地鐵消防火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計摘要全世界幾乎每天都有火災(zāi)發(fā)生。特別在一些人多聚集，如地下商場、大型超市以及地鐵等環(huán)境密閉的公共場所，發(fā)生火災(zāi)的概率普遍高于一般住宅區(qū)和開放式場所。隨著社會的發(fā)展，火災(zāi)的隱患也隨之逐年升高。為了保障人民生命財產(chǎn)安全，各類火災(zāi)自動報警系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，現(xiàn)代技術(shù)水平的不斷提高，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)在方式上逐漸嚴(yán)謹(jǐn)起來，功能日益多樣化，其結(jié)構(gòu)也在不斷的完善。本篇以AT89C51單片機(jī)為核心，設(shè)計一套適用于地鐵內(nèi)火災(zāi)智能報警的消防火災(zāi)報警系統(tǒng)。本系統(tǒng)以MQ-2型半導(dǎo)體氣敏式煙霧傳感器為煙霧探測器、DS18B20半導(dǎo)體智能溫度傳感器作為溫度探測器實現(xiàn)對地鐵內(nèi)公共區(qū)和設(shè)備區(qū)的煙霧濃度與溫度監(jiān)管，以總線的通訊傳輸方式，及時可靠地將火警信號發(fā)送至消防報警主機(jī)，并啟動聲光報警裝置，告知火警影響范圍內(nèi)的人員，將火災(zāi)的危害降到最低。本設(shè)計是一款結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、價格低廉、智能化的消防火災(zāi)報警系統(tǒng)，具有一定的實用價值。關(guān)鍵詞：火災(zāi)報警系統(tǒng)；AT89C51；煙霧傳感器；溫度傳感器AbstractFirealmosteverydayallovertheworld.Especiallyinsomemorepeoplegathered,suchasundergroundshoppingmalls,largesupermarketsandenvironmentclosedpublicplacessuchasthesubwayfireprobabilityisgenerallyhigherthangeneralresidentialandopenplaces.Withthedevelopmentofthesociety,thehiddendangerofthefireisrisingyearbyyear.Inordertoensurethesafetyofpeople'slivesandproperty,varioustypesofautomaticfirealarmsystemsemergeattherightmoment.Withthecontinuousimprovementofmoderntechnology,theautomaticfirealarmsystemgraduallybecomesrigorousintermsofmethods,withincreasinglydiversifiedfunctionsandconstantlyimprovedstructures.TheAT89C51single-chipmicrocomputerasthecore,designsasetofsuitableforsubwayfirefirealarmsysteminintelligentfiredetectionandalarm.ThissystembyMQ-2typesemiconductorgassensortypesmokesensorforsmokedetectors,semiconductorintelligenttemperaturesensorDS18B20astemperaturedetector,toimplementthepublicareaofthetubeandequipmentofsmokeconcentrationandtemperatureregulation,withbuscommunicationtransmissionmode,promptlyandreliablywillfirealarmfirealarmsignalsenttothehost,andstarttheacousto-opticalarmdevice,informfirepersonnelwithinthescopeofinfluence,minimizethedangersoffire.Thisfirealarmsystemisakindofsimplestructure、stableperformance、pricemoderate,whichhasacertainpracticalvalue.Keywords:Firealarmsystem;AT89C51;Smokesensor;Temperaturesensor目錄1緒論 