【文章內(nèi)容簡介】 漏報和誤報的現(xiàn)象。所以為了更精確的預(yù)報，滿足市場需求，需要采用智能算法，對多個參變 量的數(shù)據(jù)進行綜合分析，提高預(yù)報的正確率。 ③無線通信技術(shù)不成熟 傳統(tǒng)的火災(zāi)報警器系統(tǒng)主要是采用有線連接的方式，但是這種系統(tǒng)在需要完成更多功能，結(jié)構(gòu)布線復(fù)雜的情況下，是不容易完成，且影響美觀。所以無線通信就顯示出優(yōu)勢了。它不僅可以節(jié)約導(dǎo)線的使用，簡化系統(tǒng)布局，還可以減少因為導(dǎo)線老化而引起火災(zāi)的發(fā)生。 現(xiàn)在市場需求的是能提前報警，準(zhǔn)確度高，實時性好，智能化的火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，所以將多個傳感器融入到火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)中。 本課題研究內(nèi)容分為六章，各章內(nèi)容大致如下： 第一章：主要講火災(zāi) 報警器的發(fā)展歷史，研究的意義，組成，分類和發(fā)展趨勢等。 第二章：主要介紹火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)所涉及的基礎(chǔ)知識。 第三章：系統(tǒng)的總體設(shè)計。 第四章：介紹系統(tǒng)的實現(xiàn)。 第五章：系統(tǒng)初步完成后的測試。 第六章：對火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的總結(jié)與展望。 本設(shè)計欲達到的目標(biāo)：設(shè)計一款結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、可靠性好、反應(yīng)快、準(zhǔn)確度高的火災(zāi)報警系統(tǒng)。主要采用溫度傳感器和煙霧傳感器分別采集環(huán)境溫本科畢業(yè)設(shè)計（論 文） 7 度和煙霧濃度信息，綜合分析處理判定是否有險情的發(fā)生。這避免了傳統(tǒng)的單一傳感器誤報漏報，監(jiān)測信息不全面，實時性不高的缺點。 本科畢業(yè)設(shè)計（論 文） 8 第二章 系統(tǒng)所涉及的基礎(chǔ)知識 AT89c51 單片機的簡介 AT89C51 是帶 4k 字節(jié)閃爍可編程可擦除的低電壓高性能 CMOS8 位微處理器。也就是我們通常所說的單片機。它是 ATMEL 公司生產(chǎn)的一種高效微處理器，采用了 ATMEL 高密度非易失存儲制造技術(shù)，和 MCS51指令集兼容。同時 ATMEL的 AT89c51 可以應(yīng)用到很多的嵌入式系統(tǒng)中。 ①主要特性： 壽命 1000 寫 /擦循環(huán) 4k 字節(jié)可編程閃爍存儲器 數(shù)據(jù)保留時間 10年 128*8 位內(nèi)部 RAM 5個中斷源 可編程串行通道 全靜態(tài)工作： 0HZ24HZ 三級程序存儲器鎖定 32可編程 I/O 線 兩個 16位定時器 /計數(shù)器 低功耗的閑置及掉電模式 片內(nèi)振蕩器及時鐘電路 ②管腳原理圖如圖 21 所示 本科畢業(yè)設(shè)計（論 文） 9 圖 21 ①管腳說明 VCC：接入電源。 VSS:接地。 P0 口： P0口是 8位漏極開路雙向 I/0口，每個腳可以吸收 8TTL 門電流。它可以用于外部的程序數(shù)據(jù)存儲器，為地址 /數(shù)據(jù)分時復(fù)用口。 P1 口： p1口是內(nèi)部已經(jīng)提供了上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，它的緩沖 器能接受 4TTL 門電流。 P2 口： p2口也是內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 接口。同樣其緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收控制信號和高八位地址信號。 P3 口：它是雙功能口?？梢宰鳛橐话愕臏?zhǔn)雙向 I/O 口。 RST：復(fù)位輸入口。 ALE/PROG：在訪問外部存儲器是， ALE(允許地址鎖存信號 )用于鎖存出現(xiàn)在P0口的低 8位地址。當(dāng)不訪問外部存儲器是， ALE 仍以振蕩器頻率的 1/6 周期性的輸出正脈沖信號，可用作對外輸出的時鐘脈沖或定時目的。 本科畢業(yè)設(shè)計（論 文） 10 /PSEN:外部程序存儲器的選通信號，低電平有 效。當(dāng)從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)時，每個機器周期 /PSEN 兩次有效，而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器是， /PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/Vpp:/EA 位訪問外部程序存儲器控制信號。當(dāng) /EA 低電平時，不管片內(nèi)是否有程序存儲器，都只是訪問外部程序存儲器。而在高電平時訪問片內(nèi)程序存儲器。 