【導(dǎo)讀】導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致。含我為獲得及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。明并表示了謝意。以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體。均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。本學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸屬于河北科技師范學(xué)院。命和財產(chǎn)的損失，是人們同火災(zāi)做斗爭的有力工具。報警的方式，設(shè)計出可以應(yīng)用于家庭房屋、工廠等場所的簡單實用的火災(zāi)探測報警器。單片機巡回檢測溫度、濃度并顯示數(shù)據(jù)。當(dāng)以上任一項發(fā)生異常時系統(tǒng)判斷具體是哪項。異常，再發(fā)出相應(yīng)的聲光報警信號，直到異常被排除，系統(tǒng)自動停止報警。

　　

【正文】 霧的壓力、溫度、點火能量等因素有關(guān)。爆炸極限一般用體積百分比濃度表示。 河北科技師范學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 20 爆炸極限是爆炸下限、爆炸上限的總稱，可燃煙霧在空氣中的濃度只有在爆炸下限、爆炸上限之間才會發(fā)生爆炸。低于爆炸下限或高于爆炸上限都不會發(fā)生爆炸。因此，在進(jìn)行爆炸測量時，報警濃度一般設(shè)定在爆炸下限的 25%LEL 以下。一般可燃煙霧檢測儀的測量范圍為 0~100%LEL。甲烷在空氣濃度為 9%11%時遇明火爆炸 ,高于 11%或低于9%都不爆炸。假定甲烷的爆炸下限為 5%體積比，那也就是說，把這個 5%體積比，一百等分，讓 5%體積比對應(yīng) 100%LEL，也就是說，當(dāng)檢測儀數(shù)值到達(dá) 10%LEL 報警點時，相當(dāng)于此時甲烷的含量為 %體積比。當(dāng)檢測儀數(shù)值到達(dá) 20%LEL 報警點時，相當(dāng)于此時甲烷的含量為 1%體積比。 本設(shè)計中各類可燃?xì)怏w爆炸下限中，丁烷最低，為 %體積比，對應(yīng)的報警限設(shè)在 20%LEL，也就是丁烷含量為 %體積比時報警器報警。 74LS74 雙 D 型觸 發(fā)器 分頻電路 由于 ADC0809 片內(nèi)無時鐘，故利用 AT89C51 提供的地址鎖存使能信號 ALE 經(jīng)雙D 型觸發(fā)器二分頻后獲得時鐘。因為 ALE 信號的頻率是單片機時鐘頻率的 1/6，如果時鐘頻率為 12MHZ，則 ALE 信號的頻率為 2MHZ，經(jīng)四分頻后為 512KHZ，與 ADC0809的典型值吻合。雙 D 型觸發(fā)器連接如圖 15 所示。 圖 15 雙 D 型觸發(fā)器 引腳說明： （ 1） 11 端與 3 端為原時鐘輸入端。 （ 2） 5 端與 9 端為變換后的時鐘輸出端。 河北科技師范學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 21 （ 3） 2 端與 6 端聯(lián)接， 8 端與 12 端聯(lián)接。 （ 4） 7 端接電源負(fù) 極、 14 端接電源正極。 分頻說明： 1， 2， 3， 4， 5， 6 為一組， 8， 9， 10， 11， 12， 13 為一組。如果要得到四分頻，原時鐘需接 3 端并且 5 端接 11 端， 9 端為四分頻輸出端；或者是原時鐘接 11 端。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)主流程圖 系統(tǒng)主流程圖如下圖 16 所示。 溫度采集流程圖 溫度采集流程圖如下圖 17 所示。 可燃?xì)怏w濃度獲取子流程圖 可燃?xì)怏w濃度獲取子流程圖如下圖 18 所示。 河北科技師范學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 22 Y N Y Y N 圖 16 系統(tǒng)主流程圖 火災(zāi)報警系統(tǒng)使用要先進(jìn)行系統(tǒng)初始化、溫度傳感 DS8B20 初始化。接著調(diào)用溫度檢測子程序，與溫度傳感器中設(shè)置的上限值行比較，如果溫度超過，則報警，黃燈亮。如果沒有超過，則調(diào)用可燃?xì)怏w濃度檢測子程序 ,與單片機中設(shè)定的爆炸下限值進(jìn)行比較，如果超過，則報警，紅燈亮。沒有超過則返回 DS18B20 初始化，進(jìn)行新一輪的檢測。 開 始 系統(tǒng)初始化 DS18B20 初始化 調(diào)用溫度檢測子程序 判斷溫度是否過高 報 警 判斷可燃?xì)怏w濃度是否正常否正常 報 警 調(diào)用可燃?xì)怏w濃度檢測子程序 河北科技師范學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 23 Y N 圖 17 溫度采集流程圖 D218B20 溫度傳感器在進(jìn)行溫度采集時，首先要進(jìn)行初始化，因為 它屬于單總線通信方式，需按一定的通信協(xié)議。 