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基于单片机的火灾报警器设计与实现

内容摘要

随着经济与技术的迅速发展，火灾成为当今世界各国人民所面临的一个共同的灾难性问题。因此，了解并掌握火灾报警系统的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。本设计以传感器和单片机作为烟雾报警器设计的核心器件，配合其它器件即可实现声光报警、自动排烟换气和消防灭火等功能。设计中选用AT89C51作为单片机，传感器选用NIS-09C型可燃气体敏感元件烟雾传感器和MAX6675温度传感器实现烟雾温度的检测。本次设计主要包括信号采集电路、模数转换电路、单片机控制电路、显示电路、声光报警电路等组成，设计合理、简单易懂、价格低廉，具有一定的实用价值。

关键词：单片机；火灾报警；系统设计

目录

TOC\o1-3\h\z\u内容摘要 1

1绪论 4

1.1课题的背景及意义 4

1.2国内外发展现状 4

1.2.1国外火灾报警器发展现状 4

1.2.2我国火灾报警器发展现状 4

1.3本文的主要内容 5

2系统整体方案设计 6

2.1设计要求 6

2.2方案设计 7

2.2.1课题实现功能设计 7

2.2.2系统总体设计 8

3硬件系统设计 9

3.1系统芯片介绍 9

3.1.1单片机选型 9

3.1.2AD转换芯片选型 9

3.1.3温度传感器选型 9

3.1.4烟雾传感器选型 11

3.2硬件电路设计 11

3.2.1单片机电路设计 11

3.2.2扩展电路和输入/输出通道 12

3.2.3控制面板设计 15

4软件程序设计 16

4.1系统控制流程图 16

4.2控制程序的设计 17

4.2.1数据采集及火灾报警中断流程 17

4.2.2火灾报警控制器时钟程序设计 19

5结论 19

参考文献 20

1绪论

1.1课题的背景及意义

随着微电子技术、网络通讯技术和计算机软件技术的不断发展和完善，以及在消防产品中的大量应用，火灾报警系统的集成化、智能化和网络化的程度不断提高，系统的结构和形式越来越灵活。微型计算机强大的运算能力和出众逻辑功能，在改善和提高系统的准确性和可靠性方面做出了巨大贡献，同时，人工智能和一些智能算法的不断发展使得火灾数据信息的分析和处理更加智能化，提高了报警的准确度，并且使得现代火灾报警系统具有了更高的实时性、稳定性和可靠性[2]。

1.2国内外发展现状

1.2.1国外火灾报警器发展现状

国外对于无线火灾报警系统的研究始于一个半世纪之前。起步较早，技术相对成熟。国外一些比较发达的国家，具有火灾预防、报警、扑救和善后处理等比较完善的消防体系。政府也给予巨大的支持，每年拨出大量资金用于消防设备更新和人员培训以及消防设施的维护等。德国、日本和美国等国家将用户终端的传感器或者用户终端的信号采集器和计算机相连，以便于对火灾自动报警设备进行实时监控以及故障监测。国外的无线火灾报警系统一般采用专用网络实现，主要侧重于专业的火灾报警场合。品牌很多，且每一品牌的产品都具有独立的支持系统，兼容性比较差，使用前需要进行专门的培训，不利于推广。因为是专用网络，要向电信部门申请专属的通信频段，常用于军用，如GE的MDSMONITOR系统，还要配合专用的无线设备才能使用。价格很高，不适合普通家庭安装。

1.2.2我国火灾报警器发展现状

如今，几乎所有的布线连接的电器装置都可以改由电来控制，因而可以广泛地应用于各类建筑物及场所[7]。

2007年5月中南大学刘静以STC89LE_516AD单片机为主控芯片，探测传感器采用MC14468离子感烟火灾探测器，传输模块采用基于ZigBee技术的CC2500芯片模块设计了火灾报警信息传输系统。该系统工作稳定，成本低。但是也存在着信息传输安全及通信能力较弱等缺点[8]。

。

2011东北石油大学电子科学院刘祥楼、徐斌等人采用STM32F103V8处理器为主控单元，温度传感器选择DS18B20数字温度传感器，通信模块选择nRF24L01芯片，设计研发了一种基于通信的火灾智能化自动报警系统[9]。该系统实现了烟雾及温度探测和收发等功能，并依据分布式控制思想，实现了单主机对应多路检测终端的一对多通信系统。

2013年青岛农业大学机电工程学院李新成采用发射器nRF401，温度传感器Pt100和烟雾检测芯片14468，主控芯片采用AT89S52单片机，设计了公寓火灾自动检测报警系统，该系统具有传输报警信号、显示和报警功能[10]。

2013年6月中北大学靳晓