XTAL1：方向放大器的輸入和內(nèi)部時鐘電路的輸入。 XTAL2：片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。 本課題采用的是 MQ2半導(dǎo)體式煙霧傳感器。該傳感器具有如下特點： 廣泛的探測范圍；高靈敏度；快速響應(yīng)恢復(fù)； 優(yōu)異的穩(wěn)定性；壽命長；簡單的驅(qū)動電路。這些特點讓 MQ2 電阻式煙霧傳感器的性價比顯得很高，應(yīng)用到很多的場合。比如用于家庭和工廠的氣體泄漏檢測裝置，適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、氫氣、酒精、煙霧等探測。規(guī)格如下： 表 21 表 22 本科畢業(yè)設(shè)計（論 文） 11 表 23 .靈敏度調(diào)整 MQ2 型氣敏元件對不同種類、不同濃度的氣體有不同的阻值，所以在使用此元件 時靈敏度的調(diào)整是很重要的?？梢允褂?1000ppm 氫氣或者 1000ppm 丁烷校準(zhǔn)傳感器。 另外需要精確測量的時候，報警點的設(shè)定應(yīng)該考慮到溫度的影響。 .注意事項 因為高濃度的甲烷氣體對人體是有害的，所以在進行實驗或測試的時候，保持環(huán)境通風(fēng)良好是非常有必要的。 本科畢業(yè)設(shè)計（論 文） 12 總之 MQ2半導(dǎo)體式煙霧傳感器以其高靈敏度， 檢測范圍廣，性能好等眾多的特點， 被廣泛的應(yīng)用到各個場合。 本設(shè)計采用 Dallas 公司設(shè)計研發(fā)的 DS18B20 溫度傳感器。 ① 特點：采用單總線專用技術(shù)， MCU 只用一個端口便可以與 DS18B20 雙向通信；實際應(yīng)用中不需要借助外部元件就可實現(xiàn)測溫；溫度范圍在 55C至 +125C，測溫范圍廣；內(nèi)部設(shè)置了上、下限溫度報警； 12位數(shù)字最多可在 750ms 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字；能實現(xiàn)簡單的多點分布式溫度檢測。 ②引腳圖如圖 22 所示 圖 22 .引腳及其功能說明如表 24所示： 表 24 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝后可以應(yīng)用到多種場合，比如管道式、螺紋式、磁鐵吸附式、不銹鋼封裝式、有多個型號，如 LTM8877， LTM8874本科畢業(yè)設(shè)計（論 文） 13 等等。據(jù)不同場合可以改變其外觀。封裝后的 DS18B20 可 用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫房測溫等多種場合。本溫度傳感器具有耐磨耐碰， 體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備的數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。 DS18B20 有 4 個主要的數(shù)據(jù)部件：（ 1）光刻 ROM。光刻 ROM中的 64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看做是該 DS18B20 的地址序列碼。該光刻 ROM的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的。（ 2） DS18B20中的溫度傳感器可以完成 對溫度的測量。（ 3） DS18B20 溫度傳感器的存儲器。該內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失的可電擦除的 EEPRAM，后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、 TL 和結(jié)構(gòu)寄存器。（ 4）配置寄存器。 串口通信 串口是很多通用設(shè)備通信的協(xié)議。串行接口是可以將來自 MCU 的并行數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換為連續(xù)的串行數(shù)據(jù)流發(fā)送出去，同時可以將串行的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為并行的字符流傳送給 CPU。串口按位發(fā)送和字節(jié)接收。雖然比按字節(jié)的并行通信慢，但是它在一條線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時可以用另外一條線接受數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。串口通信最重 要的是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗位等。所以兩個進行通信的端口這些參數(shù)是必須要匹配的。 串口通信時指數(shù)據(jù)在一根數(shù)據(jù)線上一次逐位的發(fā)送或者接收。串行通信按同步方式可分為異步通信和同步通信。 同步通信：同步通信是一種連續(xù)傳送數(shù)據(jù)的通信方式，通常一次傳送的字符數(shù)據(jù)以幀位單位。