《安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)及應(yīng)用》課程設(shè)計煙霧檢測火災(zāi)自動報警

1、摘 要近年來全國火災(zāi)事故頻繁發(fā)生，造成人、財、物的巨大損失。以前，火災(zāi)的報警和控制都很落后，造成了巨大的損失。現(xiàn)在，用戶對火災(zāi)報警以至自動消防系統(tǒng)的要求越來越高,對火災(zāi)預(yù)防的意識也越來越強(qiáng)烈。因此，對火災(zāi)的報警系統(tǒng)是很重要的。在硬件設(shè)計方面，本論文選用mq-2型半導(dǎo)體可燃?xì)怏w敏感元件煙霧傳感器實現(xiàn)煙霧的檢測，ds18b20溫度傳感器實現(xiàn)溫度檢測，a/d轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，外加聲光報警電路。外圍設(shè)備，結(jié)合單片機(jī)ad89c52芯片控制電路，實現(xiàn)報警提示。軟件方面，設(shè)計了煙霧檢測以及溫度檢測的數(shù)據(jù)采集子程序，聲光報警模塊程序等。以at89c52單片機(jī)和mq-2型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器及

2、數(shù)字式溫度傳感器為核心設(shè)計的火災(zāi)報警器可實現(xiàn)聲光報障自診斷、報警限設(shè)置、延時報警及等功能。是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能 穩(wěn)定、使用方便、價格低廉、智能化的煙霧報警器，具有一定的實用價值。關(guān)鍵詞： 報警器 煙霧傳感器 溫度傳感器目 錄目 錄- 2 -第1章緒 論- 4 -1.1課題研究的目的和意義- 4 -1.2 設(shè)計要求- 5 -第2章火災(zāi)報警器系統(tǒng)總體設(shè)計- 6 -2.1 系統(tǒng)組成- 6 -2.2 系統(tǒng)控制方案設(shè)計- 6 -2.3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計- 7 -2.3.1 系統(tǒng)控制器的選擇- 7 -2.3.2 檢測元件的選擇- 7 -2.3.3 輸入通道方案選擇- 9 -2.3.4 外圍設(shè)備的選擇- 9

3、 -第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計- 12 -3.1 控制單元電路設(shè)計- 12 -3.2 信號檢測電路設(shè)計- 12 -3.2.1 煙霧報警器模塊- 12 -3.2.2 溫度報警器模塊- 13 -3.2.3 光報警模塊- 14 -3.2.4 聲報警模塊- 14 -第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計- 15 -4.1總體設(shè)計思想- 15 -4.1.1 系統(tǒng)工作原理- 15 -4.1.2 程序設(shè)計方法選擇- 16 -4.2 主程序設(shè)計- 17 -4.2.1 主程序設(shè)計- 17 -4.2.2主程序初始化- 17 -4.2.3 報警子程序設(shè)計及流程圖- 17 -第5章總 結(jié)- 19 -參 考 文 獻(xiàn)- 20 -第1章 緒 論1.1

4、 課題研究的目的和意義火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是由觸發(fā)裝置、火災(zāi)報警裝置、火災(zāi)警報裝置以及具有其它輔助功能裝置組成的，它具有能在火災(zāi)初期，將燃燒產(chǎn)生的煙霧、熱量、火焰等物理量，通過火災(zāi)傳感器器變成電信號，傳輸?shù)交馂?zāi)報警控制器，并同時顯示出火災(zāi)發(fā)生的部位、時間等，使人們能夠及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并及時采取有效措施，撲滅初期火災(zāi)，最大限度的減少因火災(zāi)造成的生命和財產(chǎn)的損失，是人們同火災(zāi)做斗爭的有力工具。有關(guān)資料統(tǒng)計表明：凡是安裝了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的場所，發(fā)生了火災(zāi)一般地說都能及早報警，不會釀成重大火災(zāi)?，F(xiàn)代生活節(jié)奏的加快，建筑物又趨向集中化，火災(zāi)報警系統(tǒng)就顯得格外重要。在現(xiàn)代城市家庭里，許多人因為不懂家庭安全常識

