【正文】 代火災(zāi)平均損失接近 億元。進(jìn)入 90 年代，特別是1993 年以來，火災(zāi)造成的直接損失上升到年均十幾億元，年均死亡 20xx 多人。 嚴(yán)峻的事實(shí)證明，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)財(cái)富日益增加，火災(zāi)給人類、社會(huì)和自然造成的危害范圍不斷擴(kuò)大，它不僅毀壞物質(zhì)財(cái)產(chǎn)，造成社會(huì)秩序的混亂，還直接威脅生命安全，給人們的心靈造成極大的傷害。殘酷的現(xiàn)實(shí)讓人們逐漸認(rèn)識(shí)到監(jiān)控預(yù)警和消防工作的重要性，良好的監(jiān)控系統(tǒng)和 及時(shí)的報(bào)警機(jī)制可以大大降低人員的傷亡，為社會(huì)減少不必要的損失。 隨著電子產(chǎn)品在人類生活中的使用越來越廣泛，由此引起的火災(zāi)也越來越多，在我們生活的四周到處潛伏著火災(zāi)隱患。智能化火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)已并非傳統(tǒng)意義上的簡(jiǎn)單的報(bào)警設(shè)備，而是融入了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器的應(yīng)用等各領(lǐng)域知識(shí)。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)必將得到更快的發(fā)展。 火災(zāi)報(bào)警技術(shù)的發(fā)展概況 我國(guó)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的發(fā)展過程，其智能化程度也越來越高。目前國(guó)內(nèi)廠家多偏重用于大型倉(cāng)庫(kù)、商場(chǎng)、高 級(jí)寫字樓、賓館等場(chǎng)所大型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的研發(fā)，他們采用集中區(qū)域報(bào)警控制方式，其系統(tǒng)復(fù)雜、成本較高。而在居民住宅區(qū)、機(jī)房、辦公室等小型防火單位，需要設(shè)置一種單一或區(qū)域聯(lián)網(wǎng)、廉價(jià)實(shí)用的智能火災(zāi)報(bào)警裝置，因此，研制一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的智能火災(zāi)報(bào)警器是非常必要的。 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，從發(fā)展過程來看，大體可分為三個(gè)階段 : 第一階段為多線型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，每個(gè)探測(cè)器除需提供兩根電源線外，還需提供一根報(bào)警信號(hào)線，探測(cè)器電源由報(bào)警器提供，探測(cè)器的信號(hào)線均連接到報(bào)警顯示盤上，報(bào)警時(shí)點(diǎn)亮相應(yīng)的指示燈，如日本“日探”公司生產(chǎn)的 CPF 火災(zāi)安徽建筑大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 報(bào)警系統(tǒng)。此類系統(tǒng)的功能一般以報(bào)警為主，輔以一些簡(jiǎn)單的聯(lián)動(dòng)功能 (也為多線制 )，如驅(qū)動(dòng)蜂鳴器等，其報(bào)警器對(duì)外圍探測(cè)器，無故障檢測(cè)功能，只會(huì)對(duì)電源線的斷線作出故障反應(yīng)，安裝此類系統(tǒng)比較繁瑣，特別是校線工作量較大。 第二階段為總線型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，已采用微處理器控制。其線制一般有四線制、三線制、二線制。探測(cè)器和模塊通過總線與控制器實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳送。其探測(cè)器的報(bào)警形式為開關(guān)量，它的靈敏度在制造時(shí)，通過硬件決定，不可調(diào)整。此類系統(tǒng)可通過各種模塊對(duì)各聯(lián)動(dòng)設(shè)備實(shí)行較復(fù)雜的控制。此類系統(tǒng)已具有系統(tǒng)自檢以及對(duì)外圍器件的 故障檢驗(yàn)等功能，但對(duì)故障類型不能區(qū)分。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)大多數(shù)為此類產(chǎn)品。由于此類產(chǎn)品具有先進(jìn)的報(bào)警和控制功能，施工、安裝較為方便，且價(jià)格較低，己被大量使用。 第三階段為智能型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，由于采用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，智能化程度大大提高，探測(cè)器的報(bào)警形式采用模擬量，并可通過軟件對(duì)其靈敏度根據(jù)使用場(chǎng)合、時(shí)間進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整，如可設(shè)定白天、夜間、休息日不同靈敏度。對(duì)探測(cè)器的使用環(huán)境參數(shù)變化較大的場(chǎng)所，靈敏度設(shè)定相對(duì)低一些，對(duì)環(huán)境較穩(wěn)定或一些重要的場(chǎng)所，靈敏度設(shè)定相對(duì)高一些，這一功能可提高系統(tǒng)的 穩(wěn)定性及可靠性，減少誤報(bào)。 智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)屬于樓宇自動(dòng)化范疇，是當(dāng)前樓宇自動(dòng)化的一個(gè)主要構(gòu)成系統(tǒng)。其設(shè)置目的是為了防止和減少火災(zāi)危害，保護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)安全?