【正文】 電路的軟件設(shè)計(jì) ................................. 23 可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路的軟件設(shè)計(jì) ....................... 24 滅火裝置的軟件設(shè)計(jì) ....................................... 25 第五章 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的調(diào)試 ........................... 27 主節(jié)點(diǎn)模塊功能的測(cè)試 ........................................... 27 LCD1602 顯示屏功能的測(cè)試 .................................. 27 時(shí)鐘電路模塊功能的測(cè)試 ................................... 28 從節(jié)點(diǎn)模塊功能的測(cè)試 ........................................... 28 溫度傳感器電路功能的測(cè)試 ................................. 28 可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路功能的測(cè)試 ........................ 29 報(bào)警電路功能的測(cè)試 ....................................... 30 滅火裝置功能的測(cè)試 ....................................... 30 CAN 模塊通信功能的測(cè)試 ......................................... 31 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的綜合測(cè)試 ......................................... 33 結(jié) 語 ............................................. 35 致 謝 ............................................. 36 參考文獻(xiàn) ......................................... 37 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒論 隨著我們社會(huì)的不斷發(fā)展，人們的生活、工作以及我們居住的環(huán)境愈來愈相對(duì)的集中，火災(zāi)發(fā)生的可能性也變得日益突出，火災(zāi)給人們所造成的損失和危害也越來越不可忽視，對(duì)廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了很大的威脅。世界上很多國(guó)家都致力于各種各樣的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的研究和實(shí)驗(yàn)，人們更加重視對(duì)火災(zāi)發(fā)生的及時(shí)發(fā)現(xiàn)與報(bào)警。 2021 年，我國(guó)公安部消防局公布了當(dāng)年的全國(guó)火災(zāi)情況，全國(guó)共接到報(bào)火災(zāi)一共 125402 起，死亡人數(shù)一共 1106 人，受傷人數(shù)有 572 人，直接造成的財(cái)產(chǎn)經(jīng)濟(jì)損失有 億元。其中，尤其是在節(jié)日期間，燃放煙花原因所造成的火災(zāi)有所增多，還有建設(shè)施工的工地、以及小作坊和小商店等場(chǎng)所火災(zāi)發(fā)生的數(shù)量較多，同時(shí)由于用電用火所引起的火災(zāi)，在火災(zāi)發(fā)生總量上仍然占據(jù)了比較大的比重。 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)較大火災(zāi)共接報(bào) 76 起，死亡 281 人，受傷 54 人，直接財(cái)產(chǎn)損失 萬元，與 2021 年相比，死亡人數(shù)增加 %。全國(guó)公司廠房所發(fā)生的火災(zāi) 6779起；居民住宅一共發(fā)生了火災(zāi)有 48548 起；而用作倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)所引起的火災(zāi)一共 5463 起，人口比較集中的場(chǎng)所所發(fā)生火災(zāi) 12471 起，因?yàn)榻煌üぞ呤鹿仕?成的火災(zāi) 13049起；易燃易爆地方事故所發(fā)生的火災(zāi) 407 起；城鄉(xiāng)火災(zāi)總量下降。全國(guó)農(nóng)村一共發(fā)生了火災(zāi) 38469 起，死亡 349 人，受傷 154 人，造成直接財(cái)產(chǎn)損失有 萬元。而城市已共引發(fā)火災(zāi)有 43171 起，死亡 331 人，受傷 196 人，造成的直接財(cái)產(chǎn)損失有55330 萬元；從以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，我國(guó)火災(zāi)情況不容樂觀，因此，傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)已經(jīng)越來越不適應(yīng)當(dāng)今火災(zāi)發(fā)生的復(fù)雜情況了，而傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)多采用 RS485 總線作為通信方式，通信可靠性比較差。所以現(xiàn)在各國(guó)更加注重，更加智能、高效、可靠的型、 火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的開發(fā)。 現(xiàn)代智能高效的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是一個(gè)將信號(hào)的檢測(cè)、傳輸以及控制集于一體的控制系統(tǒng) , 指引了當(dāng)今智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展方向 [1]。 隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng) , 市場(chǎng)上迫切需要一種容量更大、性能更加優(yōu)越、可靠性更高，更加便于安裝、使用以及維修的更加智能高效的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 在國(guó)外，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)從發(fā)展過程來看，大體可分為 3 個(gè)階段： 第一階段是用一些簡(jiǎn)單的分立元件構(gòu)成的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，從 19 世紀(jì)四十年代一直延 續(xù)到 20 世紀(jì)四十年代。 第二階段從 20 世紀(jì)五十年代至七十年代，這期間感煙探測(cè)器得到了大力發(fā)展，感溫火災(zāi)探測(cè)器處于次要地位。 第三階段為總線型火災(zāi)傳到自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。從八十年代開始至今，總線型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)蓬勃興起，它同以前的產(chǎn)品相比有了很大的飛躍。 