5、引起火災(zāi)事故，使好端端的幸福家庭轉(zhuǎn)眼間毀于一旦，有的導(dǎo)致家破人亡，而且一旦發(fā)生居民家庭火災(zāi)，處置不當(dāng)，搶救不及時，是造成人員傷亡的重要因素。此時如果有了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，能夠及時通知消防及居民，就有多余的時間來逃生以及能夠及時處理火災(zāi)。作為安防系統(tǒng)中樓宇智能化的重要組成部分，火災(zāi)報警系統(tǒng)是預(yù)防火災(zāi)的一項基礎(chǔ)實施。但火災(zāi)的發(fā)生卻又是不確定的因素，那么智能火災(zāi)報警系統(tǒng)在防止和減少火災(zāi)危害、保護(hù)人身和財產(chǎn)安全方面的重要作用就不斷顯現(xiàn)出來了。智能火災(zāi)自動報警控制系統(tǒng)具有如下特點：1.為全面有效地反映被監(jiān)視環(huán)境的各種細(xì)微變化，智能系統(tǒng)采用了設(shè)有專用芯片的模擬量傳感器，對溫度和灰塵等影響實施自動補(bǔ)償，對電

6、干擾及線路分布參數(shù)的影響進(jìn)行自動處理，從而為實現(xiàn)各種智能特性、解決無災(zāi)誤報和準(zhǔn)確報警奠定了技術(shù)基礎(chǔ)；2.系統(tǒng)采用主從式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，解決了對不同工程的適應(yīng)性，又提高了運(yùn)行的可靠性；3.利用全總線計算機(jī)通信技術(shù)，既完成了總線報警，又實現(xiàn)了總線聯(lián)動控制，徹底避免了控制輸出與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的長距離穿線布管，大大方便了系統(tǒng)布線設(shè)計和現(xiàn)場施工；4.系統(tǒng)采用大容量的控制矩陣和交叉查尋軟件包，以軟件編程代替了硬件組合，提高了消防聯(lián)動的靈活性和可修改性；5.具有豐富的自診斷功能，為系統(tǒng)維護(hù)及正常運(yùn)行提供了有利條件。在如今社會快速的發(fā)展中，智能火災(zāi)報警系統(tǒng)的應(yīng)用范圍不斷的擴(kuò)大，因為火災(zāi)對人類的危害性很大，所以智能報警

7、系統(tǒng)對消防機(jī)構(gòu)及時撲滅火災(zāi)、減少人員傷亡和財產(chǎn)損失具有十分重要的現(xiàn)實意義。1.2 設(shè)計要求技術(shù)指標(biāo)要求：1.當(dāng)室內(nèi)溫度高于50或煙霧濃度大于20%led時進(jìn)行報警(聲光報警)。 2.如果出現(xiàn)硬件故障(如傳感器遺落、內(nèi)部元器件損壞等)，能發(fā)出故障報警。 3.如果只有一種參數(shù)出現(xiàn)異常(如煙霧濃度過大或是溫度較高)，能發(fā)出異常報警信號，令值班人員到現(xiàn)場處理。 4.如果煙霧和溫度同時出現(xiàn)異常，則說明有火災(zāi)，發(fā)出火災(zāi)警報，并及時將火災(zāi)信息上報消防指揮中心。 工作電壓：220伏或110伏環(huán)境溫度：零下10度到零上45度靜態(tài)電流：小于15毫安檢測煙霧的濃度：0.05%檢測溫度范圍：0-100（0.5）完成方

8、案設(shè)計及論證、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計。第2章 火災(zāi)報警器系統(tǒng)總體設(shè)計2.1 系統(tǒng)組成一個完整的火災(zāi)報警器系統(tǒng)，必須包含以下幾個部分：系統(tǒng)控制模塊，火災(zāi)探測模塊，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊以及報警模塊。本設(shè)計以單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心，以傳感器作為其測溫裝置，來實現(xiàn)火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計。改設(shè)計可以對室內(nèi)外溫度進(jìn)行以及煙霧實時采集和檢測，當(dāng)所測溫度或者煙霧高于臨界溫度時自動報警。溫度信號或者煙霧濃度信號采集電路將溫度信號或者煙霧濃度信號以數(shù)字信號的形式送入單片機(jī)。單片機(jī)對該數(shù)字信號進(jìn)行濾波處理，并對處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，是否大于或等于某個預(yù)設(shè)值，即報警臨界溫度或者煙霧濃度。如果大于則啟動報警電路發(fā)出報警聲音，反之則為