11.1課題研究背景 11.2國內(nèi)外消防火災(zāi)報警系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 11.3課題研究意義 32火災(zāi)自動報警系統(tǒng)方案設(shè)計 52.1火災(zāi)的特點 52.2火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的作用和類型 62.2.1探測器分類 62.2.2通訊機(jī)制分類 72.3系統(tǒng)方案設(shè)計 82.3.1方案一 82.3.2方案二 82.3.3系統(tǒng)的整體方案 92.4硬件的選擇 102.4.1單片機(jī)選型 102.4.2煙霧探測器選型 102.4.3溫度傳感器選型 122.4.4模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片選型 133火災(zāi)自動報警系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 143.1單片機(jī)的外圍電路 143.1.1時鐘電路 143.1.2復(fù)位電路 153.2煙霧探測電路設(shè)計 163.3溫度探測電路設(shè)計 163.4聲光報警器電路設(shè)計 163.5按鍵電路設(shè)計 173.6數(shù)碼管顯示電路設(shè)計 183.7總設(shè)計電路 184火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的軟件設(shè)計 194.1系統(tǒng)主程序流程圖 194.2溫度探測器設(shè)計流程圖 204.3獨(dú)立按鍵設(shè)計流程圖 214.4總線通訊方式設(shè)計示意圖 22結(jié)論 23參考文獻(xiàn) 24附錄A 25附錄B 26緒論1.1課題研究背景火災(zāi)是危害人民財產(chǎn)安全和社會發(fā)展的重大自然災(zāi)害之一。在世界上最普遍的災(zāi)害也是火災(zāi)，有一場電線老化引起的火情，也會有一場影響上萬人生命的山火，世界上幾乎每天都會發(fā)生火災(zāi)。隨著社會主義現(xiàn)代化的發(fā)展，城市中的高層建筑和地下商場等大型建筑物也在不斷增加。火災(zāi)的隱患也伴隨著社會的發(fā)展而逐年升高，而地下的大型建筑群因為位于一個較封閉的空間，所以其發(fā)生火災(zāi)的次數(shù)及其造成的生命財產(chǎn)損失是十分嚴(yán)重的。地下建筑內(nèi)火災(zāi)一旦發(fā)生，曲折的通道、不流通的空氣更容易導(dǎo)致火勢快速蔓延，對人的生命財產(chǎn)造成極大危害。面對殘酷的災(zāi)難，人們已經(jīng)意識到，隨著社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，火災(zāi)帶來的危害會不斷的擴(kuò)大。它不僅摧毀了物質(zhì)的財富，還造成了社會的動蕩和混亂，甚至還直接威脅到人們的生命安全。就如現(xiàn)今各地都在建設(shè)的地鐵線路網(wǎng)。在地鐵高峰期時客流量是很龐大的，并且站內(nèi)的設(shè)備區(qū)也放置有許多電腦和服務(wù)器終端，一些主要的地鐵站點還會存放有大量的檔案和重要文件。如果有任意一個地鐵站發(fā)生火災(zāi)，將會造成大量的人員滯留，影響到整個地鐵線路網(wǎng)的運(yùn)營。嚴(yán)峻的事實使人們逐漸認(rèn)識到消防的重要性和消防安全的必要性。一個能夠及時穩(wěn)定向警方報告的監(jiān)控系統(tǒng)機(jī)制，可以大大減少人員傷亡和財產(chǎn)損失，減少對人民和政府可避免的損害。為了保障人民生命財產(chǎn)安全火災(zāi)自動報警系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，并隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)也在功能和結(jié)構(gòu)上不斷的進(jìn)行完善。