【正文】 、無輻射、耗能少，并能夠直接與 CSMOS 電路匹配的顯示屏。因此顯示屏的選擇也是設計本系統(tǒng)至關重要的環(huán)節(jié)，下面是兩個可選方案的比較與論證。本設計最終選擇使用 MQ2 氣敏式煙霧傳感器。 MQ2 氣敏式煙霧傳感器可探測煙霧濃度與空氣中某些可燃氣體的成分，探測空氣中可燃氣體的含量，能有效地探測煤氣、液化石油氣、然氣、一氧化碳等多種可燃性氣體的微量泄漏。 NIS09C 離子式煙霧傳感器是通過相當于煙敏電阻的電離室引起的電壓變化來感知煙霧粒子的微電流變化裝置。 MQ2 煙氣敏式霧式煙霧傳感 器可用于家庭和工廠的氣體泄漏監(jiān)測裝置， 適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧的探測，是一種探測范圍廣泛，靈敏度高，相應速度快使用壽命長，穩(wěn)定性高的煙霧傳感 第 8 頁 共 49 頁 器。其工作原理為： P1 和 P2 是一相對的電極，在電極之間放有 a 放射源，由于它持續(xù)不斷地放射出 a射線， a 粒子以高速運動，撞擊空氣分子，從而使極扳問空氣分子電離為正離子和負離子 (電子 )，這樣電極之間原來不導電的空氣具自一定的導電性，使探頭電路導通，從而實現(xiàn)探測器感應煙霧的功能。 方案一： 選擇使用 NIS09C 離子式煙霧傳感器?，F(xiàn)在市面上使用的煙霧傳感器主要分為離子式煙霧傳感器和氣敏式煙霧傳感器。由此可見，傳感器的選擇是非常重要的，直接關系到智能火災報警系統(tǒng)能否工作。與 STC12C5A60S2 單片機相比， AT89S52單片機沒有內置 A/D 轉換電路，而本系統(tǒng)中需要將煙霧傳感器的模擬量轉化成數(shù)字量，若使用 AT89S52 單片機則要外接一個 A/D 轉換電路，這樣就增加了設計成本；并且，相比于 STC12C5A60S2 單片機來說， AT89S52 單片機的功耗要大，制作成本也多，價錢較貴，芯片里集成的模塊少，串口下載也沒有 STC12C5A60S2 單片機方便，所以本設計選擇了 STC12C5A60S2 單片機作 為智能火災報警系統(tǒng)的主控單元。內部集成 MAX810 專用復位電路 ,2 路PWM,8 路高速 10 位 A/D 轉換 (250K/S，即 25 萬次 /秒 )，針對電機控制，強干擾場合。 方案二： 使用 STC12C5A60S2 單片機。片上 第 7 頁 共 49 頁 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 AT89S52 是一個低功耗，高 性能 CMOS 8 位單片機，片內含 8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結構，芯片內集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash存儲單元。 2 系統(tǒng)主要模塊的選擇方案論證與比較 單片機的選擇 本設計是基于單片機的設計，即需要單片機作為整個系統(tǒng)的主控單元，但是單片機有很多類型，不同類型的單片機有各自的優(yōu)缺點，下面我們就來比較一下下面兩個方案，兩個類型的單片機，試看相對于本設計而言，哪款單片機更合適一些。這類探測方法一般采用被動式光輻射原理，用于火災發(fā)展過程中的火焰發(fā)展和明火燃燒階段。 熱 (溫度 )探測法熱探測法 是根據(jù)物質燃燒釋放出的熱量所引起的環(huán)境溫度升高或其變化率大小，通過熱敏元件與電子線路來探測火災。 光電探測法光電探測法 是根據(jù)火災所產生的煙霧顆粒對光線的阻擋或散射作用來實現(xiàn)感煙式火災探測的方法。這種離子電流變化與煙濃度有直接關系的電信號。分析普通可燃物的火災特點，以物質燃燒過程中發(fā)生的能量轉換盒物質轉換為基礎，可形成不同的火災探測方法。火災火焰具有閃爍的物理特性，這不僅表現(xiàn)在輻射強度以 330Hz 的頻率波動，而且也反映在火災形狀的波動上。火焰輻射包括能量輻射和輻射光譜，在可見光和紅外波段都有體現(xiàn)但是紅外波段尤其強烈，這是 C02共鳴的 C02 原子團發(fā)光光譜。