9、正常狀態(tài)。2.2 系統(tǒng)控制方案設(shè)計火災(zāi)報警系統(tǒng)主要實現(xiàn)對火災(zāi)現(xiàn)場的測試工作，從而啟動火災(zāi)報警系統(tǒng)。其主要由煙霧傳感數(shù)據(jù)采集程序、溫度傳感數(shù)據(jù)采集程序、聲光報警程序等三個部分組成。其中，煙霧傳感數(shù)據(jù)采集程序完成對煙霧濃度的采集并進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；溫度采集程序顯示對現(xiàn)場的溫度進(jìn)行采集；報警程序設(shè)置報警的下限，當(dāng)外界指標(biāo)超出限制時，將進(jìn)行聲光報警。其系統(tǒng)控制方案的設(shè)計原理圖如下：圖2-1 智能火災(zāi)報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理框圖2.3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.3.1 系統(tǒng)控制器的選擇：對于系統(tǒng)控制器的選型，要求控制器的功能強(qiáng)大，可靠性高，性價比高，精度和響應(yīng)速度高。基于上述要求，本設(shè)計選用單片機(jī)作為其控制系統(tǒng)。單片機(jī)的

10、特點 ：（1）高集成度，體積小，高可靠性 單片機(jī)將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，集成度很高，體積自然也是最小的。芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計的，內(nèi)部布線很短，其抗工業(yè)噪音性能優(yōu)于一般通用的cpu。單片機(jī)程序指令，常數(shù)及表格等固化在rom中不易破壞，許多信號通道均在一個芯片內(nèi)，故可靠性高。 （2）控制功能強(qiáng) 為了滿足對對象的控制要求，單片機(jī)的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件:分支轉(zhuǎn)移能力，i/o口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門的控制功能。 （3）低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品 為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)，許多單片機(jī)內(nèi)的工作電壓僅為1.8v3.6v，而工作電流僅為數(shù)百微安。 （4）易擴(kuò)

11、展 片內(nèi)具有計算機(jī)正常運(yùn)行所必需的部件。芯片外部有許多供擴(kuò)展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 （5）優(yōu)異的性能價格比2.3.2 檢測元件的選擇：1根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求及控制結(jié)構(gòu)圖，需要檢測火災(zāi)現(xiàn)場的溫度。對于溫度傳感器的選型，要求傳感器的測溫精度高、響應(yīng)速度快、抗干擾力好、可靠性高。基于上述要求，本設(shè)計選用ds18b20傳感器最為系統(tǒng)采集溫度信號用的傳感器。 ds18b20單線數(shù)字溫度傳感器，即“一線器件”，其具有獨(dú)特的優(yōu)點： （1）采用單總線的接口方式與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與ds18b20的雙向通訊。單總線具有經(jīng)濟(jì)性好，抗干擾能

12、力強(qiáng)，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，使用方便等優(yōu)點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。（2）測量溫度范圍寬，測量精度高。ds18b20 的測量范圍為-55-125 ；在-10-85 范圍內(nèi)，精度為0.5 。 （3）在使用中不需要任何外圍元器件即可實現(xiàn)測溫。 （4）多點組網(wǎng)功能。多個ds18b20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點測溫。（5） 供電方式靈活。ds18b20可以通過內(nèi)部寄生電路從數(shù)據(jù)線上獲取電源。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)線上的時序滿足一定的要求時，可以不接外電源，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。 （6）測量參數(shù)可配置。ds18b20的測量分辨率可通過程序設(shè)定9-12

13、位。 （7）負(fù)壓特性。電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 （8）掉電保護(hù)功能。ds18b20內(nèi)部含有eeprom，在系統(tǒng)掉電以后，它仍可保存分辨率及報警溫度的設(shè)定值。 ds18b20 具有體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)、可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍，適合于構(gòu)建自己的經(jīng)濟(jì)的測溫系統(tǒng)，因此也就被設(shè)計者們所青睞。2根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求及控制結(jié)構(gòu)圖，需要檢測火災(zāi)現(xiàn)場的煙霧濃度。對于煙霧傳感器的選型，要求傳感器的基于靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點，而且價格低廉，使用壽命長。上述要求本設(shè)計選用mq-2型半導(dǎo)體可燃?xì)怏w敏感元件煙霧傳感器作為系統(tǒng)采集煙霧信號用的傳感器。mq

