大之前让人们提前预防和撤离，这样就可以把火灾损失控制在最小限度。等到火焰燃烧后，它会快速蔓延，产生大量的热而导致环境温度的升高，若能感受到温度的变化而报警提醒人们就可以比较及时地控制火灾。若以此硬件设计中我会加入温度传感器和烟感传感器配合工作,互补各自的不足，大大的降低了报警器的误报率。
图2.1-1 火灾时温度和烟雾随时间变化曲线
2.2 系统设计要求
根据以上火灾发生过程的分析，对火灾报警器作以下要求： (1)声、光双重报警功能。
(2)异常报警功能。当环境出现异常(如烟雾浓度过大或是温度较高)时，能发
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出异常报警信号，引起人们注意，尽可能避免火灾的发生。
(3)火灾报警功能。一旦真出现火灾(烟雾和温度同时出现异常)时，能立即发出声光火灾警报。
3 系统硬件设计
此次设计是根据火灾发生过程的特点针对于单片机原理及其应用展开的。根据方案设计要求，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。图3-1为系统框架图。
图3-1 火灾报警器系统框架图
3.1 烟感传感器
3.1.1 烟感传感器选择
烟感探测器可以分为离子感烟探测器和光电感烟探测器，本系统采用的是离子感烟探测器。离子感烟传感器对于烟雾气颗粒检测很有效，它会使两极板间空气分子电离为正、负离子，使原来不导电的空气带电。当火灾发生时，正离子和负离子被吸附到烟雾粒子上，使正、负离子相互中和的概率增加，这样烟雾粒子浓度大小可以以电流变化量大小表示出来，实现对火灾参数的检测。
3.1.2 离子式感烟探测器介绍
离子感烟式探测器是典型探测器，它是在电离室内含有少量放射性物质（镅-241），可使电离室内空气成为导体，允许一定电流在两个电极之间的空气中通过，射线使局部空气成电离状态，经电压作用形成离子流，这就给电离室一个有效的导电性。当烟粒子进入电离化区域时，它们由于与离子相接合而降低了空气的导电性，形成离子移动的减弱。当导电性低于预定值时，探测器发出警报。图3.1.2-1为离子式感烟探测器。
离子感烟探测器有双源双室和单源双室之分，它利用放射源制成敏感元件，并由内电离室KR、外电室KM及电子线路或编码线路构成。双源双室探测器是由两块性能一致的放射源片（配对）制成互相串联的两个电室及电子线路组成的火灾探测装置。一个电室开孔称为采样电离室（或称为外电室），烟可以顺利进入，另一个是封闭电离室，称为参考电离室（或内电离室），烟无法进入仅能与外界温度
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相通。在串联的两个电离室两端直接接入直流电源，两电离室形成一个分压室。两电离室电压之和等于工作电压，流过两个电离室电流相同。采用内、外电离室串联的方法，是为了减少环境温度、湿度、气压等自然条件对电离电流的影响，提高稳定性，防止误报。
图3.1.2-1 离子式感烟探测器
3.2 温度传感器
3.2.1 温度传感器选择
温度传感器一般分为定温式和差温式。温度传感器只有在温度发生较为大的变化时才能检测到，而温度突然升高时火灾已经发生，火苗已经出现，所以温度传感器检测不适用于火灾发生的早期，但可在火灾发生时烟雾较少时再次报警，它往往感测的范围较小，一般安装在不宜安装感烟探测器的区域。
本文选择的温度传感器是DS18B20。DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。DS18B20可用数据线供电，电压范围为3.0V--5.5 V，其测温范围：-55 ℃--125 ℃，固有测温分辨率为0.5 ℃。
3.2.2 DS18B20工作原理
DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器，其实物图如图3.2.2-1。
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图3.2.2-1 DS18B20实物图
与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式，可以分别在93.75 ms和750 ms内完成9位和12位的数字量,并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写，其原理图如图3.2.2-2所示。温度变换功率来源于数据总线,总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、 传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进,给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。
图3.2.2-2 DS18B20工作原理图
3.2.3 DS18B20特性
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