1、課程設計報告單 位： 自動化學院 學生姓名： 唐瑞卿 專 業： 測控技術與儀器 班 級： 0820601 學 號： 06210120 指導老師： 胡向東老師 設計時間： 2009 年 12月重慶郵電大學自動化學院制2號題 胡向東老師一、題目：火災探測報警系統的設計二、指導教師：胡向東三、設計目標及技術要求要求設計一個能夠對火災的發生完成探測并能進行聲音或燈光信號報警的簡易檢測控制系統。基于光電、溫度或煙霧傳感器等對火災信號進行檢測，通過測量電路驅動后端的聲音或燈光報警裝置能夠有效報警提示即可。四、給定仿真或實驗條件 由學生根據設計方案進行硬件的選型或軟件的設計，完成系統的開發與測試。五、具體設

2、計過程要求1 確定總體方案：根據系統的功能要求完成任務系統信號檢測、處理與輸出報警等部分的總體方案設計，可以考慮只有硬件電路的方案和軟、硬件結合的方案，任選其一均可。2 選擇軟、硬件設計：根據所設計的系統方案，根據不同的信號采集原理，選擇適宜的硬件配置。3 其他：注意系統方案的合理性和系統實現成本問題，盡量追求高性價比，或者高性能，或者低成本等不同應用需求。六、仿真、實驗結果分析要求等 基于仿真或實驗結果，完成對系統的綜合評價。七、設計的心得體會要求 同一小組的學生，每人應提交一份設計報告，心得體會部分應反映不同學生在本次課程設計中的不同體會，包括取得的成績和不足。附主要參考書目1、 胡向東，

3、彭向華，李學勤等編著，傳感器與檢測技術學習指導，機械工業出版社，20092、 胡向東，劉京誠，余成波等編著，傳感器與檢測技術，機械工業出版社，20093、 梁森等編，自動檢測技術及應用，機械工業出版社， 2006 4、 林德杰主編，電氣測試技術（第3版），機械工業出版社，2008火災探測報警系統摘要：本火災自動探測報警控制器將煙傳感器及溫度傳感器接入單片機，經微機運算和邏輯判斷，經聲光報警集成電路來進行火災報警，異常(煙感，溫感其中之一動作)報警，實現消防一體化。關鍵詞：煙傳感器；溫度傳感器；單片機；火災報警；消防一體1. 引言火災作為危害人類生存的大敵，越來越受到人們的重視。隨著高層建筑的不

4、斷增多，火災隱患增加。一旦發生火災，將對人的生命財產造成極大的危害，于是人們開始尋求一種早期發現火災的方法，以便控制和撲滅火災，減少損失，保障生命安全。火災自動報警系統就是為了滿足這一需求而研制出來的，并越來越被人們所接受。其自身也隨著人們需求的不斷提高，在功能、結構、形式等方面不斷地完善。2. 系統框圖及系統功能介紹2.1系統框圖本系統主要由檢測系統子系統、中央控制器、報警子系統系統和滅火子系統系統四部分組成，如圖1所示。圖一 系統框圖2.2 系統功能介紹檢測子系統主要傳感器組成。為了提高系統可靠性，減少誤報和漏報，本系統采用了感煙和感溫兩種傳感器，能同時根據情況發出火災信號。報警子系統主要

5、采用喇叭式和燈閃爍式兩種方案，本系統采用喇叭報警，便于長距離的火災信號傳遞，以便于人們的疏散和系統自動的控制。滅火子系統主要采用單片機控制繼電器，而繼電器控制水閥的開關和需要滅火的區域。3. 火災報警系統器件的選擇和安裝3.1 兩種傳感器的基本介紹感煙傳感器：在此系統里面煙感傳感器主要用到一氧化碳傳感器，因為在燃燒的環境中，這種在空氣中的含量會顯著增高，這種傳感器是一個特殊材料作成的一個電阻絲，平時通過電流加熱電阻絲，遇到某些氣體的時候，電阻絲會因為這些氣體溫度降低或升高，這些變化會被傳感器中的熱敏電阻檢測出來，從而產生報警信號，經過處理放大，變成模擬電壓或者數字量，控制后面具體的報警裝置。感

6、溫傳感器：溫度傳感器按傳感器于被測介質的接觸方式可分為2大類:一類是接觸式溫度傳感器，一類是非接觸式溫度傳感器，接觸式溫度傳感器的測溫元件與被測對象要有良好的熱接觸，通過熱傳導及對流原理達到熱平衡，這時的示值即為被測對象的溫度。這種測溫方法精度比較高，并在一定程度上還可測量物體內部的溫度分布，但對于運動的、熱容量比較小的、或對感溫元件有腐蝕作用的對象，這種方法將會產生很大的誤差。非接觸測溫的測溫元件與被測對象互不接觸。目前最常用的是輻射熱交換原理。此種測溫方法的主要特點是可測量運動狀態的小目標及熱容量小或變化迅速的對象，也可測溫度場的溫度分布，但受環境的影響比較大。3.2火災探測器的選擇火災探

7、測器的選擇應符合下列要求：(1) 對火災初期有陰燃階段，產生大量的煙和少量的熱，很少或沒有火焰輻射的，選用感煙探頭；(2) 對火災發展迅速，產生大量熱、煙和火焰輻射的，選用感煙探頭、感溫探頭、火焰探頭或它們的組合；(3) 對火災發展迅速，有強烈的火焰輻射和少量煙、熱的，選用火焰探頭；(4) 對情況復雜或火災形成特點不可預料的，可進行模擬實驗，根據實驗選用適宜的探頭。(5) 在不同高度的房間設置火災探測器時可參照表3.1的規定。表3.1 點型感煙、感溫火災探測器的實用高度房間高度(m)感煙探測器感 溫 探 測 器一 級二 級三 級12<h20不適合不適合不適合不適合8<h12適 合不

