【正文】 Y N Y 圖 48 鍵盤(pán)掃描程序 開(kāi)始 掃描鍵值 延時(shí) 10ms 消抖動(dòng) 提取鍵值 調(diào)用子程序 是 否 有 鍵 盤(pán) 按下？ 是 否 有 鍵 按下？ 開(kāi)始開(kāi)始 29 火災(zāi)判斷與報(bào)警程序 （ 1） 火災(zāi)報(bào)警數(shù)據(jù)的處理方法 最早使用的是固定的門(mén)限檢測(cè)，也是應(yīng)用的最廣泛的火災(zāi)探測(cè)的方法，這種方法的計(jì)算量很小而且很容易實(shí)現(xiàn)，這種方法的原理是根據(jù)火災(zāi)探測(cè)器探測(cè)到的信號(hào)作為根據(jù)，然后和設(shè)定好的數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)檢測(cè)到的數(shù)值大于設(shè)定的報(bào)警值的時(shí)候， 就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 本次的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中使用的是煙霧傳感器 MQ2 和溫度傳感器 DS18B20，在本次論文中設(shè)定的溫度值是 60℃煙霧報(bào)警的濃度是 %FS，經(jīng)過(guò)換算最后的到的煙霧傳感器的輸出火災(zāi)煙霧傳感器的臨界電壓值是 。 （ 2）火災(zāi)判斷與報(bào)警 系統(tǒng)對(duì)煙霧進(jìn)行了兩次測(cè)量然后進(jìn)行比較判斷，每次信號(hào)采集完成之后得到的數(shù)據(jù)和設(shè)定的閥值進(jìn)行比較，當(dāng)溫度大于等于 60℃的時(shí)候，溫度異常，設(shè)置寄存器的變量是 1，否則是 0；當(dāng)煙霧的濃度大于等于 %時(shí)候，煙霧濃度異常，設(shè)置寄存器的變量是 1，否則是 0，這樣綜合兩次的寄存 器的變量就能判斷現(xiàn)場(chǎng)是否有火災(zāi)發(fā)生。當(dāng)兩個(gè)寄存器都是 0 的時(shí)候，表示情況是正常的，當(dāng)兩個(gè)寄存器有一個(gè)是 1 就說(shuō)明情況異常，當(dāng)兩個(gè)都是 1 的時(shí)候，說(shuō)明有火災(zāi)發(fā)生。系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警過(guò)后再進(jìn)行信號(hào)采集，再一次進(jìn)行采集現(xiàn)場(chǎng)的溫度和信號(hào)進(jìn)行判斷，然后系統(tǒng)做出判斷結(jié)果。 當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)為 00 時(shí)，表示正常。 當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)為 01 時(shí)候綠燈亮，表示溫度異常， P14 變?yōu)榈碗娖剑瑫r(shí) P34 紅色的燈閃爍發(fā)出光報(bào)警，蜂鳴器報(bào)警。 當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)為 10 時(shí)，表示煙霧濃度異常 ， P15 口變?yōu)榈碗娖剑?P34 口變?yōu)榈碗娖?，綠燈亮，蜂鳴器報(bào)警。 30 濾波子程序 當(dāng)采集煙霧的濃度的時(shí)候，會(huì)遇到干擾現(xiàn)象，尖脈沖的干擾，這種干擾只能影響幾個(gè)采集的數(shù)據(jù)，被干擾的數(shù)據(jù)和其他的數(shù)據(jù)相差很大的，這時(shí)采用平均值法去濾波，也會(huì)影響到其他的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。造成更大的偏差。因此，我們可以采取極值平均法進(jìn)行濾波。就是對(duì)采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，去掉最大值，然后再去掉最小值，最后計(jì)算剩下的數(shù)據(jù)的平均值。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不但可以除去脈沖的干擾而求還可以去掉小的隨機(jī)干擾。確保報(bào)警器的檢測(cè)濃度的準(zhǔn)確性，能夠減小錯(cuò)誤，保證系統(tǒng)的可靠性運(yùn)行。濾波子程序如圖 49 所示。 N Y 圖 49 濾波程序 中斷入口 設(shè)定采樣次數(shù) 調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換 達(dá)到設(shè)定次數(shù)？ 