在火災的初始階段，一方面有大量的煙霧產生，另一方面由于物質在燃燒過程中釋放出熱量，使得周圍環(huán)境的溫度上升，但 是由于普通可燃物質在此階段燃燒速度緩慢，周圍溫度的升高速度是比較緩慢的，在火災的發(fā)展階段，由于燃燒很猛烈，放熱的速度很快，室內溫度會繼續(xù)大幅度上升，并且持續(xù)高溫，最高溫度可達11000C 左右。粒子數(shù)濃度是以單位體積中所含有煙霧粒子的數(shù)量來表征煙霧濃度，其單位為 m；質量濃度是用單位體積內煙霧的質量，其單位為 g/mm；減光率是利用光束穿過煙霧時光強度產生衰減量的百分數(shù)來表示煙霧的濃度。煙霧的濃度是火災報警需要探測的煙霧特性之一，它直接反映了煙量的大小 、能見度降低的情況和煙霧的危害程度。陰燃時生成的煙霧基本上是材料熱分解的發(fā)分子，它進入空氣后可凝聚成較重的高分子組分，形成一種薄霧，在靜止的空氣中，顆粒的平均直徑約為 1lam?；馂臒熿F的產生依賴于可燃物的種類及其性質、燃燒條件以及產生煙霧的燃燒狀況，即明火燃燒、熱解或陰燃，從而影響著煙霧顆粒的生成速率、成分及尺度等特性。在通常情況 第 5 頁 共 49 頁 下煙霧顆粒的出現(xiàn)都會比火焰或者是高溫要早，所以煙霧是火災早期最為重要的參量之一。 智能火災報警系統(tǒng)能對火災進行實時監(jiān)測和準確報警，有著防止和減少火災危害、保護人身安全和財產安全的重要意義，有著很大的經濟效益和社會效益。 智能火災報警系統(tǒng)能迅速監(jiān)測火情，可發(fā)現(xiàn)人們不易發(fā)覺的火災早期特征，可將火災帶來的生命財產損失降到最低限度。殘酷的現(xiàn)實讓人們逐漸認識到監(jiān)控預警和消防工作的重要性，良好的監(jiān)控系統(tǒng)和及時 的報警機制可以大大降低人員的傷亡，為社會減少不必要的損失。一旦發(fā)生火災，將對人的生命和財產造成極大的危害。進入 90 年代，特別是 1993 年以來，火 災造成的直接財產損失上升到年均十幾億元，年均死亡 2020 多人。相比較而言，亞洲地區(qū)發(fā)生火災次數(shù)較少，但死亡人數(shù)較多，這與亞洲經濟發(fā)展程度不高、消防設施不完善等因素有關。據(jù)聯(lián)合國“世界火災統(tǒng)計中心 (WFSC)2020 統(tǒng)計資料”，全球每年大約發(fā)生火災 600 萬至 700 萬次，全球每年死于火災的人數(shù)約為 65000 至 75000 人。軟件部分由上位機與下位機組成，上位機能夠讓我們在 PC 機上監(jiān)控智能火災報警系統(tǒng)的工作情況，方便遠距離監(jiān)控火情，下位機能夠讓整個系統(tǒng)實現(xiàn)顯示溫度、顯示煙霧濃度等級、進行聲光報警、存儲數(shù)據(jù)、顯示時間、進入菜單等功能。 智能火災報警系統(tǒng)的組成結構 整個智能火災報警體統(tǒng)由硬件部分與軟件部分組成，圖 是整個智能火災報警系統(tǒng)的結構組成。這樣很大程度上方便了智能火災報警系統(tǒng)的轉移，與系統(tǒng)突然斷電后的繼續(xù)使用。使用者要根據(jù)使用環(huán)境的實際情況，手動設置系統(tǒng)需報警的溫度的上下限與可觸發(fā)聲光報警的煙霧濃度等級，若設置好相應參數(shù)的上下限后，系統(tǒng)斷電（雖然這樣的情況發(fā)生的概率很低，但是不能完全排除發(fā)生的可能），則已設置好的參數(shù)值丟失，系統(tǒng)再次通電時， OLED 顯示屏上會顯示系統(tǒng)默認的溫度上下限與觸發(fā)聲光報警的煙霧濃度等級。 圖 系統(tǒng)設計框圖 PC 上位機 煙霧傳感器 溫度傳感器 A/D 轉換器 電平轉換器 STC12C5A60S2 單 片 機 主 控 單 元 OLED 顯示 電路 聲光報警電路 按鍵電路 第 3 頁 共 49 頁 增加功能 本系統(tǒng)主要是針對各類工作生活場合設計的更方便靈活的火災報警系統(tǒng)，在該設計原有的基本要求上，附加了存儲功能與時鐘功能，完善了該設計原來的一些不足之處，使該設計更加的智能化，更方便使用。 基本設計的實施方案 當今的火災報警方式與報警設備多種多樣，本設計以高可靠性與低功耗性為設計出發(fā)點，使用了此方案：以單片機作為該智能火災報警系統(tǒng)的主控單元，具體實現(xiàn)過程如圖 所示。而本設計的智能火災報警系統(tǒng)的優(yōu)勢在于其本身的高靈敏度的火災探測器（ DS18B20溫度傳感器與 MQ2煙霧傳感器）能夠迅速探測火情，減少其誤報率，使用節(jié)能清晰的 OLED發(fā)光二極管顯示屏與聲光報警相結合的報警方式，是人們能夠更迅速更方便直觀的了解火情，控制火情，做到 防患于未然?