8、適合不適合不適合6<h8適 合適 合不適合不適合4<h6適 合適 合適 合不適合h4適 合適 合適 合適 合3.3 火災探測器的設置(1) 探測區域內每個房間至少應布置一只火災探測器。(2) 感煙探測器、感溫探測器的保護面積和保護半徑應該滿足表3.2的規定。表3.2 感煙、感溫探測器的保護面積和保護半徑火災探測器的種 類地面面積S（m2）房間高度h(m)一只探測器的保護面積A和保護半徑R房 間 坡 度 15°15°3°30°A（m2）R(m) A(m2) R(m) A(m2) R(m) 感煙探測器S80h12806.7807.2808.0S8

9、06h12806.71008.01209.9h6605.8807.21009.0感溫探測器S30h8304.4304.9305.5S30h8203.6304.9406.3(3) 一個探測區域內所需設置的探測器數量，應由下式計算： (2.1)式中：N一個探測區域所需設置的探測器數量(只)，N1(取整數)；S一個探測區域的面積(m2);A一個探測器的保護面積；K修正系數，重點保護建筑K取0.70.9，普通保護建筑K取1.0。(4) 在寬度小于3m以內的走廊頂棚上設置探測器時宜居中布置。感溫探測器的安裝間距L不應超過10m，感煙探測器的安裝間距L不應超過15m，探測器至端墻的距離不應大于探測器間距的

10、1/2。(5) 探測器至墻壁、梁的水平距離不應小于0.5m，并且探測器的周圍0.5m內不應有遮擋物。(6) 房間被書架、隔斷、設備等分隔且至頂棚或梁的距離小于房間凈高5時，則每個被格開的部分至少安裝一只探測器。(7) 探測器宜水平安裝，如必須傾斜安裝時，傾斜角不應大于45度，當屋頂坡度大于45 度時，應加木臺或類似方法安裝探測器。本報警系統測量的環境限制在一個單間的面積，每個房間面積約為30平米，總共三間，因此根據上述的要求和計算可以得出一個房間僅需要一個傳感器，為了增加測量的精確度，我們選擇每個房間安裝兩個傳感器，總共是六個傳感器。3.4 單片機的選擇根據輸入和輸出接口個數以及根據本人熟悉的

11、芯片選擇AT89S51單片機作為主要的芯片設計電路。此單片機的說明見說明書。3.5 報警器件的選擇報警器件主要有報警喇叭和LED燈。報警喇叭發出的聲音可以遠距離傳輸報警信息，而LED燈在小范圍內可以實現快速報警。考慮到整個設計空間是在一套住房以內，因此使用報警喇叭報警電路。3.6 繼電器的選擇和控制繼電器是控制水閥的主要器件，通過它實現滅火的區域和滅火的速度。使用三極管與單片機的輸出連接，在有火災信號輸入時可以快速反應和處理。4.系統硬件組成整個系統的基本組成電路如下：5.報警喇叭硬件組成及功能介紹5.1 系統硬件組成中的喇叭報警電路5.2 電路功能以及原理由于喇叭功率可能太小，因此需要加入音

12、頻放大器來放大喇叭的輸出聲音，因此此處加入了LM386芯片使其音量放大，其詳細說明見附錄一，使用此單片機的輸出就可滿足報警喇叭的音量放大要求。本電路以實現用單片機P1.0輸出1KHz和500Hz的音頻信號驅動揚聲器輸出報警器聲音，作報警信號，要求1KHz信號響100ms，500Hz信號響200ms,交替進行，P1.7接一開關進行控制，當開關合上響報警信號，當開關斷開告警信號停止。火災信號由前部傳感器獲得的信息確定。當輸入的信號有火災時開關合上開始響報警信號，當輸入信號無火災時開關斷開，警報信號停止。系統板上硬件連線如下所述：1）把“單片機系統”區域中的P1.0端口用導線連接到“音頻放大模塊”區

13、域中的SPK IN端口上。2）在“音頻放大模塊”區域中的SPK OUT端口上接上一個8歐的或者是16歐的喇叭。3） 把“單片機系統”區域中的P1.7/RD端口用導線連接到“四路撥動開關”區域中的K1端口上。6. 報警喇叭系統軟件設計信號產生的方法:500Hz信號周期為2ms，信號電平為每1ms變反1次，1KHz的信號周期為1ms，信號電平每500us變反1次。程序圖及程序如下：主程序圖：開始T02S0，T0S5MS0，FLAG0T0初始化T0啟動定時并開中斷等待中斷中斷流程圖FLAG取反FLAG00FLAG1P1.0取反中斷返回T02S加1T0中斷入口T02S=400？匯編源程序 :FLAG

14、BIT 00H ORG 00H START: JB P1.7,START JNB FLAG,NEXT MOV R2,#200 DV: CPL P1.0 LCALL DELY500 LCALL DELY500 DJNZ R2,DV CPL FLAG NEXT: MOV R2,#200 DV1: CPL P1.0 LCALL DELY500 DJNZ R2,DV1 CPL FLAG SJMP START DELY500: MOV R7,#250 LOOP: NOP DJNZ R7,LOOP RET END 7. 總結由于系統采用了全數字化的感溫、感煙傳感器，直接輸出的是表示溫度和煙霧的數字信號，不存在由模擬量到數字量轉換的中間環節，所以該系統具有穩定可靠、測量精度高一致性好、無需任何調整、信號線長短不會影響其性能等優點，還有單總線安裝方便、線路清晰、節省線材等長處。8. 心得