在我們的生活環(huán)境中到處都存在火災(zāi)危險。在發(fā)生火災(zāi)時，人們的生命和財產(chǎn)會受到嚴(yán)重的損害。因此，人們在尋找一種方法，能夠盡早的發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并及時控制和消滅火警，以減少人員傷亡，確保人們的生命安全。消防火災(zāi)報警系統(tǒng)的開發(fā)是為了滿足這些要求而研發(fā)出來，并受到越來越多人們地接受。它不是一種傳統(tǒng)意義的簡單火災(zāi)報警系統(tǒng)，而是一種結(jié)合了自動控制技術(shù)、傳感器、計算機(jī)技術(shù)和電子單片技術(shù)等應(yīng)用的火災(zāi)報警系統(tǒng)。隨著社會科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，消防火災(zāi)報警系統(tǒng)將會更加智能的發(fā)展和廣泛的運(yùn)用。1.2國內(nèi)外消防火災(zāi)報警系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀1847年，世界上第一個火警報警裝置在美國出世。在20世紀(jì)80年代以后，火災(zāi)探測技術(shù)越來越智能化，原來只可用于城鎮(zhèn)的報警系統(tǒng)，通過多種外加設(shè)備，可用于更多的場合?；馂?zāi)探測預(yù)報警、現(xiàn)場實時智能監(jiān)控和抗干擾的漂移算法等技術(shù)也開始應(yīng)用，火災(zāi)探測技術(shù)進(jìn)入了一個全新的快速發(fā)展時期。作為一個起步較晚的發(fā)展中國家，我國的消防設(shè)備技術(shù)真正開始得到發(fā)展在改革開放之后，雖然技術(shù)水平在日益提高，但相比于世界上的一些先進(jìn)國家，我國消防技術(shù)和普遍率仍較為落后。目前，美國、英國、加拿大、澳大利亞和日本等國家，都在公共監(jiān)控系統(tǒng)中將消防火災(zāi)報警系統(tǒng)作為一個必要的報警機(jī)制加入其中，使消防指揮中心能夠準(zhǔn)確并快速地確定火警位置并及時調(diào)度消防。中國的火災(zāi)報警產(chǎn)品由于起步較晚，大約在20世紀(jì)70年代末期，與火災(zāi)報警系統(tǒng)相關(guān)的產(chǎn)品才開始研制與生產(chǎn)。進(jìn)入20世紀(jì)80年代以后，國內(nèi)上午大多廠商的產(chǎn)品主要以模仿國外產(chǎn)品，或引進(jìn)國外的技術(shù)來進(jìn)行生產(chǎn)，并沒有研發(fā)到真正的關(guān)鍵核心技術(shù)。中國的火災(zāi)報警系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品是在20世紀(jì)90年代之后真正發(fā)展起來的。隨著國門的開放，西門子、霍尼韋爾等國外消防企業(yè)，將先進(jìn)的產(chǎn)品帶入中國市場。擁有先進(jìn)消防技術(shù)廠商的入駐，促進(jìn)了市場的發(fā)展，也激發(fā)了國內(nèi)廠商對消防技術(shù)開發(fā)的重視。經(jīng)過了近幾年的發(fā)展改革，我國在減災(zāi)、防災(zāi)的方面更加重視了起來。受到了政策影響和消防市場的利潤吸引，生產(chǎn)研發(fā)消防火災(zāi)報警系統(tǒng)、防火卷簾門、消防廣播及相關(guān)配套產(chǎn)品的廠家開始逐漸增多，除了一些私人企業(yè)和樓宇以外，部分新建的政府工程項目所使用的消防報警設(shè)備，也逐漸由國外大品牌慢慢轉(zhuǎn)變使用國內(nèi)自主研發(fā)的國產(chǎn)企業(yè)品牌，廣州地鐵的消防系統(tǒng)和設(shè)備，之前一直使用的都是西門子或者是霍尼韋爾的產(chǎn)品，而在去年剛開通的廣州地鐵14號線中，其中最重要的石湖停車場中負(fù)責(zé)消防報警的是海灣集團(tuán)的消防報警系統(tǒng)，而與其及相關(guān)的產(chǎn)品也全部是由海灣集團(tuán)自主研發(fā)的，這無疑是國產(chǎn)品牌的一大勝利。在北京市的中級人民法院、吉林長春的龍嘉機(jī)場、新疆烏魯木齊火車站等政府規(guī)劃工程和各大住宅小區(qū)的樓宇里，都有著以海灣集團(tuán)和北京國泰怡安電子有限公司為代表的國產(chǎn)企業(yè)品牌，所生產(chǎn)研發(fā)的產(chǎn)品身影?