基于单片机的智能火灾报警系统设计+2120504.doc

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摘 要
科学技术的飞速开展与进步给人们的生活带来了前所未有的便利，如电力技术的迅猛开展与应用等，使人们的衣食住行条件得到了极大的改善。然而其负面的作用也随之凸显出来，如各种电子产品，易燃装饰材料等我们身边经常接触到的一些普通生活用品，为火灾的发生埋下了巨大的隐患，人们在享受科技带来的便利之外无时不在受到潜在的火灾的威胁。所谓水火无情，为了防止火灾以与减少火灾造成的损失，让人们的生活更加安宁，残酷的现实以与触目惊心的教训要求我们必须设计和完善火灾自动报警系统，提高火灾的预警与早期处理水平，将火灾消灭在萌芽状态，最大限度地减少社会财富的损失。基于此，本文从生活中的实际情况着手，设计了一种适用于多种公共场所的基于单片机的火灾智能报警系统。该火灾报警系统是以AT89C51单片机作为控制中心，承受、处理火灾探测器输出的烟雾浓度信号、温度信号，并进展声光报警。它通过不断的向现场发射巡检信号来监视现场的温度、烟雾浓度等，并不断反应给报警控制器，控制器将接到的信号与存的正常整定值比拟、判断确定是否有火灾的发生。
关键词：AT89C51单片机；智能报警；传感器；

目 录
第一章绪论1
第二章火灾报警系统与其整体方案设计2
2.1 火灾发生时的特点2
2.2火灾报警系统功能与其类型2
2.3 本系统的总体方案设计4
2.3.1 本设计的研究围4
2.3.2 系统的硬件总体结构4
2.3.3 系统软件总体结构5
第三章系统的硬件选择与设计7
3.1 主要芯片的选择7
3.1.1 单片机的选择7
3.1.2 模数转换芯片的选择8
3.2 传感器的选择11
3.2.1火灾探测器的分类11
3.2.2 温度探测器的选定11
3.2.3 烟雾传感器的选择13
3.3 各电路模块的设计16
3.3.1单片机外围接口电路16
3.3.2 A/D转换电路17
3.3.3 烟雾信号调理电路19
3.3.4 光报警电路20
3.3.5 声报警电路20
3.3.6 报警器故障自诊断21
第四章火灾报警系统的软件设计22
4.1火灾报警系统程序设计24
4.1.1主程序流程图22
4.1.2 主程序初始化流程图22
4.1.3数据采集子程序23
4.1.4 火灾判断与报警程序24
4.1.5 滤波子程序25
第五章 功能仿真验证分析27
5.1关于仿真与编程软件27
5.2 Protues仿真原理图27
第六总结28
致29
参考文献30
附录31

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第一章绪论

在各种灾害中，火灾是公共安全和社会开展面临的最常见和最广泛的威胁之一。 它威胁到人们的健康，生命和财产的安全，一旦发生火灾，就可以使成千上万的财产立即成为灰烬，损失是大约5倍的地震，第二是干旱和洪水。
残酷的现实让人们逐渐认识到监控预警和消防工作的重要性。火灾监测预防工作已变得日益紧迫，寻找一种与时有效的预防火灾产生的方法已经变成人们迫切需要解决的问题。良好的监控系统和与时的报警机制可以大大降低人员的伤亡，为社会减少不必要的损失。智能火灾自动报警系统就是为了满足这一需求而研制出的，并且其自身的技术水平也在随着人们需求的不断地提高，在功能、结构、形式等方面不断地完善。基于社会和经济方面的需求，本课题旨在开发一个能够对监测点实时监控、报警的智能火灾报警系统。

