基于多传感器的智能火灾报警系统设计 下载本文

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大部分市场。由于中国的建设正在飞速发展,市场大的惊人,难道这由中国发展带来的成果只能由外国企业来瓜分?可幸的是中国企业抓住了机遇,顶住了挑战,先是一批国家的科研院所,后是一批国营企业、民营企业,业内也吸引和凝聚一大批国内的技术和管理精英,花了好多年时间,通过几次产品更新换代,就使自己的产品紧紧跟上了国际水平,并且夺回了大部分国内市场,使得现在大多国外产品只有招架之功,这是典型的自力更生,走自己的路。当然目前而言,我们基本占据的是国内市场,对外还刚启动。中国企业正虎视眈眈,准备进军海外市场。消防报警产品是一个系列产品,包括火灾探测设备、信息传输设备、报警分析控制器、消防控制联动。是物理传感技术、自动控制、计算机技术、数据传输和管理、智能楼宇等技术的综合集成,属于高新技术。依托中国多年的基本建设的发展,这个行业也得到发展,具备了和国外知名企业抗衡的能力。在目前中国许多冠名以高新技术的行业中,中国企业大多做的是下游的制造和服务,分取极少一部分的利润,象消防报警产品那样又拥有自我知识产权,又拥有大量市场的行业其实是很少的。

在消防报警产品的技术含量上,国内产品和国外产品差距不是很大,许多指标已经超越,存在的问题是:类似于国外消防报警产品的大批量规模化的生产才刚起步,有待于积累经验和技术;也因此在产品一致性和长期稳定性上有一些差距;国内正在形成权重的大型企业和集团,这样可以带领国内的各家企业去冲击海外市场,并最终占领海外的消防报警市场。

1.3 本设计主要研究的内容

目的是研究一个由单片机控制的火灾自动报警系统,采用多种传感器,如温度传感器和烟雾传感器,对环境中的温度和烟雾浓度状况进行实时监测,能对周围环境的温度突然升高和烟雾浓度突然的提高进行报警。通过这个设计提高自己对单片机和传感器的使用能力,了解和掌握单片机、温度传感器和烟雾传感器的使用,巩固自己在大学学习的所有知识,增强自己的实际操作的能力。要求所设计的火灾自动报警系统能够对温度和烟雾进行实时监测,出现异常状况能够进行及时的报警,起到早期出现火灾并及时通报相关人员和及时扑灭火灾,来减少人员及财产的损失。

本火灾智能报警系统包括很多部分:触发电路、报警电路、显示电路、转换电路、数据处理和控制电路等。触发电路由温度传感器和烟雾传感器等组成。报警电路由报警装置蜂鸣器和光报装置LED灯。显示电路由数码管显示模块实现由温度传感器和烟雾传感器所传送过来的数据。采用单片机作为主控芯片来进行数据的处理和控制。

本设计包括软件和硬件两部分,软件部分包括主程序、温度和气体的浓度的采集、单片机处理和控制程序及数码管显示子程序;硬件包括单片机最小系统、触发电路、

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显示电路和报警电路。

第2章多传感器的智能火灾报警系统总体方案设计

2.1系统的基本方案

根据设计的要求系统硬件部分可分为单片机控制和处理部分、传感器部分、显示电路和报警电路。为实现各模块的功能,分别做了几种不同的方案设计并进行论证。

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2.2 主控芯片的选择

方案一:AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,主要特点如下:

1、4k Bytes Flash片内程序存储器;

2、128 bytes的随机存取数据存储器(RAM); 3、32个外部双向输入/输出(I/O)口; 4、5个中断优先级、2层中断嵌套中断; 5、6个中断源;

6、2个16位可编程定时器/计数器; 7、2个全双工串行通信口; 8、看门狗(WDT)电路; 9、片内振荡器和时钟电路; 10、与MCS-51兼容;

11、全静态工作:0Hz-33MHz; 12、三级程序存储器保密锁定; 13、可编程串行通道; 14、低功耗的闲置和掉电模式。

方案二:AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。使用ATMEL公司高密非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效地解决方案。AT89S52具有以下标准功能:8K字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,3个16位定时器/计数器,8个中断向量源,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作,可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止,主要特点如下:

1、8位字长CPU;

2、振荡器和时钟电路,全静态操作:0-33MHz; 3、8KB系统内可编程Flash存储器;

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4、4个I/O端口共32线; 5、3个16位定时/计数器; 6、全双工串行口通道; 7、ISP端口; 8、定时监视器; 9、双数据指针;

10、20多个特殊功能寄存器; 11、电源下降标志。

通过比较AT89S51和AT89S52本质上没有太大的区别,只不过AT89S52是AT89S51增强型,成本差不多,电源下降有明显的标志,所以选择AT89S52作为本设计的主控芯片。

2.3 传感器的选择

本设计主要使用两样传感器:温度传感器和烟雾传感器。

1、温度传感器选择DS18B20是最好的方案,它直接能把收集到的温度信号直接转化成单片机识别的数字信号,不需要增加外围电路,直接可以和单片机进行相连接。结构简单,使用起来方便,所以它是最好的选择。

2、烟雾传感器选择MQ-2烟雾传感器是最好的方案,它具有信号输出指示,双路信号的输出,对液化气,天然气,城市煤气有较好的灵敏度。具有长期的使用寿命和可靠的稳定度,快速的响应恢复特性,试用与家庭或工厂的气体泄漏监测装置。综合以上的优点所以选择MQ-2是最好的选择。

2.4A/D转换器芯片选择的论证

A/D转换器的作用是把模拟量转换成数字量,以便于计算机进行处理。随着超大规模集成电路技术的飞速发展,A/D转换的新设计思想和制造技术层出不穷。并为满足各种不同的检测及控制任务的需要,大量结构的不同、性能各异的A/D转换芯片应运而生。尽管A/D转换器的种类繁多,但目前广泛应用在单片机应用系统中的有以下几种类型:逐次比较型转换器、双积分型转换器、∑-△式转换器。

方案一:ADC0809转换器

ADC0809采用逐次比较的方法完成A/D转换,由单一的+5V电源供电。片内带有锁存功能的8路选1的模拟开关,由C、B、A的编码来决定所选的通道。ADC0809完成一次转换需100微秒左右,它可对0-5V的模拟信号进行转换,但是它在精度、速度和价格上都适中。

方案二:ADC0832转换器

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