14、-2型半導(dǎo)體可燃?xì)怏w傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(sno2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。mq-2半導(dǎo)體可燃?xì)怏w傳感器對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。（1）在較寬的濃度范圍內(nèi)對可燃?xì)怏w有良好的靈敏度 （2）對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度較高 （3）長壽命、低成本 （4）簡單的驅(qū)動電路即可 （5）家庭用氣體泄漏報警器（6）工業(yè)用可燃?xì)怏w報警器（7）

15、便攜式氣體檢測器 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、煙霧等的探測。靈敏度調(diào)整：mq-2型氣敏元件對不同種類、不同濃度的氣體有不同的電阻值因此，在使用此類型氣敏元件時，靈敏度的調(diào)整是很重要的。2.3.3 輸入通道方案選擇根據(jù)設(shè)計方案，需將外界測得的溫度和煙霧等模擬量輸入轉(zhuǎn)化成數(shù)字量。本設(shè)計采用了a/d轉(zhuǎn)換器，可以將多路模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，因而省略了多路開關(guān)。a/d轉(zhuǎn)換器的種類很多，就位數(shù)來分，有8位，10位，12位，16位等。位數(shù)越高，其分辨率也越高，但價格也越貴。而就其結(jié)構(gòu)而言，有單一的a/d轉(zhuǎn)換器，有內(nèi)含多路開關(guān)的a/d轉(zhuǎn)換器。根據(jù)設(shè)計需要，確定轉(zhuǎn)

16、換器的位數(shù)為8位。2.3.4 外圍設(shè)備的選擇1.顯示器的選擇。根據(jù)本文的系統(tǒng)要求選擇led作為顯示裝置。led（light emitting diode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。led晶片的一端附著在一個支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是p型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是n型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時候，它們之間就形成一個“p-n結(jié)”。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向p區(qū)，在p區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是l

17、ed發(fā)光的原理。而光的波長決定光的顏色，是由形成p-n結(jié)材料決定的。它具有以下特點：1）體積小led基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以它非常小，非常輕。 2）耗電量低led耗電相當(dāng)?shù)?，直流?qū)動，超低功耗（單管0.03-0.06瓦），電光功率轉(zhuǎn)換接近100%。一般來說led的工作電壓是2-3.6v，工作電流是0.02-0.03a；這就是說，它消耗的電能不超過0.1w，比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。 3）使用壽命長有人稱led光源為長壽燈。它為固體冷光源，環(huán)氧樹脂封裝，燈體內(nèi)也沒有松動的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點，在恰當(dāng)?shù)碾娏骱碗妷合?，使用壽命可達(dá)6萬到10萬小時，比傳

18、統(tǒng)光源壽命長10倍以上。 4）高亮度、低熱量led使用冷發(fā)光技術(shù)，發(fā)熱量比普通照明燈具低很多。 5）環(huán)保led是由無毒的材料做成，同時led也可以回收再利用。光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，冷光源，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源 6）堅固耐用led被完全封裝在環(huán)氧樹脂里面，比燈泡和熒光燈管都堅固。燈體內(nèi)也沒有松動的部分，使得led不易損壞。7）多變幻led光源可利用紅、綠、藍(lán)三基色原理，在計算機(jī)技術(shù)控制下使三種顏色具有256級灰度并任意混合，可產(chǎn)生25625625616777216種顏色，形成不同光色的組合變化多端，實現(xiàn)豐富多彩的動態(tài)變化效果及各種圖像。 它的缺

19、點：當(dāng)前價格還太高，光通量低，當(dāng)前同等照度設(shè)計的led光源價格大約相當(dāng)于傳統(tǒng)光源的4倍。2.鍵盤的選擇可以做鍵盤的有：獨(dú)立式按鍵，矩陣式按鍵，獨(dú)立式鍵盤主要用于按鍵較少的場合，矩陣式鍵盤主要用于按鍵較多的場合，也稱行列式鍵盤。由于只需要一個鍵控制復(fù)位裝置，所以選擇獨(dú)立式鍵盤。3. 報警電路的設(shè)計報警電路是由一個三極管、一個74als08芯片和蜂鳴器組成。當(dāng)溫度值在設(shè)定的范圍時，單片機(jī)at89c52不發(fā)出動作命令，當(dāng)超出溫度設(shè)定值值，單片機(jī)發(fā)出動作命令，使三極管導(dǎo)通從而發(fā)出蜂鳴聲進(jìn)行報警來提醒操作人員實施相應(yīng)的補(bǔ)救措施。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 控制單元電路設(shè)計根據(jù)系統(tǒng)總體方案設(shè)計，本設(shè)計選用