第二章火灾报警系统与其整体方案设计
2.1火灾发生时的特点
火灾是一种失去人为控制的由燃烧造成的灾害，产生火灾的根本要素是可燃物、助燃物和点火源。它们燃烧的根本过程是当从外部获取一定的能量时，液体或固体先蒸发成蒸汽或分解出可燃气体(如CO、H2等)的分子团、灰烬和未燃烧的物质颗粒悬浮在空气中，称之为气溶胶。在产生气溶胶的同时，产生分子较大的液体或固体微粒，称为烟雾。着火后，燃烧产生的热量使液体或固体的外表继续放出可燃气体，并形成扩散燃烧。同时，发出含有红、紫外线的火焰，散发出大量的热量，形成火灾。
起火过程曲线如图2-1所示。

图2-1 起火过程曲线
2.2火灾报警系统功能与其类型
火灾报警系统一般由火灾探测器、区域报警器和集中报警器组成。火灾探测器通过对火灾发出的物理、化学现象——气〔燃烧气体〕、烟〔烟雾粒子〕、热〔温度〕、光〔火焰〕的探测，将探测到的火情信号转化成火警电信号传递给火灾报警控制器。区域报警器将接收到火警信号后经分析处理发出声光报警信号，警示消防控制中心的值班人员，并在屏幕上显示出火灾的房间号。集中报警是将接收到的信号以声光形式表现出来，其屏幕上也显示出着火的楼层和房间号，利用本机专用还可迅速发出指示和向消防队报警。此外，也可以控制有关的灭火系统或将火灾信号传输给消防控制室。整体电路的框图如图2-2所示与其类型。
传感器
放大电路
A/D转换

微型计算机
状态指示灯
声音报警
浓度温度显示
按键
串口通信
图2-2 智能火灾报警系统框图
火灾报警系统，一般由火灾探测器、联动单元和控制器三局部组成。由火灾探测器首先探测到火灾的萌芽而后通过联动单元传输至控制器分析其形势从而实现是否报警。火灾报警系统除了具有预防报警之外，还有遥控检测功能，它能够根据总台的监测预防
的要求而有所对其功能模块进展远程调节。
2.3 本系统的总体方案设计
2.3.1本设计的研究围
本文主要研究的是一般场合下的火灾的预警与应对，此类火灾发生比拟缓慢，发生之前伴随有温度的非正常变化，火苗出现之前的烟雾等有害气体的产生。方案涉与到现场温度的检测，烟雾浓度的检测，不同险情的不同灯光显示等。该火灾报警系统是以AT89C51单片机作为控制中心，承受、处理火灾探测器输出的烟雾浓度信号、温度信号，并进展声光报警。当现场烟雾或者温度发生异常，或者发生火灾时，报警系统会产生相应的报警信号。本文设计的用于小型防火单位的单片机火灾报警系统具有以下特点:
〔1〕能对室烟雾〔CO2，CO〕与温度突变进展报警,具有声、光双重报警功能。
〔2〕系统故障报警功能。当系统出现硬件故障时，能发出故障报警信号。
〔3〕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，能发出异常报警信号，引起人们注意，尽可能防止火灾的发生。
〔4〕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，能立即发出声光警报。据类似本系统的报警器现场模拟实验说明,本系统安全可靠,误报率低。且由于其体积小、操作维护方便、本钱低廉等,具有广阔的应用前景。
2.3.2系统的硬件总体结构
〔1〕硬件系统组成
一个完整的火灾报警系统，必须包含以下几个局部：系统控制模块，火灾探测模块，数据转换模块以与报警模块。本设计一单片机作为控制系统的核心，以传感器作为其测温装置，来实现火灾报警系统的设计。该设计可以对室外温度以与烟雾实时采集可检测，当所测温度或者烟雾浓度高于临界温度时自动报警。温度信号或者烟雾浓度信号采集电路将温度信号或者烟雾浓度信号以数字信号的形式送入单片机。单片机对该数字信号进展滤波处理，并对处理后的数据进展分析，是否大于或者等于某个预设值，即报警临界温度或者烟雾浓度。如果大于那么启动报警电路发出报警声音和显示非正常状态，反之那么为正常状态。
〔2〕硬件系统控制方案设计
报警系统主要由数据采集模块、单片机控制模块、声光报警模块组成。图2-3为火灾报警系统的结构框图。

