【正文】 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目 ：基于 AT89C52 單片機(jī)的 自動(dòng) 火災(zāi)報(bào)警器設(shè)計(jì) 目 錄1 緒論 ............................................................. 1 課題研究的背景和意義 ........................................... 1 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 ............................................... 2 本文內(nèi)容的結(jié)構(gòu)安排 ............................................. 3 2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) ......................................... 4 .............................................. 4 ................................................ 6 系統(tǒng)硬件總體構(gòu)架 ............................................. 6 系統(tǒng)軟件總體構(gòu)架 ............................................. 6 .............................................. 8 火災(zāi)探測(cè)器的選擇 ............................................. 8 單片機(jī)的選擇 ................................................ 15 3 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ........................................ 16 復(fù)位電路與晶振電路 ............................................ 16 晶振電路 ..................................................... 16 復(fù)位電路 .................................................... 16 傳感器信息 采集電路 ............................................ 17 聲光報(bào)警 顯示 電路 .............................................. 18 系統(tǒng)控制 電路 .................................................. 19 4 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) ............................................ 20 ................................................... 20 ........................................... 21 數(shù)據(jù)采集 子 程序 ............................................... 22 火災(zāi)判斷 /報(bào)警 子 程序 .......................................... 23 控制系統(tǒng)子程序 ............................................... 25 5 總結(jié) ............................................................ 26 總結(jié) .......................................................... 26 展望 .......................................................... 27 附錄 1 系統(tǒng)程序 .................................................... 29 附錄 2 系統(tǒng)原 理圖 .................................................. 38 參考文獻(xiàn) .......................................................... 39 致謝 .............................................................. 40 東北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 1頁(yè) 共 37頁(yè) 1 緒論 課題研究的背景和意義 在各種災(zāi)害中，火災(zāi)是最經(jīng)常、最普遍地威脅公眾安全和社會(huì)發(fā)展的主要災(zāi)害之一。火災(zāi)是世界上發(fā)生頻率較高的一種災(zāi)害，幾乎每天都有火災(zāi)發(fā)生。據(jù)聯(lián)合國(guó)“世界火災(zāi)統(tǒng)計(jì)中心 (WFSC)2021 統(tǒng)計(jì)資料”，全球每年大約發(fā)生火災(zāi) 600 萬(wàn)至 700 萬(wàn)次，全球每年死于火災(zāi)的人數(shù)約為 65000 至 75000 人。其中 ，歐 美地區(qū)發(fā)生的火災(zāi)較多，死亡人數(shù)卻相對(duì)較少，這與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的生活水平以及消防技術(shù)和設(shè)施有關(guān) 。相比較而言，亞洲地區(qū)發(fā)生火災(zāi)次數(shù)較少，但死亡人數(shù)較多，這與亞洲經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度不高、消防設(shè)施不完善等因素有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó) 70 年代火災(zāi)年平均損失不到 億元， 80 年代火災(zāi)年平均損失接近 億元。進(jìn)入 90 年代，特別是 1993 年以來(lái)，火災(zāi)造成的直接財(cái)產(chǎn)損失上升到年均十幾億元，年均死亡2021 多人。