，F(xiàn)在，我國自主研發(fā)生產(chǎn)的火災(zāi)報警產(chǎn)品已經(jīng)得到了碩大的成果，有些技術(shù)已接近，甚至趕上了國際上一些傳統(tǒng)大品牌的水平。廠家所研發(fā)的設(shè)備也普遍具有體積小、信號傳輸速度快、誤報率低、可與不同品牌的設(shè)備進(jìn)行兼容聯(lián)動等特點。1.3課題研究意義在任何場合都有可能發(fā)生火災(zāi)，在不同的場合和環(huán)境下，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生的原因也不盡相同。例如，居民樓和各種超市商店會存放有很多的易燃物品；在一些人員密集的火車站、地鐵站、電影院、倉庫等場所會存放有大量的易燃易爆物品；還有一些現(xiàn)代化手段場合如鐵路、飛機(jī)、船舶運(yùn)輸?shù)葓龊蠒幸恍┨厥獠牧虾腿加?。其中有些地方的火?zāi)是緩慢蔓延的，隨著溫度漸漸升高，先是一些燃點很低的材料達(dá)到了燃點后發(fā)生燃燒，如果此時不能得到及時的控制，火勢將變得更加猛烈，范圍也逐漸擴(kuò)大到最后無法對火勢進(jìn)行控制，使現(xiàn)場發(fā)生火災(zāi)，造成人員和財產(chǎn)的損失。若現(xiàn)場安裝有消防火災(zāi)報警系統(tǒng)，則會有所不同，消防火災(zāi)報警系統(tǒng)能夠根據(jù)現(xiàn)場的煙霧濃度和溫度檢測到一般火災(zāi)產(chǎn)生的可能前兆，并及時發(fā)出預(yù)警，當(dāng)真正發(fā)生火情時會進(jìn)行報警機(jī)制的動作。有些火警發(fā)生的時候周圍沒有人，等到有人發(fā)現(xiàn)火情的時候，火勢已經(jīng)無法控制。特別像是電氣電子設(shè)備中的電路短路，而引發(fā)的火災(zāi)。像是前期火情征兆不明顯和一些場所平時少有人監(jiān)管等的情況，這類型的火警警情，消防火災(zāi)系統(tǒng)能夠及時有效地發(fā)現(xiàn)并控制火情，將火災(zāi)扼殺在搖籃中。最近幾年的消防安全治理整頓中，我國取得了不小的成效，因火災(zāi)而導(dǎo)致的傷亡人數(shù)正逐年降低。但相比于其他國家，我國的火災(zāi)形勢仍不容樂觀。加之我國現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)正在高速地發(fā)展，全國各地生活質(zhì)量大幅度提高，各種生產(chǎn)、辦公以及居住場所等易引發(fā)火災(zāi)的場所大增。加之現(xiàn)在全國各地都在興建地下鐵路網(wǎng)，地鐵十分地方便快捷，搭乘地鐵成為現(xiàn)在許多市民出行的首選，一些大城市的地鐵日均客流量更是達(dá)到百萬甚至上千萬人次。同時，地鐵站內(nèi)的設(shè)備區(qū)放置有許多存有重要資料的服務(wù)器和云平臺主機(jī)。如果地鐵站內(nèi)出現(xiàn)的火警沒有得到及時的預(yù)警與控制，很容易造成人員的傷亡和重要物資的損失，所以地鐵站內(nèi)的火災(zāi)預(yù)警尤為重要。因此，設(shè)計一款簡單實用的消防火災(zāi)報警系統(tǒng)能防止和減少火災(zāi)危害，對保護(hù)人身安全和維護(hù)財產(chǎn)安全有著重要的意義。消防火災(zāi)報警系統(tǒng)是一種能接收現(xiàn)場情況、顯示現(xiàn)場的探測參數(shù)數(shù)據(jù)和傳遞火災(zāi)報警信息的火災(zāi)報警機(jī)制，它的主要由火災(zāi)探測器和火災(zāi)報警主機(jī)組成。把整個系統(tǒng)費(fèi)的核心火災(zāi)報警控制主機(jī)當(dāng)做為火警報警系統(tǒng)“大腦”的話，那用于監(jiān)視現(xiàn)場周圍環(huán)境的茶樹數(shù)據(jù)的探測器，則為整個系統(tǒng)的“感受器官”?；馂?zāi)的發(fā)生與擴(kuò)散是一種有著許多變量的非平穩(wěn)變化過程，它除了自身的物理和化學(xué)變化外，還有許多外界因素也會干擾火災(zāi)的參考變量?；馂?zāi)一旦形成，便會以非接觸式和接觸式的形式向外界釋放出大量的能量和殘余物質(zhì)。熱能和輻射等能量類的釋放屬于非接觸形式的參考量；而接觸形式的參考量則包括有可燃?xì)怏w、燃燒后氣體和煙霧等。在將系統(tǒng)經(jīng)過簡化后，利用各種傳感元件將火災(zāi)中可能出現(xiàn)的物理化學(xué)特征參數(shù)接收，并判斷信號是否符合設(shè)置的閾值，稱之為消防火災(zāi)報警技術(shù)。通過探測器轉(zhuǎn)換為火警信號，再將信號發(fā)送至火災(zāi)報警主機(jī)，一旦確認(rèn)火災(zāi)，主機(jī)會發(fā)送控制信號給消防報警設(shè)備，如聲光報警器、氣瓶瓶頭閥、防火卷簾等。如圖1-1所示，各種不同探測器都有自己相對應(yīng)的火災(zāi)物理參考量。圖1-1各類火災(zāi)物理參考量與對應(yīng)探測器