图2-3 火灾报警系统的总体结构框图
2.3.3 系统软件总体结构
为了便于系统维护和功能扩大，采用了模块化程序设计方法，系统各个模块的具体功能都是通过子程序调用实现的。本系统主要包括数据采集子程序、火灾判断与报警子程序等，系统程序流程图如图2-4所示。

图2-4 程序流程图
第三章 系统的硬件选择与设计
3.1 主要芯片的选择
3.1.1 单片机的选择
〔1〕单片机的比拟
单片机是报警系统的核心部件，一方面它要接收来自传感器的烟雾浓度和温度的模拟信号数字信号和故障检测信号，另一方面要对两种信号分别进展处理，控制后续电路的相应工作；同时，查询是否有键按下的命令。在单片机实现的功能中，将模数转换后的信号做数字滤波，再进展线性化处理，这一过程的软件实现，需要单片机有较快的运算速度，使仪表监测人员能够观测到实时的烟雾浓度，并进展相应处理。AT89C51单片机应用普遍，工具多，易上手，片源广，价格低，且适合民用、商用，用途更广泛。综合以上观点，本论文选定AC89C51作为本系统的核心。
〔2〕关于AT89C51
本设计的控制芯片使用的是ATMEL公司生产的AT89C51，AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器〔FPEROM〕和128字节的随机存取数据存储器〔RAM〕的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C51的引脚图如图3-1所示。芯片可以按照常规方法进展编程，也可以在线编程，其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发本钱。

图3-1AT89C51的引脚图
3.1.2模数转换芯片的选择
模数转换(ADC)亦称模拟一数字转换，与数/模(D/A)转换相反，是将连续的模拟量〔如象元的灰阶、电压、电流等〕通过取样转换成离散的数字量。例如，对图象扫描后，形成象元列阵，把每个象元的亮度〔灰阶〕转换成相应的数字表示，即经模/数转换后，构成数字图象。通常有电子式的模/数转换和机电式模/数转换二种。在遥感中常用于图象的传输，存贮以与将图象形式转换成数字形式的处理。
A/D转换器的种类很多，就位数来分，有8位、10位、12位、16位等。位数越高，其分辨率也越高，但价格也越贵。而就其结构而言，有单一的A/D转换器，有含多路开关的A/D转换器。美国Analog Device公司生产的8位逐次逼近式模数转换器ADC0809转换速率高，自带三态输出缓冲电路，可直接与各种典型的8位或16位的微处理器相连而无需附加逻辑接口电路，且能与CMOS与TTL兼容。是目前我国应用最为广泛，价格适中的A/D转换器。综合以上各种条件和因素，也根据本设计的需要，我选择的A/D转换器是ADC0809。
3.2传感器的选择
3.2.1火灾探测器的分类
火灾探测器是火灾报警系统的现场探测部件，它的好坏直接关系到整个系统是否正常运行，它是整个系统最为重要的部件，是识别火灾是否发生的专门仪器。在发生火灾时，探测器通过把火灾发生时产生的各种非电量参数〔如烟、气体浓度等〕转化成电量参数从而得到统一测量参数，然后再传送给控制器。其特点是实时性，准确性。其能够实时跟随各种非电量参数的变化而变化。火灾探测器根据火灾发生时所产生的物理现象可以分为：感温型、感烟型、图光型、感声型、气敏型五大类。
本文仅探讨现场温度与烟雾这两项与火灾的发生相关的指标的检测，其他与火灾相关的因素本文未予探讨。
3.2.2温度探测器的选定
〔1〕本设计温度探测器的选择条件
根据监测温度参数的不同，一般用于工业和民用建筑中的温度探测器有定温式、差温式、差定温式等几种。
①. 定温式探测器。定温式探测器是在规定时间，火灾引起的温度上升超过某个定值时启动报警的火灾探测器。它有线型和点型两种结构。
②. 差温式探测器。差温式探测器是在规定时间，火灾引起的温度上升速率超过某个规定值时启动报警的火灾探测器。它也有线型和点型两种结构。
③. 差定温式探测器。差定温式探测器结合了定温和差温两种作用原理并将两种探测器结构组合在一起。差定温式探测器一般多是膜盒式或热敏半导体电阻式等点型组合式探测器。在温度传感器的选型过程中考虑的因素：
ａ被测对象的温度是否需记录、报警和自动控制，是否需要远距离测量和传送。
ｂ测温围的大小和精度要求。
ｃ测温元件大小是否适当。
ｄ在被测对象温度随时间变化的场合，测温元件的滞后能否适应测温要求。
综合以上多种原因，经比照，本文温度探测器使用DS18B20数字温度传感器，其引脚与实物样式如图3-4所示。
〔２〕关于DS18B20
DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢 封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等。
①. DS18B20的主要特性：
ａ适应电压围更宽，电压围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数 据线