；馂?zāi)報(bào)警技術(shù)是預(yù)防火災(zāi)的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，應(yīng)用范圍廣泛。報(bào)警早，損失少，不僅對(duì)發(fā)生火災(zāi)的單位和個(gè)人具有重要作用，而且對(duì)公安消防監(jiān)督機(jī)構(gòu)及時(shí)撲滅火災(zāi)、減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失同樣具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)由觸發(fā)器件、火災(zāi)報(bào)警裝置、火災(zāi)警報(bào)裝置及具有其他輔助功能的裝置組成。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、形式越來越靈活多樣，很難精確劃分為幾種固定的模式?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)趨向于智能化系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可組合成任何形式的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警網(wǎng)絡(luò)形式，既可以是區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)，又可以是集中報(bào)警系統(tǒng)或控制中心報(bào)警系統(tǒng)形式。 所謂智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)是：使用探測(cè)器件將火災(zāi)發(fā)生期間所產(chǎn)生的煙、溫等信號(hào)以模擬量形式，連同外界相關(guān)的環(huán)境參數(shù)一起傳送給報(bào)警器，報(bào)安徽建筑大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 警器再根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)及內(nèi)部存儲(chǔ)的大量數(shù)據(jù)，利用火災(zāi)模型判據(jù)來判斷火災(zāi)是否存在，這樣的系統(tǒng)稱為智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。從傳統(tǒng)型走向智能型，是國(guó)內(nèi)外火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的 必然趨勢(shì)。智能型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是一個(gè)集信號(hào)檢測(cè)、傳輸、處理和控制于一體的控制系統(tǒng)，代表了當(dāng)前火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展方向。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，市場(chǎng)上迫切需要一種容量大、性能優(yōu)越、可靠性高、便于安裝、使用和維護(hù)的智能型火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)。在本次設(shè)計(jì)中采用了感煙效果好、靈敏度高的 MQ2 煙霧傳感器和 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器來完成設(shè)計(jì)要求。 智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)： （ 1）為全面有效地反映被監(jiān)視環(huán)境的各種細(xì)微變化，智能系統(tǒng)采用了設(shè)有專用芯片的模擬量探測(cè)器，對(duì)煙霧和灰塵等影響實(shí)施 自動(dòng)補(bǔ)償，同時(shí)有數(shù)字量的探測(cè)器，直接將采集的信號(hào)信息送入控制器進(jìn)行自動(dòng)處理，從而為實(shí)現(xiàn)各種智能特性、解決無災(zāi)誤報(bào)和準(zhǔn)確報(bào)警奠定了技術(shù)基礎(chǔ)； （ 2）系統(tǒng)采用主從式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，解決了對(duì)不同工程的適應(yīng)性，又提高了運(yùn)行的可靠性； （ 3）利用全總線計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，既完成了總線報(bào)警，又實(shí)現(xiàn)了總線聯(lián)動(dòng)控制，徹底避免了控制輸出與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的長(zhǎng)距離穿線布管，大大方便了系統(tǒng)布線設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。 （ 4）基于單片機(jī)的靈活性，可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)更多的功能。 本章小結(jié) 傳感器技術(shù)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，因其具有體積小、功耗低、 功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)正在向各個(gè)領(lǐng)域滲透，而 單片機(jī)的應(yīng)用正在 隨 著計(jì)算機(jī)在社會(huì) 各個(gè) 領(lǐng)域的滲透不斷地走向深入 ，將單片機(jī)與傳感器技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，既方便了人們的日常生活，又推動(dòng)了科學(xué)的發(fā)展。如今，將單片機(jī)技術(shù)恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用在傳感器技術(shù)中，是技術(shù)進(jìn)步的必然結(jié)果。 