20、at89c52單片機(jī)。at89s52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k在系統(tǒng)可編程flash 存儲器。使用atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80c51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位cpu和在系統(tǒng)可編程flash，使得at89c52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。3.2 信號檢測電路設(shè)計3.2.1 煙霧報警器模塊此模塊使用的是mq-2煙霧報警器，是半導(dǎo)體型可燃?xì)怏w敏感元件煙霧傳感器。傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(sno2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)

21、境中存在可燃?xì)怏w時，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。1.mq-2的使用規(guī)格：表3-1 標(biāo)準(zhǔn)工作條件符號參數(shù)名稱技術(shù)條件備注vc回路電壓15vac or dcvh加熱電壓5.0v0.2 vac or dcrl負(fù)載電阻可調(diào) rh加熱電阻313室溫ph加熱功耗900mw 表3-2 環(huán)境條件符號參數(shù)名稱技術(shù)條件備注tao使用溫度-10-50 tas儲存溫度-20-70rh相對濕度小于95%rho2氧氣濃度21%(標(biāo)準(zhǔn)條件)氧氣濃度會影響靈敏度特性最小值大于表3-3 靈敏度特性符號參數(shù)名稱技術(shù)參數(shù)備注rs敏感體表面電阻3

22、k-30k(1000ppm 異丁烷 )探測濃度范圍100ppm-10000ppm300ppm-5000ppm 丁烷5000ppm-20000ppm 甲烷300ppm-5000ppm 氫氣(3000/1000)異丁烷濃度斜率0.6標(biāo)準(zhǔn)工作條件溫度： 202 vc:5.0v0.1v相對濕度： 65%5% vh: 5.0v0.1v預(yù)熱時間不超過1小時3.2.2 溫度報警器模塊此模塊采用的是ds18b20數(shù)字溫度傳感器。1. ds18b20單線數(shù)字溫度計（1）適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.05.5v，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。 （2）獨(dú)特的單線接口方式，ds18b20在與微處理器連接時僅需要一

23、條口線即可實現(xiàn)微處理器與ds18b20的雙向通訊。 （3）ds18b20支持多點組網(wǎng)功能，多個ds18b20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。 （4）ds18b20在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。（5）溫度范圍-55+125，在-10+85時精度0.5。（6）可編程分辨率為912位，對應(yīng)的可分辨溫度為0.5、0.25、0.125和0.0625，可實現(xiàn)高精度測溫。（7）在9位分辨率時最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。（8）測量結(jié)果直接輸出數(shù)字信號，以“一線總線”串行傳

24、送給cpu，同時可傳送crc校驗碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯能力。（9）負(fù)壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。3.2.3 光報警模塊此類報警根據(jù)單片機(jī)所給電壓，確定led燈中的電流流向，以驅(qū)動燈發(fā)光。連接電路如圖3-1所示：圖中當(dāng)單片機(jī)為低電平時，小燈是亮的；高電平時，小燈滅。圖3-1 光報警圖3.2.4 聲報警模塊其電路連接圖如圖3-2所示：圖3-2 聲報警圖第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 總體設(shè)計思想硬件電路和軟件程序是組成一個系統(tǒng)不可缺少的兩部分，二者的正確與否將直接影響整個程序的可實現(xiàn)性。本次設(shè)計的軟件要實現(xiàn)的功能是：當(dāng)傳感器在有火災(zāi)信息時，采集信息，用單片機(jī)實現(xiàn)對火