图3-2 DS18B20数字温度传感器引脚图
供电。
ｂ2独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
ｃDS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。
ｄDS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部 传感元件与转换电路集成在形如一只三极管的集成电路。
ｅ温围－55℃～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃。
ｆ可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。
ｇ在9位分辨率时最多在 93.75ms把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms把温度值转换为数字，速度更快。
②. S18B20的外形和部结构。
DS18B20部结构主要由四局部组成：64位光刻ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置存放器。
③. DS18B20引脚定义：
ａDQ为数字信号输入/输出端；
ｂGND为电源地；
ｃVDD为外接供电电源输入端〔在寄生电源接线方式时接地〕。
3.2.3烟雾传感器的选择
〔１〕烟雾传感器的比拟分析
①. 离子式烟雾传感器
该烟雾报警器部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。
②. 光电式烟雾传感器
光电烟雾报警器有一个光学迷宫，安装有红外对管，无烟时红外接收管收不到红外发射管发出的红外光，当烟尘进入光学迷宫时，通过折射、反射，接收管接收到红外光，智能报警电路判断是否超过阈值，如果超过发出警报。
③. 气敏式烟雾传感器
气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。它的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂〔R11、R12〕的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。
它将气体种类与其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进展检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。
通过比拟分析，本设计的感烟探测器采用的是日本NEMOTO公司生产NIS-09C离子型感烟探测器，部有微量的放射性物质媚(Am)241，探测器被金属电极覆盖，放射能不会泄露。它对白色、灰白和黑色烟雾都有良好的响应，符合美国UL217标准，欧洲EN-54-7标准与GB4715-93国家标准。NIS-09C是具有低功耗、普适性的传感器，适用于高灵敏度烟雾探测器、火灾报警系统。
〔2〕烟雾检测器工作原理
首先，传感器送来的烟雾浓度对应的微小的电压信号经过放大，转化成大的电压信号送入AT89C51单片机；后，在AT89C51单片机A/D转换、浓度比拟，对数据进展线性化处理，将数字化电压信号转化成为对应的十进制浓度值；最后，将实际可燃性气体浓度送入液晶，并判断浓度值是否超出报警限，另外由于烟雾传感器需要在加热状态下工作，温度越高，反映越快，响应时间和恢复时间就越快。为提高响应时间，保证传感器准确地、稳定地工作，报警器需要向烟雾传感器持续输出一个5V的电压。为了保证其可靠性，在输出5V的电压的同时，进展故障监测。当传感器加热丝或电缆线和传感器断线和接触不良时，进展故障报警，发出声光报警信号。当然几种状态的报警信号是各不一样的。
3.3 各电路模块的设计
3.3.1单片机外围接口电路
〔1〕晶振电路
晶振电路为单片机80C51工作提供时钟信号，芯片中有一个用于构成部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反应元件的片外石英晶体或瓷谐振荡器一起构成自激振荡器。电路中的外接石英晶体与电容C2、C3接在放大器的反应回路中构成并联振荡电路，系统的晶振电路如图3-3所示。由于外接电容C2、C3的容量大小会轻微影响振荡频率的上下、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度与温度稳定性，如果使用石英晶体，电容的容量大小围为；如果使用瓷谐振，那么电容容量大小为。本设计中使用石英晶体，电容的容值设定为30pF。
〔2〕复位电路
复位电路的根本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分合过程中引起的抖动而影响复位。单片机在启动时都需要复位，以使CPU与系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。80C51的复位信号是从REST引脚输入到芯片的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果REST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，那么CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位，本设计采用的是手动按钮复位。
AT89C51晶振电路与复位电路如图3-3，图3-4所示。