安徽建筑大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的類型 根據(jù)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中所使用的探測(cè)器種類的不同，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)可以分為以下四種： （ 1）感溫型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 由于火災(zāi)發(fā)生時(shí)燃燒物會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，使得周圍溫度迅速變化。感溫型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)就是通過判斷周圍溫度變化而產(chǎn)生響 應(yīng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，再把溫度的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以達(dá)到判斷報(bào)警的目的。根據(jù)探測(cè)溫度參數(shù)的不同，一般可以將感溫型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)分為定溫式、溫差式等幾種。 (2)感煙型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 煙霧是早期火災(zāi)的重要特征之一。在火災(zāi)發(fā)生的初期，由于溫度比較低，許多物質(zhì)都處于陰燃階段，產(chǎn)生大量的煙霧。感煙型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)就是對(duì)空氣中可見或不可見的煙霧粒子進(jìn)行探測(cè)，然后將煙霧濃度的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)來觸發(fā)報(bào)警。感煙型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要有激光感煙式、光電感煙式和離子感煙式等。 （ 3）感光型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 物質(zhì)燃燒不但會(huì)產(chǎn)生煙霧和熱量，同時(shí)也會(huì)產(chǎn) 生可見或不可見的光輻射。感光型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)就是通過響應(yīng)火災(zāi)中產(chǎn)生的光特性，即擴(kuò)散火焰的光強(qiáng)度和閃爍頻率，來觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)的。根據(jù)感應(yīng)的敏感波長(zhǎng)，可以將感光型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)分為對(duì)波長(zhǎng)較短的光輻射敏感的紫外報(bào)警系統(tǒng)和對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光輻射敏感的紅外報(bào)警系統(tǒng)。 （ 4）復(fù)合型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 如果報(bào)警系統(tǒng)同時(shí)對(duì)溫度、煙霧和光輻射中的兩種或兩種以上參數(shù)做出響應(yīng)，那么它就是復(fù)合型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。目前復(fù)合型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)有感溫感煙型、感煙感光型、感溫感光型等多種形式。 根據(jù)比較總結(jié)本文采用感溫感煙型復(fù)合火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，具有靈敏度高、成本較 低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 安徽建筑大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 目的和要求 本次設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一種分布式智能火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟硬件的組成和實(shí)現(xiàn)。實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確報(bào)警和可靠的聯(lián)動(dòng)控制，使系統(tǒng)可靠性高、靈活性強(qiáng)、人機(jī)界面友好。設(shè)計(jì)成果能對(duì)室內(nèi)煙霧 (CO2， CO，甲烷等 )及溫度突變進(jìn)行報(bào)警，煙霧和溫度同時(shí)出現(xiàn)異常，則說明有火災(zāi)，發(fā)出火災(zāi)警報(bào)。通過設(shè)計(jì)熟悉 51 單片機(jī)的使用方法、 ADC0809 和 DS18B MQ2傳感器等芯片的工作原理及其使用，并通過 Keil 編程往單片機(jī)上下載程序，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)外接在單片機(jī)上的電路控制報(bào)警系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，達(dá)到 預(yù)期效果。在智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求編寫程序，繪制 Protues 原理圖來達(dá)到設(shè)計(jì)的最優(yōu)化和理想化、實(shí)用化。 系統(tǒng)總體功能概述 本文的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的工作，首先，通過數(shù)據(jù)采集模塊的 MQ2 煙霧傳感器采集周圍環(huán)境的煙霧濃度，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換送到單片機(jī)控制中心進(jìn)行處理；同時(shí)由 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器采集周圍環(huán)境中的溫度，經(jīng)過信息處理，轉(zhuǎn)化為 C51單片機(jī)能夠處理的數(shù)字量。