此外，國(guó)外還有許多比較發(fā)達(dá)的國(guó)家，已經(jīng)具有了火災(zāi)的預(yù)防和報(bào)警、撲救以及善后處理等等相當(dāng)完善的消防體系。每年政府都要撥出很大一筆專項(xiàng)資金，主要應(yīng)用于消防設(shè)備的更新、人員方面的培訓(xùn)以及消防設(shè)施的定期維護(hù)和升級(jí)。比如美國(guó)，日本以及德國(guó)等比較發(fā)達(dá) 的國(guó)家，就已經(jīng)采用了計(jì)算機(jī)與用戶的終端傳感器，抑或是和用戶使用的終端信號(hào)采集器進(jìn)行連接。除此之外，他們還對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，還有故障的遠(yuǎn)距離傳輸 [2]。比如美國(guó)、日本、加拿大、澳大利亞以及英國(guó)等一些國(guó)家就在建設(shè)和使用城市的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方面，均有我們可以利用的成功經(jīng)驗(yàn)的地方。這些國(guó)家已經(jīng)將他們的自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警作為了公共報(bào)警的手段成功地嵌入了監(jiān)控系統(tǒng)，并且有效的運(yùn)行了很多年。使得他們的消防指揮中心可以快速而又準(zhǔn)確地判斷火災(zāi)發(fā)生的地點(diǎn)以及火災(zāi)發(fā)生的類型，這樣使得消防部隊(duì)能夠在第一時(shí)間到達(dá)火 災(zāi)發(fā)生的現(xiàn)場(chǎng)，在這其中，自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)起到了相當(dāng)大的作用。 除此之外，這些國(guó)家在火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的管理方面已經(jīng)相當(dāng)?shù)囊?guī)范，而且還專門成立了監(jiān)控服務(wù)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的主要責(zé)任就是保證火災(zāi)報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行通暢的通信，對(duì)用戶全面負(fù)責(zé)，為用戶進(jìn)行服務(wù)。與此同時(shí)消防部隊(duì)也可以收到可靠的火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，從而此類服務(wù)機(jī)構(gòu)也受到了消防部門是他們資質(zhì)的審查和監(jiān)督管理。這種管理模式已經(jīng)取得了很好的效果。 我們國(guó)家的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)達(dá)國(guó)家相比晚了有幾十年的時(shí)間 ,我國(guó)從上世紀(jì)的七十年代，才開始真正的對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)產(chǎn)品的生產(chǎn)和 研制。進(jìn)入上世紀(jì)八十年代以來，國(guó)內(nèi)主要的生產(chǎn)廠家也大都是對(duì)國(guó)外產(chǎn)品進(jìn)行模仿，或者是引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 的技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，而且我們并沒有什么核心技術(shù)，與此同時(shí)中國(guó)的市場(chǎng)也剛剛萌芽。 在九十年代以后，火災(zāi)報(bào)警的相關(guān)產(chǎn)品才真正的得到發(fā)展。隨著改革開放的春風(fēng)吹遍祖國(guó)大地，國(guó)外越來越多的企業(yè)開始大規(guī)模的進(jìn)軍我國(guó)的消防市場(chǎng)，這些企業(yè)帶來先進(jìn)技術(shù)，與此同時(shí)也大大促進(jìn)了中國(guó)市場(chǎng)走向成熟。這一時(shí)期，我們國(guó)家的火災(zāi)報(bào)警產(chǎn)品科技含量得到了極大地提升，同時(shí)企業(yè)也得到了快速發(fā)展， 其中部分企業(yè)還和外資進(jìn)行了合作，共同生產(chǎn)，取得了很大的成績(jī)，從 而造就了現(xiàn)今一大批市場(chǎng)上有實(shí)力的企業(yè)和商家，部分技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平 [3]。 本文的研究意義 本文研究是基于 CAN 總線的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，現(xiàn)在我們傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)大都采用 RS485 總線。本系統(tǒng)是使用溫度傳感器和氣體煙霧傳感器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相關(guān)的信息進(jìn)行檢測(cè)。而為了能夠得到更加可靠、穩(wěn)定的通信，本文所研究的系統(tǒng)選用 CAN 總線。我們現(xiàn)在使用的傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警，滅火執(zhí)行裝置很多情況下是采用物理控制方法，即當(dāng)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的溫度達(dá)到所設(shè)置的閥值后（火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)溫度到達(dá)玻璃球封頭的啟動(dòng)溫度），玻璃球就會(huì)受 熱爆裂，然后灑水噴頭開始工作噴水；本文所研究的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，是當(dāng)某從節(jié)點(diǎn)處的氣體煙霧濃度達(dá)到系統(tǒng)所設(shè)置的閾值，而火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的溫度還沒有升高到使玻璃球炸裂的溫度的時(shí)候，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)執(zhí)行裝置的噴頭，即開始工作噴水。從而大大降低了因?yàn)橄到y(tǒng)執(zhí)行裝置運(yùn)作不及時(shí)而造成的損失。 除此之外，本文所研究的系統(tǒng)所采集的信息是溫度和氣體煙霧濃度的數(shù)據(jù)，作為判斷是否發(fā)生火災(zāi)的依據(jù)，從而避免了傳統(tǒng)的單一采集溫度信息處理而造成的誤判。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第二章 災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容 隨著人們防火意識(shí)的增強(qiáng)， 火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)越來越受到人們的重視。傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)多采用 RS485 總線通信方式，與之相比， CAN 總線具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，本文主要研究基于 CAN 總線的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)方法。 