图3-3AT89C51单片机的晶振电路

图3-4 AT89C51单片机的复位电路、
3.3.2 A/D转换电路
经气敏传感器所检测的电压信号为模拟信号，无法直接被单片机所识别，所以在经过放大电路后对信号进展A/D装换，将模拟信号转化为数字信号输入单片机A/D转换。
电路采用了常用的8位8通道数模转换常用芯片ADC0809，烟雾、温度传感器的输出端分别接到ADC0809的IN0和IN1。 ADC0809的通道选择地址由AT89S52的P0.0～P0.2经地址锁存器74LS373输出提供。当P2.7=0时，与写信号WR共同选通ADC0809。其中ALE信号与ST信号连在一起，在WR信号的前沿写入地址信号，在其后沿启动转换。图中ADC0809转换完毕状态信号EOC接到AT89S52的INT1引脚，当A/D转换完成后，EOC变为高电平，表示转换完毕，产生中断。在中断服务程序中，将转换好的数据送到指定的存储单元。由于ADC0809片无时钟，故利用8051提供的地址锁存使能信号ALE经D触发器四分频后获得时钟。因为ALE信号的频率是单片机时钟频率的1/6，如果时钟频率为12MHZ，那么ALE信号的频率为2MHZ，经四分频后为500KHZ，与ADC0809的典型值吻合。电路图如图3-5所示。当AT89C51的ALE端口不访问外部存储器时，AT89C51的ALE端以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，故晶振设定12MKz，再经过二分频电路，单片机即可向ADC0809输出500KHz的时钟信号。二分频电路由D触发器实现，R、S端接地，D接Q非，Q端作为输出端，CLK接AT89C51的ALED端。D触发器的特性方程为

由于当CP=1时，D触发器有效；CP=0时，触发器保持原来状态。故D触发器能实现对ALE端口的信号二分频。由于本火灾报警系统只采集温度、烟雾信号，经过调理的温度、烟雾信号分别进入ADC0809的IN-0和IN-1端口，其余输入引脚接地，8个

图3-5 AD转换电路
数字量输出引脚接AT89C51的P0口。单片机的P0口承受ADC0809传输来8位数字量，向A/D输出的8位地址经地址锁存器74LS373锁存，选择低3位地址作为A/D的通道选通地址。
本设计使用74LS373作为地址锁存器，当三态允许控制端OE为低电平时，输出端O0~O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。
3.3.3 烟雾信号调理电路
滤波电路能使有用频率信号通过，同时抑制无用频率成分，滤除或衰减无用频率信号到足够小。一阶滤波电路过渡带较宽，幅频特性的最大衰减频率仅为-20dB/十倍频。为使滤波器的滤波特性接近理想特性，即在通频带特性曲线更平缓在同频带外特性曲线衰减更陡峭，只有增加网络的级数，系统使用二阶滤波器电路。由于在火灾发生早期，温度烟雾信号是一种缓变信号[25]，故系统使用二阶有源低通滤波器电路〔Low Pass Filter，LPF〕。将串联的两节RC低通网络直接与反向电压跟随器电路相连，可构成烟雾、温度