在 STC89C51 單片機(jī)中，采集并經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)要與系統(tǒng)所規(guī)定的相關(guān)上限值進(jìn)行比較（上限值是保證系統(tǒng)正常工作同時(shí)周圍環(huán)境處于良好狀態(tài)時(shí)的上限），如果超過了上限值，則說明周圍環(huán)境異常，要報(bào)警，以便人們的正常生活和工作。把信息綜合處理，根據(jù)實(shí)際的需要以及現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，來發(fā)現(xiàn)和識(shí)別警報(bào)，構(gòu)成智能化的監(jiān)控系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)工作的可靠性。此系統(tǒng)的總體模塊框圖如圖 所示。 安徽建筑大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 單片機(jī) 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)是本方案的靈魂，所以我們選擇是需要慎之又慎，下面我們來拿 8031和 AT89C51 做一下比較。 8031 片內(nèi)不帶程序存儲(chǔ)器 ROM，使用時(shí)用戶需外接程序存儲(chǔ)器和一片邏輯電路 373，外接的程序存儲(chǔ)器多為 EPROM 的 2764 系列。用戶若想對(duì)寫入到 EPROM中的程序進(jìn)行修改，必須先用一種特殊的紫外線燈將其照射擦除，之后再可寫入。寫入到外接程序存儲(chǔ)器的程序代碼沒有什么保密性可言。 由于上述類型的單片機(jī)應(yīng)用的早，影響很大，已成為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。后來很多芯片廠商以各種方式與 Intel 公司合作，也推出了同類型的單片機(jī)，如同一種單片機(jī)的多個(gè)版本一樣，雖都在不斷的改變制造工藝，但內(nèi)核卻一樣，也就是說這類單片機(jī)指令系統(tǒng)完全兼容，絕大多數(shù)管腳也兼容；在使用上基本可以直接互換。我們統(tǒng)稱這些與 8051 內(nèi)核相同的單片機(jī)為 51 系列單片 機(jī)。 在眾多的 51系列單片機(jī)中，要算 ATMEL 公司的 AT89C51 更實(shí)用，因他不但和 8051 指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的 4K 程序存儲(chǔ)器是 FLASH 工藝的，這種工藝的存儲(chǔ)器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，一般專為 ATMEL AT89Cx 做的編程器均帶有這些功能。顯而易見，這種單片機(jī)對(duì)開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時(shí)間也大大縮短。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)了你的勞動(dòng)成果。而且 AT89C51 目前的售價(jià)比 8031 還低，市場(chǎng)供應(yīng)也很充足。單對(duì)AT89C51 來說，在實(shí)際電路中可以直接互換 8051 和 8751，替換 8031 只是第 31腳有區(qū)別， 8031 因內(nèi)部沒有 ROM， 31 腳需接地，單片機(jī)在啟動(dòng)后就到外面程序存儲(chǔ)器讀取指令；而 8051/8751/89c51 因內(nèi)部有程序存儲(chǔ)器， 31 腳接高電平，單片機(jī)啟動(dòng)后直接在內(nèi)部讀取指令。也就是 51 芯片的 31 腳控制著單片機(jī)程序從內(nèi)部讀取還是從外部讀取， 31 腳接電源，程序從內(nèi)部讀取， 31 腳接地，程序從外部讀取，其他無須改動(dòng)。另外， AT89C51 替換 8031 后因不用外存儲(chǔ)器，不必安裝原電路的外存儲(chǔ)器和 373 芯片。由于內(nèi)部 RAM 的存在，可以減少 I/O擴(kuò)展芯片、鎖存器及片 外 RAM 等等，使整個(gè)設(shè)計(jì)顯得簡(jiǎn)單明了，所以我們選擇 AT89C51。 安徽建筑大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 AT89C51 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 AT89C51 是一種帶 4K字節(jié) FLASH 存儲(chǔ)器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)，單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 1000 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指 令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器。 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 性能介紹 : 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10年 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128 8 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 可編程 串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 安徽建筑大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 A/D轉(zhuǎn)換器 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇 A/D 轉(zhuǎn)換器的種類很多