數(shù)據(jù)的傳送速率高，但是要求發(fā)送時鐘和接收時鐘嚴(yán)格同步。 異步通信：異步通信中收、發(fā)端各有一套彼此獨立互不同步的通信設(shè)備，收發(fā)數(shù)據(jù)的幀格式相同，所以可以相互識別接收到的信息。 串行通信的通信方式按照數(shù)據(jù)傳輸方向可以分為：單工方式、半雙工方 式、本科畢業(yè)設(shè)計（論 文） 14 全雙工方式。 .AT89c51 的串行接口的基本知識如下： 在 AT89C51 內(nèi)部有一個可編程的全雙工串行通信接口，它可以作為同時接收和發(fā)送數(shù)據(jù)功能使用，也可以作為一個同步移位寄存器使用。它有 4 種工作方式。其串行接口的結(jié)構(gòu)大致如圖 23所示： 圖 23 .串行口的特殊功能寄存器 ① 串行口數(shù)據(jù)緩沖器 SBUF SBUF 包括了兩個在物理上獨立的接收和發(fā)送緩沖器，可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。兩個緩沖器只用一個字節(jié)地址 99H。串行口對外也有兩條獨立的收發(fā)信號線 RXD 和 TXD，所以可以實現(xiàn)全雙工通信傳送數(shù)據(jù)。 ② 串行口控制寄存器 SCON SCON 寄存器是用來控制串行口的工作方式和狀態(tài)的。它是可以字節(jié)尋址和位尋址的 8位特殊功能寄存器。復(fù)位時所有位被清 0，字節(jié)地址為 98H。格式如圖 24所示： 本科畢業(yè)設(shè)計（論 文） 15 圖 24 SMO,SM1：串行口工作方式選擇位。 表 25 SM2：多機通信控制位。方式 0中， SM2= 1 中，接收數(shù)據(jù)時，如 SM2=1，則只有當(dāng)接收到的第 9 位數(shù)據(jù)（ RB8）為“ 1”時， RI才能被激活為“ 1”，從而產(chǎn)生中斷，將接收到的 8位數(shù)據(jù)送入 SBUF。方式 2 和 3 中，若 SM2=0，串行口以單機發(fā)送 /接收方式工作， TI 和 RI 以正常方式被激活并產(chǎn)生中斷請求 。如果SM2=1， RB8=1 時， RI被激活產(chǎn)生中斷。 REN:允許串行就收控制位。 REN=0，接收被禁止；相反則允許接收。 TB8：發(fā)送數(shù)據(jù)位 2和 3中， TB8 為要發(fā)送的第 9位數(shù)據(jù)。 RB8： 接收數(shù)據(jù)位 2 和 3 中， RB8是存放接收到的數(shù)據(jù)的第 9位。 TI:發(fā)送中斷標(biāo)志位。 TI=1，表示一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。 TI 在四種方式下都必須要借助軟件來清 0. RI:接收中斷標(biāo)志位。同樣在四種方式下都需要靠軟件來清 0. ③：電源控制寄存器 PCON PCON 是為 CHMOS 型單片機電源控制而設(shè)置的專用寄存器。單元地址是 87H，本科畢業(yè)設(shè)計（論 文） 16 具體如表 26 所示。 表 26 SMOD:串行口波特率選擇位。當(dāng) SMOD=1 時，方式 1,2， 3 的波特率加倍，SMOD=0，波特率不加倍；當(dāng) SMOD=0 時，系統(tǒng)復(fù)位。 本科畢業(yè)設(shè)計（論 文） 17 第三章 系統(tǒng)的總體設(shè)計 系統(tǒng)總體設(shè)計概述 在社會財富不斷積累以及人民生命價值觀不斷提高的今天，如何防止火災(zāi)對社會財富和人民生命財產(chǎn)安全構(gòu)成損害已經(jīng)成為當(dāng)前社會管理者面對的一大課題。所以，及時發(fā)現(xiàn)并消除火災(zāi)隱患是我們進行火災(zāi)研究的重要內(nèi)容。火災(zāi)探測的研究就是為了能及早的準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患，及時報警，以采取相應(yīng)的措施來控制火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展。我國當(dāng)前的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)主要是應(yīng)用在大型的倉庫、商場、高級寫字樓、酒店以及一些重要的政府軍級場所，它們采用的是采集集中一區(qū)域報警控制方式的智能化程度較高的總線式報警控制系統(tǒng)，它們在一些住宅區(qū)和商業(yè)樓安裝的單一的火災(zāi)自動報警探測裝置，這種報警探測裝置內(nèi)部采用的是單一傳感器，它的可靠性不高，容易發(fā)生誤報，漏報。所以本課題研究的是一種結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、可靠性高、反應(yīng)快的火災(zāi)自動檢測系統(tǒng)。 系統(tǒng)總體設(shè)計硬件框圖 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖硬件部分如圖 31所示： 圖 31 本硬件電路主要由蜂鳴器、直流電機、 AT89C51 單片機、 TFT、溫度傳感器 、煙霧傳感器、時鐘日歷等組成，再將系統(tǒng)通過 RS232 串口連接至監(jiān)控室主機。本科畢業(yè)設(shè)計