；馂膱缶到y(tǒng)的可靠性一直是困擾人們的重大問題，誤報造成人們對火災報警系統(tǒng)火災報警的麻痹；漏報將失去火災報警系統(tǒng)應有的作用，使火災不能在未造成較大災害前及時撲滅。 智能火災報警系統(tǒng)作為早期探測火災、將火災遏制在萌芽狀態(tài)的重要設備，是實現(xiàn)防消結合，預防為主的消防策略的重要手段。傳統(tǒng)意義上的“火災自動報警系統(tǒng)”會因為人為因素而導致漏報、誤報，從而延誤滅火時機，造成火勢蔓延，帶來很大損失。 智能火災報警系統(tǒng)是將溫度傳感器與煙霧傳感器作為火災的探測器，能夠在火災初期，將燃燒產生的火災特征信號如煙霧、有毒氣體、溫度等物理量，通過火災探測器轉變成電信號，傳輸?shù)街悄芑馂膱缶到y(tǒng)的單片機主控單元，然后系統(tǒng)進行聲光報警，并在 OLED顯示屏上顯示火情，使人們能夠及時發(fā)現(xiàn)火災，撲 滅初期火災，最大限度地減少因火災造成的生命和財產的損失。高質量的生活要求，使得 人們開發(fā)了許多電力、燃氣設備設施，沒有電與燃料的生活是人類目前無法想象也完全不能適應的生活。隨著人們生活水平的提高。自古以來，人類從來就沒有疏忽對于各種危險的防范，火災這樣一種可以給人類、給環(huán)境帶來重大危害的災害自然也沒有被忽視過，從最初期的用人來巡夜的方式給火災預警，到后來的非認為火災預警，人們防火的方式逐漸進步。人們一直以來都在尋找各種有效的方法去發(fā)現(xiàn)和撲滅火災，以求最大限度的減少火災所造成的損失。 Smart。s normal work. Software part, adopt C51 high level language program design, and implements the serial munication with the upper machine control function, make the system has excellent controllability and flexibility. Key words： Single chip microputer。 關鍵字： 單片機； STC12C5A60S2；智能；火災報警 第 2 頁 共 2 頁 Abstract with the development of the society, the expansion of city construction, the use of electronic products and all kinds of gas in people39。系統(tǒng)以單片機STC12C5A60S2 為控制核心，采用 DS18B20 溫度傳感器與 MQ2 煙霧傳感器進行數(shù)據(jù)采集，利用 OLED 有機發(fā)光二極管顯示屏進行相關數(shù)據(jù)顯示，并且在使用的市 電斷電時還可采用備用電源供電，保障智能火災系統(tǒng)的正常工作。 整個系統(tǒng)設計分為硬件和軟件兩部分。 本設計課題是基于單片機的智能火災報警系統(tǒng)，設計一個火災報警系統(tǒng)，實現(xiàn)遇到火情時能夠及時進行聲光報警，還可以根據(jù)所應用的環(huán)境手動設置火災報警系統(tǒng)的報警條件，即可手動設置火災報警系統(tǒng)的報警溫度的上下限，與可觸發(fā)聲光報警的煙 霧濃度等級，并可在顯示屏上顯示當前溫度示數(shù)與當前煙霧濃度等級。 編號： 畢業(yè)設計說明書 題 目： 基于單片機的智能 火災報警系統(tǒng)設計 院 （系）： 信息與通信學院 專 業(yè)： 電子信息工程 學生姓名： 學 號： 指導教師： 職 稱： 工程師 題目類型： ?理論研究 ?實驗研究 ?工程 設計 ?工程技術研究 ?軟件開發(fā) 2020 年 6 月 5 日 第 1 頁 共 2 頁 摘 要 隨著社會的發(fā)展，城市建設的擴大化，電子產品以及各類燃氣在人們生活中的使用也越來越廣泛，由此引起的火災也愈加泛濫，使我們的生活環(huán)境到處潛伏著火災隱患。智能火災報警系統(tǒng) 可 增強了我們在生活中的安全感， 應用于多種場合。本文詳細介紹了該設計的方案選擇以及實用性的完善等問題