接著進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集后通過 中位值平均濾波法進(jìn)行數(shù)字濾波，取出最恰當(dāng)?shù)闹担c溫度上限值進(jìn)行比較。如果大于上限值，則報警。所有數(shù)字 濾波完成的數(shù)據(jù)都暫存與單片機的存儲器里，并顯示溫度。 開 始 初始化 數(shù)據(jù)采集 數(shù)字濾波 報 警 暫存數(shù)據(jù) 得出數(shù)據(jù)比溫度上限值大？ 顯示數(shù)據(jù) 返回 河北科技師范學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 24 Y N 圖 18 可燃?xì)怏w濃度采集流程圖 MQ2 半導(dǎo)體電阻式氣體傳感器的使用要先初始化，并預(yù)熱。傳感器的輸出模擬量經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后得出數(shù)字量，進(jìn)行線性化處理，通過計算公式轉(zhuǎn)換成可燃?xì)怏w LEL 濃度。再接著數(shù)字濾波，得出的值與爆炸下限進(jìn)行比較，如果超過，則報警，黃燈亮。否則結(jié)束。無論是否超過 ，都暫存于單片機存儲器并在數(shù)碼管上顯示 LEL 值。 開始 初始化、預(yù)熱傳感器 A/D 轉(zhuǎn)換 數(shù)字濾波 線性化 超過爆炸下限 報警 暫存數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)顯示 返回 河北科技師范學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 25 結(jié)論 火災(zāi)報警系統(tǒng)可保障生產(chǎn)與生活的安全，避免火災(zāi)和爆炸事故以及煤氣中毒的發(fā)生，它是防火、防爆和安全生產(chǎn)所必備的儀器，具有廣闊的市場空間與發(fā)展前景。 本論文在對報警技術(shù)和火災(zāi)報警系統(tǒng)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，全面比較國內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)特點，合理地確定系統(tǒng)的設(shè)計方案。并對儀器的整體設(shè)計和各個組成部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析和設(shè)計。 本論文設(shè)計的火災(zāi)報警系統(tǒng)主要由單片機、溫度傳感器、氣體傳感器構(gòu)成。 根據(jù)設(shè)計要求、使用環(huán)境、成本等因素，在系統(tǒng)單片機控制電路的設(shè)計上 ，采用了靈活性高且廉價的 AT89C51 單片機作為核心芯片。選用 MQ2 型半導(dǎo)體電阻式氣體傳感器。該傳感器是對以烷類煙霧為主的多種煙霧有良好敏感特性的廣譜型半導(dǎo)體敏感器件。它能在較寬溫度范圍內(nèi)工作，靈敏度適中，具有響應(yīng)與恢復(fù)特性好，長期工作穩(wěn)定性、重現(xiàn)性、不易受環(huán)境影響及抗溫濕度影響等優(yōu)點。選用 DS18B20 單線數(shù)字溫度傳感器 ，該傳感器使用方便，不需外接電路，只需一條總結(jié)接微處理器，可直接顯示溫度。 在本論文研制的火災(zāi)報警器的基礎(chǔ)上，可以再做適當(dāng)?shù)墓δ軘U展，使火災(zāi)報警器的功能更加完善，安全性更高，使用更加方 便等。為了能夠進(jìn)一步提高安全性，可以在自動聲光報警的基礎(chǔ)上，增加火災(zāi)聯(lián)動功能或電話聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。 應(yīng)用程序以單片機匯編語言編寫，充分利用芯片資源，提高了測量精度和代碼執(zhí)行效率，減小了代碼容量，采用中位值平均數(shù)字濾波算法對經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進(jìn)行濾波處理。這種方法既可濾去脈沖干擾又可濾去小的隨機干擾，不但最大限度地排除現(xiàn)場噪聲干擾，降低煙霧報警器誤報概率，而且易于在單片機中實現(xiàn)。 通過現(xiàn)場標(biāo)定及測試，分析可燃?xì)怏w濃度信號的實驗數(shù)據(jù)，計算本報警器顯示可燃?xì)怏w濃度與實際濃度之間的誤差為 %LEL，在所規(guī) 定誤差范圍177。 5%LEL 之內(nèi)，滿足檢測要求，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計效果的結(jié)論。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)到了很多東西，從專業(yè)知識方面來說，對之前課本上所學(xué)的理論知識有了更深的了解。通過查閱圖書、網(wǎng)絡(luò)資源，學(xué)習(xí)到了一些書本上沒有的知識?？梢允炀氝\用 PROTEL 電子設(shè)計軟件來繪制電路圖。