火灾报警系统开题报告.doc

理工学院
毕业设计开题报告

题 目： 火灾报警系统
学生姓名： 学 号：
专 业： 电子科学与技术
指导教师：

2014年3月24日

毕业设计开题报告

1课题研究背景及意义
火灾报警系统是各行各业必需的一种安全系统网络，可靠的监测与数据传输是该系统非常重要的环节。随着我国经济建设的发展，各种高层建筑、大中型商业建筑、厂房不断涌现，对消防报警系统提出了更高更严的要求。因此，火灾报警系统的设计及设备选型显得尤为重要。以往的火灾报警系统经常会出现总线上的数据冲突、长距离数据传输的不可靠以及不易扩展等问题，随着近年来一些低价格、高性能单片机被广泛应用于各个电路系统，尤其是电路控制等方面，这些问题都得到了一定的改善。因此，正确采取预防火灾的手段是人类与火灾做斗争的重要课题。本文将对火灾的探测与报警技术以及一些使用的火灾报警电路进行介绍。火灾自动报警系统由触发器件、火灾报警装置及具有其他辅助功能的装置组成。随着电子技术和计算机技术的迅速发展,火灾自动报警系统的结构、形式越来越灵活多样,很难精确划分为几种固定的模式。使用单片机AT89C51,选用集成温度传感器DS18B20和烟雾传感器MQ-2作为敏感元件,利用多传感器信息融合技术,可用于火灾报警的报警器设计。
火灾报警系统对现代建筑起着极其重要的安全保障作用。火灾报警控制器是火灾报警系统的核心。设计更好的火灾报警系统能有效地防止和减少火灾危害,解决火灾报警的问题,对保护人身安全和财产安全具有现实意义。
2国内外的研究现状
根据现代战争的突发性、立体性和区域不确定性,使攻防界线模糊,作战方向多变,战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，并日臻完善，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阂值，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，瑞士物理学家 Emst Meili研究的离子感烟探测器推出以后，引起了人们对离子感烟探测器的重视，随后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，其市场潜力已经崭露头角。
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。
3本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径：
3.1研究基本内容：
基于单片机的火灾报警系统的核心主要是AT89C51单片机、数字温度传感器DS18B20、烟雾传感器MQ-2。
（1） AT89C51单片机
信息处理控制单元是室内自动报警的核心，根据本系统功能的要求，采用AT89C51单片机作为系统中心控制模块。AT89C51单片机接收温度数字信号和经ADC0809转换后的烟雾数字信号，根据程序作出判断，控制报警电路。
（2）温度传感器DS18B20
DS18B20的核心功能就是可以直接转换成数字量。可以用一个单片机在一个大范围内控制多个数字温度传感器DS18B20,经常用于环境温度控制、温度监测系统以及过程监测和控制系统中。通过DS18B20测得实际温度,如果实际温度高于设定温度即进行报警。
（3）烟雾传感器MQ-2
MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随着空气中可燃气体浓度的增加而增大。利用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。
（4）信号采集及放大电路的设计
传感器输出信号一般比较微弱，需要经过前置电路对其进行放大、滤波、电平调整，满足单片机对输入信号的要求。
（5）数模转换芯片ADC0809
ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。
3.2拟解决的主要问题：
（1）完成单片机控制模块、数字式温度传感器模块和烟雾传感器模块的设计；
（2）完成各个模块的编程工作。
（3）完成电路原理图的绘制和电路板的印刷。
（4）完成软硬件的调试和测试工作。
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