2火災(zāi)自動報警系統(tǒng)方案設(shè)計2.1火災(zāi)的特點火災(zāi)是指可燃物在燃燒的過程中失去了控制，從而造成的災(zāi)害?；馂?zāi)的產(chǎn)生需要三個基本的條件：可燃燒物、助燃劑和達(dá)到燃點的溫度。在固體、液體、氣體三中形態(tài)中，都存在著可燃燒的物質(zhì)?？扇嘉锏娜紵^程一般是通過助燃劑向外界獲得內(nèi)能，使可燃物體自身的溫度升高并達(dá)到了燃點，這時的液體或者固體也可能會分解成可燃的氣體(如一氧化碳、氫氣等)。同時在燃燒中產(chǎn)生的殘骸中，部分小型物質(zhì)顆粒，會通過熱上升氣流懸浮在空中成為氣溶膠。在生成氣溶膠的時候，會有一些比較大顆粒的物質(zhì)，被叫做煙霧。當(dāng)可燃物燃燒到全燃階段會產(chǎn)生明火，火焰會對外界輻射紅外線并且產(chǎn)生大量的熱能。因燃燒而產(chǎn)生的煙霧、氣溶膠氣體、紅外線和熱量等，這些都稱之為火災(zāi)的物理參考量，可以通過監(jiān)測現(xiàn)場的這些參考量，來判斷是否發(fā)生或者即將發(fā)生火災(zāi)?；馂?zāi)發(fā)生時，可將火災(zāi)燃燒現(xiàn)象分為陰燃、有焰燃燒和快速燃燒等。根據(jù)大量的火災(zāi)事實證明，陰燃的產(chǎn)生是形成火災(zāi)的重要原因。在火災(zāi)發(fā)生初期，陰燃導(dǎo)致的無明火所占時間比較長，這時可燃物會產(chǎn)生大量的煙霧，但是由于燃燒的不夠劇烈，所以溫度也不是很高。這個時候，煙霧探測器通過探測現(xiàn)場的因燃燒產(chǎn)生的煙霧，從而發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，及時撲滅火焰減小損失。當(dāng)現(xiàn)場產(chǎn)生明火時，火勢會很快的蔓延開來，使周圍環(huán)境的溫度升高。這時溫度探測器能探測到溫度變化的異常發(fā)出報警，也能很快的控制火勢。一般的火災(zāi)過程如圖2-1所示。圖2-1火災(zāi)過程示意圖2.2火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的作用和類型消防火災(zāi)報警系統(tǒng)由消防報警器和傳感器模塊組成報警回路，由灑水噴頭、防火閥、聲光報警器等的相關(guān)設(shè)備，組成消防聯(lián)動設(shè)備。在地鐵的消防火災(zāi)報警系統(tǒng)中，最主要的設(shè)備是探測傳感器、消防報警主機(jī)和聲光報警器。探測傳感器會通過火災(zāi)現(xiàn)場發(fā)出的化學(xué)或物理變化（如發(fā)出的紅外線、溫度的上升差、產(chǎn)生的煙霧濃度和一些可燃性氣體等）信號轉(zhuǎn)換成電信號，發(fā)送到消防報警主機(jī)，使消防火災(zāi)報警系統(tǒng)接收到相應(yīng)的火警消息，并觸發(fā)相應(yīng)區(qū)域的聲光報警器，提醒此區(qū)域人員此處即將或者正在發(fā)生火災(zāi)，并通知到車控室的值班人員，請及時的滅火。本設(shè)計由火災(zāi)探測傳感器、AT89C51單片機(jī)和聯(lián)動設(shè)備組成了消防火災(zāi)報警系統(tǒng)，由安裝在現(xiàn)場探測器探測到煙霧濃度或者是溫度的異常，然后將信號通過不同機(jī)制的方式來傳遞給單片機(jī)，由單片機(jī)通過設(shè)置的閾值來判斷是否需要報警。傳感器的選擇與通訊機(jī)制的不同，都可將火災(zāi)報自動警系統(tǒng)區(qū)分為幾種不同的類型。2.2.1探測器分類消防火災(zāi)報警系統(tǒng)可使用的類型不同和探測參數(shù)不同的傳感器，下面四種消防火災(zāi)報警系統(tǒng)為目前較為常見的火災(zāi)報警系統(tǒng)：(1)感煙型探測器火災(zāi)報警系統(tǒng)目前國內(nèi)主要有氣敏感煙式、光電感煙式和離子感煙式等煙霧傳感器型。