隨著經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市高層、地下以及大型綜合性建筑日益增多，火災(zāi)隱患也大大增加，火災(zāi)發(fā)生的數(shù)量及其造成的損失呈 逐年上升趨勢(shì)。一旦發(fā)生火災(zāi)，將對(duì)人的生命和財(cái)產(chǎn)造成極大的危害 [1]。 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，還直接危脅生命安全，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 [2]。 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng) (FAS)就是為了滿足這一需求而研制出的，并且其自身的技術(shù)水平也在隨著人們需求的不斷地提高，在功能 、結(jié)構(gòu)、形式等方面不斷地完善。 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)能迅速監(jiān)測(cè)火情，可發(fā)現(xiàn)人們不易發(fā)覺的火災(zāi)早期特征，可將火災(zāi)帶來(lái)的生命財(cái)產(chǎn)損失降到最低限度?；馂?zāi)發(fā)生的早期，會(huì)使得燃燒物質(zhì)分解，析出大量的有毒氣體 CO，人們可能在毫無(wú)察覺火情的情況下就發(fā)生了 CO中毒，從而無(wú)力逃生，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)到 CO 濃度的變化，為人們提供CO 濃度超標(biāo)報(bào)警信息，通知人們及時(shí)疏散 [3]?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)可作為城市消防系統(tǒng)的單元，通過城市消防專用網(wǎng)與城市消防報(bào)警中心聯(lián)網(wǎng)，及時(shí)將報(bào)警信息傳遞到消防報(bào)警中心，城市消防報(bào)警中心會(huì)自動(dòng)查找到火災(zāi)發(fā)生的 位置，并為消防東北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 2頁(yè) 共 37頁(yè) 隊(duì)員制定消防路線圖，以便消防隊(duì)員可以迅速抵達(dá)火災(zāi)地點(diǎn) [4]?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)能對(duì)火災(zāi)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和準(zhǔn)確報(bào)警，有著防止和減少火災(zāi)危害、保護(hù)人身安全和財(cái)產(chǎn)安全的重要意義，有著很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 根據(jù)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的突發(fā)性、立體性和區(qū)域不確定性 ,使攻防界線模糊 ,作戰(zhàn)方向多變 ,戰(zhàn) 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)已有百余年的發(fā)展歷史， 19 世紀(jì) 40年代美國(guó)誕生的火災(zāi)報(bào)警裝置標(biāo)志著火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)首次進(jìn)入人們的視野 [5]。 1890 年在英國(guó)，感溫式火災(zāi)探測(cè)器研制成功并應(yīng)用于火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)，標(biāo)志著火災(zāi) 自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展走上正軌 [6]。 此后，隨著世界科技取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步和各種新興技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，火災(zāi)監(jiān)測(cè)技術(shù)也相應(yīng)迅速發(fā)展，各種類型的火災(zāi)探測(cè)器相繼問世，并日臻完善，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)也在此基礎(chǔ)上逐漸地蓬勃發(fā)展起來(lái)，其發(fā)展過程可以分為以下幾個(gè)階段 : 第一階段，從 19 世紀(jì) 40 年代至 20 世紀(jì) 40年代，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)處于發(fā)展的初級(jí)階段，采用的探測(cè)器主要是感溫式的探測(cè)器，它通過采集溫度信號(hào)，然后判定是否超出設(shè)定的閡值，從而判斷是否有火災(zāi)發(fā)生。這一階段，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)簡(jiǎn)單，僅靠單一的溫度參量進(jìn)行火災(zāi)判斷。但是它易受環(huán)境 中其他干擾源的影響，靈敏度低，響應(yīng)速度慢，無(wú)法判斷陰燃火災(zāi)，也無(wú)法滿足智能化火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的要求。 第二階段， 20世紀(jì) 40 年代末，瑞士物理學(xué)家 Emst Meili 研究的離子感煙探測(cè)器推出以后，引起了人們對(duì)離子感煙探測(cè)器的重視，隨后感煙探測(cè)器得到廣泛應(yīng)用，并逐漸占據(jù)了絕大部分市場(chǎng)，迫使感溫式探測(cè)器退居其次；到 70 年代末，光電式感煙探測(cè)器在光電技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，并很快得到大力發(fā)展，它的使用壽命長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)，沒有離子感煙探測(cè)器的放射性問題。在這一階段，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)普遍采用多線制布局方式，布線、調(diào)試、系統(tǒng)可 靠性是系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。 第三階段， 20 世紀(jì) 80 年代初期，總線型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)開始興起，在火災(zāi)報(bào)警領(lǐng)域中邁出了一大步，并得到了較普遍的應(yīng)用。