同時我了解到完成一件設(shè)計是很不容易的，從準(zhǔn)備到完成，需要經(jīng)歷很多的困難與挫折。但是通過指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)與同學(xué)們的幫助，我還是順利完成此次畢業(yè)設(shè)計。感謝老師與同學(xué)們。此次畢業(yè)設(shè)計對于未來的工作和生活來說都是一向不可多得的經(jīng)驗。 河北科技師范學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 26 參考文 獻(xiàn) [1]于瀟 .淺談我國火災(zāi)自動報警系統(tǒng)生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展概況 [J].科技資訊 , 2020, 23 (5):100105. [2]潘剛 .消防產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢 [J].消防科學(xué)與技術(shù) , 2020,10(l):1517. [3]曉京 .火災(zāi)探測報警技術(shù)的發(fā)展趨勢 [J]. 安徽消防 , 2020,5(16):103104. [4]胡耀輝 .楊帆等 .單片機系統(tǒng)開發(fā)實例經(jīng)典 [M]. 北京 :冶金出版社 , 2020. [5]高峰 .單片微機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計及實用技術(shù) [M]. 北京 :機械工業(yè)出版社 , 2020. [6]張迎輝 ,龔雪梅 .單片 機原理與應(yīng)用教程 [M].北京 :北京大學(xué)出版社 , 2020. [7]吳龍標(biāo) .火災(zāi)探測與信息處理 [M]. 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 , 2020. [8]康保旺 .分布式智能火災(zāi)報警控制系統(tǒng)設(shè)計 [J].電子技術(shù)應(yīng)用 ,2020,6(11):4752. [9]何立民 . 51 系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與接口技術(shù) [M].北京 :北京航空航大大學(xué)出版社 ,1999 . [10]高峰 .單片微機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計及實用技術(shù) [M].北京 :機械工業(yè)出版社 , 2020. [11]張立新 .單片機典型外圍器件及應(yīng)用實例 [M].北京 :人民郵電出版社 , 2020. [12]付家才 .單片機控制與實踐技術(shù) [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 , 2020. [13]kansah and reliability of submicron 1 T2 flash EEPROM[M]. UMI Number :9995534. Bell amp。Howell Information and Learning Company, 2020 . [14]De Salvo B, Ghibaudo G. Pananakak is Getal. Experimental and theoretical investigation of nonvolatile memory dataretention[J]. IEEE Trans Electron Devices, 1999, 46 (7): 1518 . 致謝 在本次畢業(yè)設(shè)計中，我得到了指導(dǎo)老師劉士光老師的熱心指導(dǎo)。自始至終關(guān)心督促畢業(yè)設(shè)計進(jìn)程和進(jìn)度。耐心幫助解決畢業(yè)設(shè)計中遇到的許多問題。還不斷向我傳授分析問題和解決問題的辦法，并指出了正確的努力方向，使我在畢設(shè)過程中少走很多彎路。在這里非常感謝劉士光老師的指 導(dǎo)和幫助，并致以誠摯的謝意！ 同時，同組偏軟的馬力源同學(xué)同樣給了我許多的幫助，在畢設(shè)期間我們一起討論問題，查閱資料，克服困難。在此，我向身邊給予我?guī)椭耐瑢W(xué)致以誠摯的謝意！另外，系里的領(lǐng)導(dǎo)和老師也給了我們必要的指導(dǎo)，我也向系和年級的領(lǐng)導(dǎo)們表示衷心的感謝！最后感謝學(xué)院對我這幾年的培養(yǎng)。 河北科技師范學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計 27 附錄一：火災(zāi)報警系統(tǒng)總設(shè)計原理圖 EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10AT89C51C1C2晶振C3R151KVCCR11R12R310kR61KR7100KQ1PNPVCCSPEAKERVCCIN026msb21212220IN12723192418IN2282582615IN312714lsb2817IN42EOC7IN53ADDA25IN64ADDB24ADDC23IN75ALE22ref()