這種報警系統(tǒng)檢測可燃物燃燒產(chǎn)生的煙霧，當(dāng)煙霧進(jìn)入到探測器內(nèi)室時，煙霧的丁達(dá)爾效應(yīng)會將探測器內(nèi)室的紅外線反射和折射到紅外接收管，來觸發(fā)探測器產(chǎn)生電信號，從而達(dá)到報警目的。(2)感溫型探測器型火災(zāi)報警系統(tǒng)這種報警系統(tǒng)是根據(jù)可燃物陰燃或者明火燃燒產(chǎn)生的熱量，使周圍的空氣溫度升高，當(dāng)環(huán)境空氣的溫度達(dá)到傳感器的所設(shè)置的溫度或者是變化溫度差時，會觸發(fā)溫度探測器產(chǎn)生電信號，來達(dá)到報警的效果。(3)感光型火災(zāi)報警系統(tǒng)感光型報警系統(tǒng)是根據(jù)火焰產(chǎn)生的光來觸發(fā)報警系統(tǒng)進(jìn)行報警。在火災(zāi)明火燃燒發(fā)生時，由于光的波長和閃爍的頻率會有所不同，會激發(fā)光敏傳感器產(chǎn)生電信號。這種系統(tǒng)也可以對紅外線和紫外線的輻射進(jìn)行探測，因為紅外線的波長比較長、紫外線的波長較短，容易檢測分辨。(4)綜合性火災(zāi)報警系統(tǒng)如果將上述三種報警系統(tǒng)中任意兩種或以上結(jié)合起來構(gòu)成的火災(zāi)報警系統(tǒng)，就稱之為綜合性火災(zāi)報警系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的可靠性運(yùn)行比單一探測的火災(zāi)報警系統(tǒng)好，可以通過不同物理參考量，綜合的探測火災(zāi)條件，確保能及時地發(fā)出警報。2.2.2通訊機(jī)制分類通過不同的通訊機(jī)制，可將火災(zāi)報警系統(tǒng)分為線制和無線，而線制又可分為總線制和多線制。通訊機(jī)制的不同可將消防火災(zāi)報警系統(tǒng)分為以下幾種類型：(1)多線制火災(zāi)報警系統(tǒng)多線制火災(zāi)報警系統(tǒng)是火災(zāi)報警系統(tǒng)研發(fā)以來最早期的一種信號通訊機(jī)制。它是將一個探測器或者是一組探測器串聯(lián)到一條回路，構(gòu)成一條環(huán)形回路，再將環(huán)形回路與火災(zāi)報警主機(jī)相連。這種通訊方式有種弊端，當(dāng)探測器發(fā)送火警信號時，主機(jī)只能監(jiān)管區(qū)分出探測器所在的回路位置，即只能監(jiān)管到某一個范圍內(nèi)是否發(fā)生火警，無法精確探測到火警的具體位置。(2)總線制火災(zāi)報警系統(tǒng)現(xiàn)今的消防報警系統(tǒng)一般都是使用總線制，將探測器與火災(zāi)報警主機(jī)相連通信?？偩€制因構(gòu)成總線回路的導(dǎo)線數(shù)量不同，又可分為二總線制和四總線制，兩種線制在本質(zhì)上沒有太大的不同。在總線制回路中，所有探測器都會并聯(lián)到總線回路上，每一個探測器都擁有編碼電路，火災(zāi)報警主機(jī)通過串聯(lián)的方式與探測器通訊，采用穿行通訊的方式來監(jiān)管每個探測器。與多線制相比，總線制的火災(zāi)報警系統(tǒng)可精準(zhǔn)地接收到每一個探測器的信號，直接將監(jiān)管到的范圍精確到著火點的位置。(3)無線火災(zāi)報警系統(tǒng)隨著無線通訊科技和電子技術(shù)的發(fā)展，作為融合了多種技術(shù)的新型火災(zāi)報警系統(tǒng)，無線火災(zāi)報警系統(tǒng)開始慢慢發(fā)展起來。該系統(tǒng)利用無線裝置將探測器的火警信號發(fā)送至主機(jī)專門的接收裝置，與有線制相比，無線火災(zāi)報警系統(tǒng)更加的靈活，也能更快捷地接收到火警信息，減少了因為線路問題而現(xiàn)場安裝的探測器無法與主機(jī)通信的情況，能更全面的覆蓋到需監(jiān)管火警的場所。但是由于融入了無線技術(shù)的火災(zāi)報警系統(tǒng)還不太成熟，所以誤報率也比有線制高。2.3系統(tǒng)方案設(shè)計本設(shè)計是為了監(jiān)管探測地鐵站內(nèi)的火警信號，而地鐵站內(nèi)的需探測的范圍比較大，并且作為擁有龐大日客流量的公共交通設(shè)施，火災(zāi)報警的穩(wěn)定性也是必不可少的，因此總線制的消防火災(zāi)報警系統(tǒng)為通訊方式的首選。