图3-6烟雾信号调理电路
调理电路中的简单二阶低通滤波器电路。二阶低通滤波电路中，。
3.3.4 光报警电路
此类报警根据单片机所给电压，确定LED灯中的电流流向，以驱动灯发光。连接电路如图3-7所示：图中当单片机为低电平时，小灯是亮的；高电平时，小灯灭。

图3-7光报警电路
3.3.5 声报警电路
其电路图如图3-8所示

图3-8声报警电路
3.3.6报警器故障自诊断
判断传感器电源连接情况。在传感器的地端串联一个电阻R，当传感器正常连接时，电阻和传感器分压，此时电阻两端有微弱的电压，单片机可以通过P2.1口检测到：如果如果传感器电源连接不正常，那么会产生断路，检测到电阻两端电压为0V。
第四章 火灾报警系统的软件设计
4.1 火灾报警系统程序设计
4.1.1主程序流程图
火灾报警系统控制器上采用80C51作为主控芯片，其主要功能包括：控制IO端口、逻辑判断处理、驱动外部电路、语音报警和A/D采样等，该局部是火灾报警系统智能化的集中表达。
为了便于系统维护，在火灾报警系统的软件设计中采用了模块化程序设计方法，系统各个模块的具体功能都是通过子程序调用实现的。既使得程序结构清晰，又便于以后进一步扩展其功能。本系统主要包括主程序、温度烟雾数据采集子程序、火灾判断与报警子程序等。系统程序流程图如图4-1所示。

图4-1 程序流程图
4.1.2 主程序初始化流程图
主程序初始化流程图如图4-2所示。这局部实现的功能包括各种I/O输入输出状态的设定、存放器初始化、中断使能等。首先设定定时器工作方式，然后开系统中断，以便响应中断定时，与时对气体浓度和温度进展采样。然后关闭蜂鸣器，开启绿灯，设置报警限初值。
开始
定时器初始化
开中断
关闭蜂鸣器，打开绿灯
设定初值
Y
N
是否保持报警初值
返回

图4-2主程序初始化流程图
4.1.3数据采集子程序
数据采集是火灾报警系统中的重要环节。为了降低误报率，系统设计时对温度烟雾采用了两次采集、两次判断的方法。每次采集温度烟雾数据后，将数据存入单片机的存放器，然后在火灾判断程序中，将采集的数据与设定的阈值进展比拟，判断现场是否发生火灾。
系统温度烟雾信号采集程序流程图如图4-3所示。
在火灾自动报警系统的程序设计中使用了延时程序，延时10ms的程序如下：
void delay_10ms (uint i)
{
while (i--)
{
uchar i ， j ， k ；
for (i=5 ；i>0 ；i-- )
for (j=4 ；j>0 ；j-- )
for (k=248 ；k>0 ；k-- ) ；
}
}
4.1.4 火灾判断与报警程序
〔1〕火灾报警数据处理方法
固定门限检测法是使用最早，且应用最广泛的火灾探测方法，优点是计算量小且易
于实现，其原理是根据火灾探测器的信号幅值作为火灾报警的依据，并与固定的阈值进展比拟：当信号幅值超过报警阈值时，那么发出报警，否那么解除报警。
火灾报警系统中使用的是温度传感器DS18B20和烟雾传感器NIS-09，烟雾传感器输出电压v与烟雾浓度p关系为：v=-0.3p+5.6。在本设计中报警温度设为57℃，烟雾报警浓度设为3.2％FS〔参照市面销售的火灾报警器温度烟雾的报警临界值〕。经过换算可得出温度烟雾传感器输出火灾报警临界电压值为：