25、災(zāi)信號處理，并在led和蜂鳴器上顯示結(jié)果。4.1.1 系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)軟件部分主要實現(xiàn)對溫度檢測以及煙霧濃度的檢查，對指標(biāo)超標(biāo)進(jìn)行聲光報警。主要包括溫度檢測程序、煙霧傳感數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計、聲光報警程序設(shè)計。圖4-1是系統(tǒng)軟件主程序流程圖。圖4-1 系統(tǒng)軟件主程序流程圖由上圖可以看出主程序執(zhí)行過程：首先對單片機(jī)的io口進(jìn)行初始化使led燈不亮，蜂鳴器停止蜂鳴。然后調(diào)用溫度測量函數(shù)控制ds18b20進(jìn)行溫度測量并獲取溫度值。然后緊接著調(diào)用煙霧濃度采集模塊程序采集環(huán)境煙霧濃度。在得到溫度值與煙霧濃度后進(jìn)入判斷程序，判斷溫度值與煙霧濃度是否有超標(biāo)的量。若其中有一項或兩項都超標(biāo)就進(jìn)行聲光報警。4.1.2

26、 程序設(shè)計方法選擇通常應(yīng)用程序設(shè)計的方法有：模塊化設(shè)計和結(jié)構(gòu)化設(shè)計。根據(jù)系統(tǒng)的工作過程，本設(shè)計采用模塊化設(shè)計方法，主要包括：主程序模塊、數(shù)據(jù)采集及處理子程序模塊、控制算法子程序模塊以及鍵盤顯示程序模塊。1.模塊化設(shè)計方法：（1）原理：模塊化程序設(shè)計方法的基本原則是：高聚合、低耦合及信息隱藏。高聚合是指一個模塊只能完成單一的功能，不能“身兼數(shù)職”，在描述功能時不能出現(xiàn)“和”、“與”等連詞。低耦合是指模塊之間參數(shù)傳遞盡量少，還不能通過全局變量來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。信息隱藏是指把不需要調(diào)用者知道的信息都包裝在模塊內(nèi)部隱藏起來。只有實現(xiàn)了高聚合、低耦合，才可能最大程度的實現(xiàn)信息隱藏，從而實現(xiàn)真正意義上的模塊

27、化程序設(shè)計。（2）特點：各模塊相對獨(dú)立，功能單一，結(jié)構(gòu)清晰，接口簡單；避免程序開發(fā)的重復(fù)勞力；易于維護(hù)和功能的擴(kuò)沖；程序設(shè)計的復(fù)雜性得到有效的控制。4.1.3 程序設(shè)計語言的選擇常用的匯編語言有：機(jī)器語言、匯編語言和高級語言。由于匯編語言適合編寫一些對速度和代碼長度要求高的程序和直接控制硬件的程序，所以本系統(tǒng)選擇匯編程序。匯編語言(assembly language)是面向機(jī)器的程序設(shè)計語言。在匯編語合中，用助記符(memoni)代替操作碼，用地址符號(symbol)或標(biāo)號(label)代替地址碼。這樣用符號代替機(jī)器語言的二進(jìn)制碼，就把機(jī)器語言變成了匯編語言。匯編語言直接同計算機(jī)的底層軟件甚至

28、硬件進(jìn)行交互，它具有如下一些優(yōu)點：1）能夠直接訪問與硬件相關(guān)的存儲器或i/o端口； 2）能夠不受編譯器的限制，對生成的二進(jìn)制代碼進(jìn)行完全的控制； 3）能夠?qū)﹃P(guān)鍵代碼進(jìn)行更準(zhǔn)確的控制，避免因線程共同訪問或者硬件設(shè)備共享引起的死鎖； 4）能夠根據(jù)特定的應(yīng)用對代碼做最佳的優(yōu)化，提高運(yùn)行速度； 5）能夠最大限度地發(fā)揮硬件的功能。4.2 主程序設(shè)計4.2.1 主程序設(shè)計 首先要給傳感器預(yù)熱三分鐘，因為mq-2型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器在不通電存放一段時間后，再次通電時，傳感器不能立即正常采集煙霧信息，需要一段時間預(yù)熱。程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。本論文的主程序設(shè)計先對傳感器預(yù)熱三分鐘，預(yù)熱同時，對傳感器加熱絲故障檢測，采用軟件方式檢測傳感器加熱絲或 電纜線是否斷線或者接觸不良。 at89c52單片機(jī)對傳感器檢測的煙霧濃度信號進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換、平均值法濾波、線性化處理后，將濃度值與報警限設(shè)定值相比較，判斷是否報警。同時送入數(shù)碼管顯示煙霧濃度值。主程序還包括狀態(tài)指示燈及按鍵功能設(shè)置，中斷子程序等，使報警器功能更加完善，給用戶帶來便利。4.2.2 主程序初始