以所需探測的參數(shù)種類，可選擇一下兩種方案：2.3.1方案一本方案采用單片機(jī)為系統(tǒng)的報警判斷芯片。煙霧探測器采集現(xiàn)場的煙霧信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，傳遞給單片機(jī)，然后傳達(dá)到顯示設(shè)備和所需的報警聯(lián)動裝置。如圖2-2所示。煙霧傳感器A/D轉(zhuǎn)換器煙霧傳感器A/D轉(zhuǎn)換器單片機(jī)系統(tǒng)顯示設(shè)備報警報警裝置圖2-2方案一框圖2.3.2方案二采用單片機(jī)為主控芯片，同樣是通過煙霧傳感器，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器，傳遞給單片機(jī)。與方案一不同的是，本方案加入了溫度傳感器構(gòu)成一個綜合性火災(zāi)報警系統(tǒng)，通過煙霧濃度和溫度變化信號傳達(dá)給單片機(jī)，單片機(jī)再發(fā)送至顯示設(shè)備和報警聯(lián)動裝置。如圖2-3所示。顯示設(shè)備單片機(jī)系統(tǒng)顯示設(shè)備單片機(jī)系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換器煙霧傳感器報警裝置報警裝置溫度傳感器圖2-3方案二框圖為了使系統(tǒng)能夠靈敏度更高、更加可靠的運(yùn)行，本消防火災(zāi)報警系統(tǒng)選用方案二。煙霧濃度和溫度是火災(zāi)現(xiàn)場最有可能出現(xiàn)的一般物理參考量：煙霧探測傳感器和溫度探測傳感器會檢測到這兩個參考量，單片機(jī)能比較全面地掌握火災(zāi)現(xiàn)場的情況，使系統(tǒng)能更準(zhǔn)確、甚至可以超前接收到現(xiàn)場火警信息，并進(jìn)行預(yù)警和消防裝置的聯(lián)動。2.3.3系統(tǒng)的整體方案本消防火災(zāi)報警系統(tǒng)是適用于地鐵站內(nèi)火災(zāi)報警的，需要包含以下幾個部分：探測傳感器、單片機(jī)控制器、報警模塊、報警聯(lián)動設(shè)備。以單片機(jī)為核心，結(jié)合溫度和煙霧傳感器等測量設(shè)備，和聲光報警器的聯(lián)動報警來實現(xiàn)本消防火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計。地鐵消防火災(zāi)報警系統(tǒng)可以對地鐵站內(nèi)公共區(qū)區(qū)域和設(shè)備區(qū)房間進(jìn)行實時地溫度采集和煙霧濃度檢測，如果當(dāng)探測器探測到溫度或煙霧濃度高于設(shè)置的臨界值，便會發(fā)出報警信號。溫度探測器會直接把檢測到的溫度模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號再發(fā)送給單片機(jī)控制器，而煙霧探測器將檢測到的煙霧濃度，發(fā)送模擬信號給A/D轉(zhuǎn)換器，通過A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再將數(shù)字信號發(fā)送到單片機(jī)控制器。單片機(jī)將接收到的煙霧濃度信號和溫度信號進(jìn)行濾波處理和數(shù)據(jù)分析后，判斷所接收到的信號是否符合單片機(jī)預(yù)設(shè)的閾值，即是否達(dá)到臨界溫度報警值或煙塵濃度報警值。如果煙霧的濃度或者是溫度大于設(shè)置的閾值，則會觸發(fā)報警電路，主機(jī)顯示火警狀態(tài)同時聲光報警裝置會啟動，并聯(lián)動區(qū)域的相關(guān)消防設(shè)備。本設(shè)計方案將在地鐵站內(nèi)公共區(qū)設(shè)置煙霧探測器，在放置了許多精密儀器的設(shè)備區(qū)房間設(shè)置溫度探測器，可實時監(jiān)測到房間內(nèi)的溫度。這個系統(tǒng)的整體方案如圖2-4所示。煙霧傳感器AT89C51溫度顯示信號處理A/D轉(zhuǎn)換溫度傳感器控制裝置聲音報警狀態(tài)指示燈煙霧傳感器AT89C51溫度顯示信號處理A/D轉(zhuǎn)換溫度傳感器控制裝置聲音報警狀態(tài)指示燈圖2-4自動火災(zāi)報警框圖2.4硬件的選擇2.4.1單片機(jī)選型本設(shè)計使用AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制芯片。