采樣值排序 求累加的和 求累加和的平均值 返回 31 功能仿真驗(yàn)證分析 關(guān)于仿真與編程軟件 本次設(shè)計(jì)首先用 KeilC51 進(jìn)行編程 開(kāi)發(fā)，然后通過(guò) Protues 軟件進(jìn)行仿真調(diào)試，最后根據(jù)調(diào)試得出應(yīng)有的結(jié)果。 （ 1） Keil C51 開(kāi)發(fā)系統(tǒng) Keil C51 的相關(guān)介 紹，本章不再贅述。 （ 2） Protues 軟件概述 Protues 軟件是英國(guó) Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。 Protues 仿真原理圖 當(dāng) 設(shè)定房間 發(fā)生火情時(shí)，也就是房間一的溫度和煙霧的水平超過(guò)傳感器預(yù)設(shè)值。 部分功能 Protues 仿真原理圖如下圖 51 所示 。 圖 51 仿真原理圖 32 沒(méi)有火災(zāi)發(fā)生 圖 52 正常情況 如圖 52 所示，當(dāng)沒(méi)有火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候，數(shù)碼管顯示當(dāng)前的溫度和煙霧濃度，D5 為電源指示燈。 溫度過(guò)高時(shí) 圖 53 溫度過(guò)高 溫度的設(shè)定值是 30 度，當(dāng)溫度超過(guò) 30 度時(shí)， D3 發(fā)光， D1 閃爍，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警，提示人們有異常情況發(fā)生。 煙霧濃度過(guò)高時(shí) 圖 54 煙霧濃度過(guò)高 當(dāng)煙霧濃度過(guò)高時(shí)， D4 發(fā)光，同時(shí) D1 閃爍，蜂鳴器同樣發(fā)出報(bào)警聲音。數(shù) 33 碼管顯示當(dāng)前的溫度和煙霧的濃度等級(jí)。 溫度和煙霧濃度同時(shí)過(guò)高 圖 55 火災(zāi)發(fā)生 當(dāng)煙霧濃度和溫度同時(shí)超標(biāo)， D3，和 D4 同時(shí)發(fā)光，提示人們有火災(zāi)發(fā)生。 緊急呼叫 圖 56 緊急呼叫 當(dāng)有特殊情況發(fā)生的時(shí) 候，火災(zāi)報(bào)警器，有一個(gè)緊急呼叫按鈕，被按下就會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，及時(shí)沒(méi)有火災(zāi)發(fā)生，也會(huì)報(bào)警。 報(bào)警的閥值設(shè)定 圖 57 設(shè)定報(bào)警范圍 本設(shè)計(jì)可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定報(bào)警的溫度和煙霧濃度的范圍，通道按鈕可以調(diào)節(jié)。如圖 57 所示。 34 總結(jié)與展望 總結(jié) 本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī) AT89C51 的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，系統(tǒng)安全可靠，誤報(bào)率低，操作方便，成本較低。本設(shè)計(jì)拋棄了傳統(tǒng)的使用單一傳感器探測(cè)報(bào)警，采用了溫度傳感器 DS18B20 和煙霧傳感器 MQ2 相結(jié)合的多傳感器探測(cè)方法，使系統(tǒng)靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間短，在火 災(zāi)發(fā)生的早期就能準(zhǔn)確的報(bào)警。系統(tǒng)使用了 8位 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0832，以通用芯片 AT89C51 作為系統(tǒng)的控制器。系統(tǒng)在采集溫度煙霧信號(hào)時(shí)，采用多次采集，多次判斷的方法，降低了誤報(bào)率。在系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方面，采用了模塊化程序設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)各個(gè)模塊的具體功能都是通過(guò)子程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)的。既使得程序結(jié)構(gòu)清晰，又便于以后進(jìn)一步擴(kuò)展其功能，也便于系統(tǒng)的維護(hù)。 當(dāng)發(fā)生火災(zāi)，系統(tǒng)以聲光的形式發(fā)出報(bào)警。