单片机驱动的火灾预警与报警系统设计

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火灾报警系统作为现代消防安全的重要组成部分,随着科技的进步,基于单片机的设计方案日益受到关注。本篇文档详细探讨了基于STC89C525单片机的火灾报警系统的整体设计,旨在提升火灾预警和处理能力,保障人民生命财产安全。 首先,系统整体方案选择注重实用性与高效性。文章从系统方案的角度出发,讨论了系统的选择和设计策略。系统设计包括系统概述,明确指出其目标是实时监测环境中的烟雾和温度变化,以便尽早发现潜在火源。系统框图展示了各个组件之间的连接与交互,如烟雾检测模块、温度传感器模块、显示模块和报警模块。 硬件设计部分是关键,主要包括以下几个部分: 1. **单片机STC89C525**:作为核心控制单元,负责接收传感器数据并进行处理。文档介绍了其基本功能和最小系统电路,确保了系统的稳定运行。 2. **显示电路**:采用1602液晶显示模块,用于实时显示环境参数和报警状态,便于用户观察。 3. **烟雾检测模块**:选择合适的烟雾传感器,如烟雾浓度传感器,以检测环境中是否存在烟雾。 4. **温度传感器模块**:DS18B20是一种数字式温度传感器,能精确测量环境温度,作为火灾风险评估的重要指标。 5. **按键输入模块**:允许用户手动干预或设置系统参数,增加系统的灵活性。 6. **报警模块**:包括蜂鸣器用于声音报警,以及发光二极管用于视觉警示,当检测到火灾风险时发出明确信号。 软件设计方面,文档详细阐述了程序流程图设计,包括总体程序流程图,以及针对液晶显示、模数转换和温度传感器的数据处理流程。这些设计旨在确保系统的实时性和准确性。 总结部分强调了设计目的,即通过智能化手段减少火灾风险,提供及时有效的预警。通过集成单片机控制和多种传感器,该系统能够在火灾隐患初期就能启动预警,最大限度地保护人员安全。 本文的研究成果不仅有助于提升火灾预防能力,也为其他领域的安防系统设计提供了有价值的经验。通过结合先进的硬件和软件技术,单片机在火灾报警系统中的应用有望进一步推动消防领域的智能化发展。
2023-02-27 上传
目 录 1 绪论 1 1.1 课题研究的背景和意义 1 1.2 国内外的研究现状 2 1.3 本文内容的结构安排 3 2 火灾报警系统整体方案设计 5 2.1火灾产生原理及过程 5 2.2系统总体方案设计 6 2.2.1 系统硬件总体构架 6 2.2.2 系统软件总体构架 7 2.3系统主要器件的选择 8 2.3.1 火灾探测器的选择 8 2.3.2 单片机及A/D转换芯片的选择 12 3 火灾自动报警系统硬件设计 14 3.1 前段信号调理电路 14 3.2 复位电路与晶振电路 16 3.2.1晶振电路 16 3.2.2 复位电路 16 3.4 数据采集电路 18 4 火灾报警系统程序设计 21 4.1软件开发环境 21 4.2火灾报警系统程序设计 21 4.2.1数据采集程序 22 4.2.2火灾判断与报警程序 24 5 总结 26 5.1 总结 26 5.2 展望 26 附录1 系统程序 28 附录2 系统原理图 31 参考文献 32 致谢 34 1 绪论 1.1 课题研究的背景和意义 在各种灾害中,火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。 火灾是世界上发生频率较高的一种灾害,几乎每天都有火灾发生。据联合国"世界火灾统 计中心(WFSC)2000统计资料",全球每年大约发生火灾600万至700万次,全球每年死于火 灾的人数约为65000至75000人。其中,欧美地区发生的火灾较多,死亡人数却相对较少 ,这与欧美发达国家的生活水平以及消防技术和设施有关;相比较而言,亚洲地区发生火 灾次数较少,但死亡人数较多,这与亚洲经济发展程度不高、消防设施不完善等因素有 关。据统计,我国70年代火灾年平均损失不到2.5亿元,80年代火灾年平均损失接近3.2 亿元。进入90年代,特别是1993年以来,火灾造成的直接财产损失上升到年均十几亿元 ,年均死亡2000多人。随着经济和城市建设的快速发展,城市高层、地下以及大型综合 性建筑日益增多,火灾隐患也大大增加,火灾发生的数量及其造成的损失呈逐年上升趋 势。一旦发生火灾,将对人的生命和财产造成极大的危害[1]。 严峻的事实证明,随着社会和经济的发展,社会财富日益增加,火灾给人类、社会和 自然造成的危害范围不断扩大,它不仅毁坏物质财产,造成社会秩序的混乱,还直接危 胁生命安全,给人们的心灵造成极大的伤害。残酷的现实让人们逐渐认识到监控预警和 消防工作的重要性,良好的监控系统和及时的报警机制可以大大降低人员的伤亡,为社 会减少不必要的损失[2]。火灾自动报警系统(FAS)就是为了满足这一需求而研制出的, 并且其自身的技术水平也在随着人们需求的不断地提高,在功能、结构、形式等方面不 断地完善。 火灾自动报警系统能迅速监测火情,可发现人们不易发觉的火灾早期特征,可将火灾 带来的生命财产损失降到最低限度。火灾发生的早期,会使得燃烧物质分解,析出大量 的有毒气体CO,人们可能在毫无察觉火情的情况下就发生了CO中毒,从而无力逃生,火 灾自动报警系统可监测到CO浓度的变化,为人们提供CO浓度超标报警信息,通知人们及 时疏散[3]。火灾自动报警系统可作为城市消防系统的单元,通过城市消防专用网与城市 消防报警中心联网,及时将报警信息传递到消防报警中心,城市消防报警中心会自动查 找到火灾发生的位置,并为消防队员制定消防路线图,以便消防队员可以迅速抵达火灾 地点[4]。火灾自动报警系统能对火灾进行实时监测和准确报警,有着防止和减少火灾危 害、保护人身安全和财产安全的重要意义,有着很大的经济效益和社会效益。 1.2 国内外的研究现状 根据现代战争的突发性、立体性和区域不确定性,使攻防界线模糊,作战方向多变,战 火灾自动报警系统已有百余年的发展历史,19世纪40年代美国诞生的火灾报警装置标志 着火灾自动报警系统首次进入人们的视野[5]。1890年在英国,感温式火灾探测器研制成 功并应用于火灾探测系统,标志着火灾自动报警系统的发展走上正轨[6]。此后,随着世 界科技取得了突飞猛进的进步和各种新兴技术的出现和发展,火灾监测技术也相应迅速 发展,各种类型的火灾探测器相继问世,并日臻完善,火灾自动报警系统也在此基础上 逐渐地蓬勃发展起来,其发展过程可以分为以下几个阶段: 第一阶段,从19世纪40年代至20世纪40年代,火灾报警系统处于发展的初级阶段,采 用的探测器主要是感温式的探测器,它通过采集温度信号,然后判定是否超出设定的阂 值,从而判断是否有火灾发生。这一阶段,火灾报警系统简单,仅靠单一的温度参量进 行火灾判断。但是它易受环境中其他干扰源的影响,灵敏度低,响应速度慢,无法判断 阴燃火灾,也无法满足智能化火灾报警系统的要求。 第二阶段,20世纪40年代末,瑞士物理学家 Emst Meili研究的离子感烟探