它使得布線工作量顯著減少，安裝調(diào)試更加容易，更能精確報(bào)警定位。但是這一時(shí)期的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的智能化東北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 3頁(yè) 共 37頁(yè) 水平不高，采用有線連接對(duì)工程要求高。 第四階段，從 20 世紀(jì) 80 年代中后期開始，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、集成電路技術(shù)、傳感器技術(shù)及智能技術(shù)的快速發(fā)展，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)步入智能化時(shí)代，智能化火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)迅速發(fā)展起來(lái)，各種智能型的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)相繼出現(xiàn)。模擬量可尋址技術(shù)的應(yīng)用使得火 災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的安全性、精準(zhǔn)性和智能性有了很大提高，在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展史上具有里程碑的意義 [7]。 近年來(lái)，采用無(wú)線通信方式的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在國(guó)外悄然興起。這種系統(tǒng)引入了無(wú)線電通信技術(shù)，利用無(wú)線通信方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線通信方式，將大多的電器裝置通過無(wú)線連接方式進(jìn)行信息傳輸與控制，適用于各類建筑和場(chǎng)所。無(wú)線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)起初僅用于特殊場(chǎng)合，如博物館、名勝古跡等不宜布線的場(chǎng)合，而且其價(jià)格也比較高 [8]。 隨著科技進(jìn)步和元器件成本的降低，無(wú)線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的研發(fā)和生成成本也隨之降低，它在性能和價(jià)格上都具有很強(qiáng)的 競(jìng)爭(zhēng)力，其市場(chǎng)潛力已經(jīng)嶄露頭角 [9]。 在我國(guó)，采用的無(wú)線通信方式的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)日益受到重視。由于其具有安裝簡(jiǎn)便、對(duì)建筑物無(wú)損壞作業(yè)、靈活性好，易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，適用于許多場(chǎng)合，如名勝古跡、體育館、博物館、展覽中心、處于施工階段的建筑物、醫(yī)院等。火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的智能性主要體現(xiàn)在火災(zāi)判決和統(tǒng)籌管理方面，一般分為分散式、集中式和分布式，分散式系統(tǒng)由非智能型控制器若干智能型探測(cè)節(jié)點(diǎn)組成，由探測(cè)節(jié)點(diǎn)完成火災(zāi)狀態(tài)的判斷 。集中式系統(tǒng)由智能型控制器和若干非智能探測(cè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，探測(cè)節(jié)點(diǎn)僅將火災(zāi)參量傳送給控制器，由控制器智 能地判斷火災(zāi)狀態(tài)；分布式系統(tǒng)的控制器和探測(cè)節(jié)點(diǎn)均為智能型，也是今后火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展方向 [10]。 本文內(nèi)容的結(jié)構(gòu)安排 基于社會(huì)和經(jīng)濟(jì)方面的需求，本課題旨在開發(fā)一個(gè)能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。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、報(bào)警于一體的系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市高層、地下建筑以及大型綜合性建筑日益增多，火災(zāi)隱患也大大增加，火災(zāi)的數(shù)量及其造成的損失呈逐年上升趨勢(shì)，市場(chǎng)上迫切需要一種容量大、可靠性高、使用簡(jiǎn)單的智能型火災(zāi)東北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 4頁(yè) 共 37頁(yè) 報(bào)警控制系統(tǒng)。該火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是以 AT89C52 單片機(jī) 作為控制中心，接受、處理火災(zāi)探測(cè)器輸出的煙霧濃度信號(hào)、溫度信號(hào)，并進(jìn)行聲光報(bào)警。 本文的結(jié)構(gòu)安排如下： 第 1章：緒論。主要介紹課題的研究背景和意義，介紹了火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r。此外，介紹了論文的主要內(nèi)容及章節(jié)安排。 第 2章：介紹了火災(zāi)探測(cè)原理，給出火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)構(gòu)架，分別給出硬件和軟件的整體構(gòu)架，并給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主要器件的選型。 第 3章：火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了單片機(jī)系統(tǒng)基本電路、傳感器信息采集電路、聲光報(bào)警顯示電路及系統(tǒng)控制電路，并給出相應(yīng)的設(shè)計(jì)原理圖。 第 4章：火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)控程序設(shè)計(jì)，介紹數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)判斷 /報(bào)警子程序和