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)要求 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，選擇合適的溫度及煙霧傳感器進(jìn)行相關(guān)信息的采集，主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間通過 CAN 總線進(jìn)行通信；系統(tǒng)可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、顯示、存儲(chǔ)等功能，并且根據(jù)測(cè)量值可驅(qū)動(dòng)滅火裝置。 課題總體方案設(shè)計(jì) 本課題是基于 CAN總線的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)采用主 從式的結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)的主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)功能如下： (1)主節(jié)點(diǎn)：接收通過 CAN 通信傳輸過來的從節(jié)點(diǎn)采集到的相關(guān)信息，并通過液晶顯示屏顯示接收到的相應(yīng)信息。主節(jié)點(diǎn)主要包括以下功能模塊： ① LCD 顯示屏：顯示從節(jié)點(diǎn)反饋的相關(guān)信息。 ②時(shí)鐘電路：記錄火災(zāi)發(fā)生的時(shí)間。 ③報(bào)警電路：當(dāng)探測(cè)到的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)超過系統(tǒng)的閾值時(shí)觸發(fā)報(bào)警電路。 (2)從節(jié)點(diǎn)：實(shí)時(shí)的采集現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)的通過 CAN 通信反饋現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的溫度和氣體煙霧濃度，若發(fā)生火災(zāi)則控制執(zhí)行裝置（電機(jī)）的工作。從節(jié)點(diǎn)主要包括以下功能模塊： ①溫度傳感器 ：采集從節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的溫度信號(hào)。 ②可燃?xì)怏w及煙霧傳感器：采集從節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境可燃?xì)怏w濃度和煙霧濃度信號(hào)。 ③執(zhí)行裝置：當(dāng)環(huán)境可燃?xì)怏w濃度和煙霧濃度、溫度升高或超過閾值時(shí)，主節(jié)點(diǎn)發(fā)出報(bào)警的同時(shí)，執(zhí)行裝置受到從節(jié)點(diǎn)的控制而帶動(dòng)電機(jī)，進(jìn)行滅火的模擬驅(qū)動(dòng)。 （ 3）主從節(jié)點(diǎn)之間用 CAN 模塊進(jìn)行通信。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 （ 4）根據(jù)各模塊需要完成的功能以及實(shí)現(xiàn)的需要，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示： 主節(jié)點(diǎn) 圖 21 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖 從節(jié)點(diǎn) 1 從節(jié)點(diǎn) 2 。 從節(jié)點(diǎn) N CAN 總線 如上圖所示，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖是由三大主體部分組成的，分別是：第一部分：主節(jié)點(diǎn)部分；第二部分： CAN 總線部分；第三部分：從節(jié)點(diǎn)部分。主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間是通過 CAN 總線進(jìn)行通信的，也就是說，系統(tǒng)主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)是掛在 CAN 總線的兩端的。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 主節(jié)點(diǎn)以及從節(jié)點(diǎn)功能框圖如下： 如上圖所示，主節(jié)點(diǎn)是由單 片機(jī)， LCD1602 顯示器，時(shí)鐘電路，報(bào)警電路，以及CAN 通信電路組成的。單片機(jī)負(fù)責(zé)從節(jié)點(diǎn)傳輸過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理； LCD1602 顯示屏顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)，比如溫度，氣體和煙霧濃度等等；時(shí)鐘電路負(fù)責(zé)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警的時(shí)間，以備事后查詢； CAN 通信電路負(fù)責(zé)把從節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鞴?jié)點(diǎn)，它是主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間信息傳遞的橋梁。 如上圖所示，從節(jié)點(diǎn)是由單片機(jī)， CAN 通信電路，滅火裝置電路， 可燃?xì)怏w及煙霧 MCU LCD1602 顯示屏 時(shí)鐘電路 報(bào)警電路 CAN 通信電路 MCU 滅火裝置電路 CAN 通信電路 可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路 溫度傳感器電路 從節(jié)點(diǎn)功能框圖 圖 23 從節(jié)點(diǎn)功能框圖 圖 22 主 節(jié)點(diǎn)功能框圖 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 傳感器電路，溫度傳感器電路等五大部分組成的。其中，單片機(jī) 負(fù)責(zé)處理采集到的數(shù)據(jù)； CAN 總線負(fù)責(zé)將從節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)信息傳輸給主節(jié)點(diǎn)；滅火裝置，負(fù)責(zé)火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候，及時(shí)的進(jìn)行滅火工作；可燃?xì)怏w及煙霧傳感器電路，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境可燃?xì)怏w及煙霧濃度的收集；溫度傳感電路，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的溫度。 綜上可知，當(dāng)從節(jié)點(diǎn)反饋的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)超過系統(tǒng)設(shè)定的閾值的時(shí)候，觸發(fā)報(bào)警電路，并且這個(gè)從節(jié)點(diǎn)