在系統(tǒng)中設(shè)置了 1 個(gè)蜂鳴器，實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警；并且還設(shè)置了 4 個(gè)發(fā)光二極管，分別對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的正常、異常、火災(zāi)、緊急呼叫狀態(tài)。如果系統(tǒng)出現(xiàn) 硬件故障，能發(fā)出故障報(bào)警；如果只有一種信號(hào)參數(shù)出現(xiàn)異常 (如煙霧濃度過(guò)大或是溫度較高 )，能發(fā)出異常報(bào)警信號(hào)；如果煙霧和溫度同時(shí)出現(xiàn)異常，則說(shuō)明有火災(zāi)，發(fā)出火災(zāi)警報(bào)。 由于時(shí)間緊迫和個(gè)人能力有限，本文設(shè)計(jì)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)還存在許多需要完善和作進(jìn)一步研究的問(wèn)題，如： （ 1）火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)判斷的算法有待進(jìn)一步的研究改進(jìn)，應(yīng)用更先進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊識(shí)別等智能算法，降低系統(tǒng)的誤報(bào)率，提高靈敏度。 （ 2）本文使用的 DS18B20 在保證精確度的情況下可以并聯(lián)使用 8 個(gè)，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。 （ 3） DS18B20 的測(cè)溫范圍為 － 55℃ ～ +125℃ ，在溫度升高較快的現(xiàn)場(chǎng)不適用，若同時(shí)使用其他類(lèi)型的溫度傳感器如熱電偶溫度傳感器，其測(cè)溫范圍最高可達(dá) 2022 攝氏度。 （ 4）可以設(shè)置聯(lián)動(dòng)裝置，當(dāng)有險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)不僅能發(fā)出報(bào)警信號(hào)，而且能驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的滅火裝置進(jìn)行滅火，在火災(zāi)發(fā)生的早期及時(shí)控制險(xiǎn)情的蔓延。但這種情況下提高報(bào)警系統(tǒng)的精確度，降低誤報(bào)率是應(yīng)該考慮研究的主要難題。 35 （ 5）火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)，可以使用 GSM 模塊進(jìn)行信息的無(wú)線傳送，這樣能夠及時(shí)將險(xiǎn)情信息發(fā)送至消防指揮中心。 （ 6）用戶(hù)不能根據(jù)自己的需要設(shè)定火災(zāi)報(bào)警閾值，報(bào)警系統(tǒng)的靈活性不高，可以考 慮擴(kuò)展人機(jī)對(duì)話(huà)模塊，提高報(bào)警系統(tǒng)在多種場(chǎng)合下的適應(yīng)性。 展望 現(xiàn)在是網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代，在科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展中國(guó)，自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警的技術(shù)也是日新月異，但是總體看來(lái)，新型的制造工藝和數(shù)字化的技術(shù)，還有新型材料的應(yīng)用，增加了系統(tǒng)的能力并且使維護(hù)也變得很方便了，保證了系統(tǒng)的可靠性運(yùn)行，降低系統(tǒng)的誤操作和信息化、智能化方向發(fā)展。 （ l） 在很久以前的報(bào)警器的主要的思想是增強(qiáng)報(bào)警的靈敏度，是系統(tǒng)能很早的發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，還有一種是沒(méi)有發(fā)生明火的時(shí)候就能發(fā)現(xiàn)火災(zāi)。 （ 2）全新的火災(zāi)判定依據(jù)從以搜集時(shí)間信息為主作為報(bào)警依據(jù)，轉(zhuǎn)為以物 性信息與時(shí)間信息相結(jié)合作為報(bào)警依據(jù)。 （ 3）采用智能技術(shù)分析煙霧傳感器提供的數(shù)據(jù) 現(xiàn)在傳感器能提供的信息是混合型的時(shí)間信息，應(yīng)該處理好信息的處理，這樣能擬補(bǔ)信息來(lái)源的不足，盡最大努力提高報(bào)警系統(tǒng)的可靠性能以及其他功能系統(tǒng)的準(zhǔn)確控制。 （ 4）災(zāi)探測(cè)報(bào)警的網(wǎng)絡(luò)化 火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化指的是火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)中應(yīng)用到了計(jì)算機(jī)通信技術(shù)。使各個(gè)部分能進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。這樣就能設(shè)定火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的層次功能，自動(dòng)報(bào)警，遠(yuǎn)程控制，等其他功能。 在論文的結(jié)尾，筆者認(rèn)為及時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展再迅速，報(bào)警系統(tǒng)再先進(jìn)， 都智能從一定程度上限制險(xiǎn)情的發(fā)生，而不能徹底消除火患。若要從根本上減少火災(zāi)給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)的危害，最基本的還是提高警惕，從思想上重視起來(lái)，長(zhǎng)期牢固樹(shù)立防火減災(zāi)的意識(shí)。 36 致 謝 光陰荏苒，美好的大學(xué)時(shí)光即將畫(huà)上一個(gè)句號(hào)?；赝^(guò)去，仿佛昨日。孜孜不倦的老師，善良可愛(ài)的同學(xué)，美麗幽靜的校園，一直陪伴著我，見(jiàn)證了我的成長(zhǎng)。 第一次獨(dú)自離家求學(xué)，哭過(guò)、害怕過(guò)，正是因?yàn)橛羞h(yuǎn)方親人的鼓勵(lì)支持，身邊老師同學(xué)的關(guān)心幫助，我才能快速的適應(yīng)新的環(huán)境，順利的完成學(xué)業(yè)。 歷時(shí)半年之久的論文寫(xiě)作，終于結(jié)束了。從最初的選題、寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 ，到后來(lái)的初稿、定稿， 并不是一帆風(fēng)順的。在這期間，有很多人給我?guī)椭?，給我建議。 首先，我要感謝指導(dǎo)老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)。在我沒(méi)能及時(shí)跟老師聯(lián)系，討論論文問(wèn)題的時(shí)候，老師打電話(huà)提醒我，給我提出問(wèn)題，讓我及時(shí)改正。老師誨人不倦的精神，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，讓我無(wú)比欽佩。還要感謝大學(xué)期間遇到的其他老師，謝謝你們讓我在學(xué)到知識(shí)的同時(shí)，也學(xué)到了如何做人，你們的言傳身教將讓我一生受用。 其次，感謝我的同學(xué)們。感謝你們?cè)谖业膶?xiě)作過(guò)程中幫我查閱文獻(xiàn)資料，給我提出建議，幫我查閱錯(cuò)別字，還要感謝你們陪伴我度過(guò)了最美好的大學(xué)時(shí)光。 最 后，我還要感謝我的親人，謝謝你們?cè)谶h(yuǎn)方對(duì)我的關(guān)心、支持與鼓勵(lì)，讓背井離鄉(xiāng)的我依然感受到溫暖。 我始終相信，沒(méi)有比人更高的山峰，沒(méi)有比腳印更長(zhǎng)的旅程！雖然大學(xué)生活即將結(jié)束，但學(xué)習(xí)是永無(wú)止境的。我將繼續(xù)前行，去攀登知識(shí)的高峰，踏遍學(xué)問(wèn)的大道，生命不息，奮斗不止！ 37 參考文獻(xiàn) [1] 孫育才． MCS51 系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用．第 4 版，東南大學(xué)出版社， 2022． [2] 王慶． Protel 99 SEamp。DXP 電路設(shè)計(jì)教程．電子工業(yè)出版社， 2022． [3] 康華光．電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分．第 4 版，高等 教育出版社， 2022． [4] 劉軍．單片機(jī)原理與接口技術(shù)．華東理工大學(xué)出版社， 2022． [5] 賴(lài)壽宏．微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)．機(jī)械工業(yè)出版社， 2022． [6] 李中望 ． 一種智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 ． 安防科技， 2022． [7] 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