〔2〕火灾判断与报警
系统对温度和烟雾进展了两次数据采集与判断，每次信号采集后根据得到的数据与设定的阈值比拟，当温度≥57℃，温度异常，置存放器变量a为1，否那么为0；当烟雾浓度≥3.2％，烟雾浓度异常，置存放器变量b为1，否那么为0。综合两次温度烟雾信号的采集，根据温度和烟雾的存放器变量a和b的状态，判断现场情况：2个存放器变量

图4-3 数据采集流程图
变量均为0，表示情况正常；2个中仅有1个为1，表示情况异常；2个均为1，表示有火灾发生。系统对现场进展报警判断后，间隔20s后〔通过系统的延时程序实现〕，再一次采集现场的温度烟雾信号进展判断，即每一次语音报警持续20s，直到系统做出下一次判断结果。
当系统状态为00时，表示正常，80C51的P2.2口变成低电平，绿灯亮。
当系统状态为01或10时，表示异常，P2.3口变为低电平，P2.1口变为低电平，黄灯亮，蜂鸣器报警。
当系统状态为11时，表示发生火灾，P24口变为低电平，P2.1口变为低电平，红灯亮，蜂鸣器报警。
如果两次采集同一种信号存放器变量不一样，说明系统出现故障，P24口变为低电平，P10口变为高电平，红灯亮，蜂鸣器报警。
4.1.5 滤波子程序
在对气体浓度采样时，可能会遇到尖脉冲干扰的现象。干扰通常只影响个别采样点的数据，此数据与其他采样点的数据相差比拟大。如果采用一般的平均值法，那么干扰将“平均〞到计算结果上去，故平均值法不易消除由于脉冲干扰而引起的烟雾浓度采样值的偏差。为此，可采取去极值平均滤波法，先对N个采样数据进展比拟，去掉其中的最大值和最小值，然后计算余下的N–2个数据的算术平均值。这种方法既可滤去脉冲干扰又可滤去小的随机干扰。保证报警器检测烟雾浓度的准确性，减小误报、错报的可能。滤波子程序流程图如图4-3所示。

图4-3 滤波子程序流程图
第五章 功能仿真验证分析
5.1关于仿真与编程软件
本次设计首先用KeilC51进展编程开发，然后通过Protues软件进展仿真调试，最后根据调试得出应有的结果。
〔1〕Keil C51开发系统
Keil C51的相关介绍见第四章，本章不再赘述。
〔2〕Protues软件概述
Protues软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机与外围器件。
5.2 Protues仿真原理图
当设定房间发生火情时，也就是房间一的温度和烟雾的水平超过传感器预设值。Protues仿真原理图如下列图5-1所示。

图5-1仿真原理图
第六章总结

本文设计了一种基于单片机AT89C51的火灾自动报警系统，系统安全可靠，误报率低，操作方便，本钱较低。本设计抛弃了传统的使用单一传感器探测报警，采用了温度传感器DS18B20和烟雾传感器NIS-90C相结合的多传感器探测方法，使系统灵敏度高、响应时间短，在火灾发生的早期就能准确的报警。系统使用了8位A/D转换芯片ADC0809，以通用芯片AT89C51作为系统的控制器。系统在采集温度烟雾信号时，采用屡次采集，屡次判断的方法，降低了误报率。在系统的软件设计方面，采用了模块化程序设计方法，系统各个模块的具体功能都是通过子程序调用实现的。既使得程序结构清晰，又便于以后进一步扩展其功能，也便于系统的维护。

致

感我的导师##教授，他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教诲和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。
感我的室友们，从遥远的家来到这个陌生的城市里，是你们和我共同维系着彼此之间兄弟般的感情，维系着寝室那份家的融洽。只是今后大家就难得再聚在一起吃每年元旦那顿饭了吧，没关系，各奔前程，大家珍重。我们在一起的日子，我会记一辈子的。
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请承受我诚挚的意！
参考文献
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附录1 系统原理图