AT89C51是由ATMEL公司研發(fā)的，可擦除可編程的含有4K字節(jié)的只讀存儲器（FPEROM-FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory），擁有128字節(jié)的隨機(jī)存儲數(shù)據(jù)存儲器，是款高性能、低電壓CMOS8位微處理器的單芯片微型計算機(jī)，簡稱單片機(jī)。這款單片機(jī)是一種性能高卻低功耗的芯片。芯片能用常規(guī)方法進(jìn)行編程，同樣也可以在線編寫，數(shù)據(jù)可保留10年之久，可循環(huán)擦/寫1000次。尤其是AT89C51單片機(jī)是可反復(fù)擦寫的存儲器，這能夠有效的降低成本。單片機(jī)片內(nèi)置有八位的中央處理器和Flash存儲單元，可以在各個系統(tǒng)之中靈活的運(yùn)用。2.4.2煙霧探測器選型煙霧探測器一般使用由光電式煙霧傳感器、離子式煙霧傳感器、氣敏式煙霧傳感器為探測主要元件組成不同原理特性的感煙探測器。光電式煙霧傳感器是由紅外發(fā)射管、光敏電阻和電子開關(guān)組成。傳感器內(nèi)部有一套比較復(fù)雜的光學(xué)通道，通道中安裝有一對紅外對管。正常狀態(tài)的時候，通道內(nèi)的紅外接收管是接收不到由通道口紅外發(fā)射器發(fā)出來的紅外線，但是當(dāng)有煙霧的時候，煙霧會進(jìn)入光學(xué)通道，由于煙塵顆粒的反射和折射作用，接收器會接收到部分紅外線，智能報警電路就會判斷接收的紅外線量是否超過閾值，若超過閾值則會發(fā)出警報。離子式煙霧探測器內(nèi)部有一個電離室，離子室內(nèi)有人工放射性元素—镅241（Am241），正常狀態(tài)下電離室的電場處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)有煙塵進(jìn)入電離室時，煙塵懸浮物咋電離室內(nèi)電離，產(chǎn)生出的正負(fù)離子會影響到原電離室的帶電粒子正常運(yùn)動，使探測器的電流和電壓發(fā)生改變，發(fā)出報警信號。氣敏式煙霧傳感器一般使用的是二氧化錫等半導(dǎo)體作為傳感器的氣敏材料。給傳感器一個加熱電源（約5V的直流電），當(dāng)內(nèi)室溫度加熱到35℃左右，空氣中的氧氣會被二氧化錫電離，使氧氣原子變成了負(fù)離子，并吸附在半導(dǎo)體表面。此時，半導(dǎo)體中的電子密度會降低，從而導(dǎo)電能力較正常狀態(tài)下減弱，使電阻值增加。當(dāng)有煙霧的時候，煙霧會破壞傳感器內(nèi)室的電平衡，使元件的電阻值發(fā)生變化。利用半導(dǎo)體電子密度的變化可以將煙霧濃度的變化信息轉(zhuǎn)化成電信號，當(dāng)煙霧的濃度越大，電阻率就約小，電阻也減小，當(dāng)電阻率減小到一定程度時，即觸發(fā)傳感器發(fā)送火警信號。消防火災(zāi)報警系統(tǒng)的煙霧探測器一般放置在地鐵站廳、站臺以及出入口的天花板下或結(jié)構(gòu)頂下，平時人來人往的，會存在許多干擾設(shè)備檢測的雜質(zhì)，一般檢測煙霧的傳感器容易誤報，一個可以對煙霧同時又可對一些可燃燒的特殊氣體檢測并監(jiān)管的煙霧探測器，相比普通的煙霧傳感器更加符合環(huán)境。對此本設(shè)計使用的是MQ-2氣敏傳感器（如圖2-5所示）。圖2-5MQ-2型氣敏式傳感器MQ-2型氣敏傳感器具有以下的好處和功能：（1）二氧化錫半導(dǎo)體形成的敏感燒結(jié)體，可擁有一個穩(wěn)定的R(即器件在純潔空氣中的阻抗)阻值，使傳感器長期工作的更加穩(wěn)定。（2）初始化狀態(tài)穩(wěn)定，傳感器響應(yīng)時間短，長時間工作的性能優(yōu)秀。（3）適合使用的設(shè)計電壓范圍寬，加熱電壓一般為5±0.2V。（4）可由單電源供電，其功耗僅0.7W。MQ-2型的氣敏傳感器有兩種不同的型號。其中MQ-2A型的氣敏傳感器適用于天然氣、丙丁烷、氫氣和液化氣等易燃?xì)怏w；而MQ-2型則適用于煙霧等固體懸浮有害減光氣體。相比之下MQ-2型即可為本次設(shè)計使用。MQ-2型傳感器的特性參數(shù)如表2-1和表2-2。表2-1MQ-2型氣敏傳感器的標(biāo)準(zhǔn)工作參數(shù)符號參數(shù)名稱參數(shù)條件備注VC回路電壓5~24V直流電壓VH加熱電壓5.0V±0.2V直流/交流電壓RL負(fù)責(zé)電阻可調(diào)節(jié)RH加熱電阻31Ω±3Ω室溫PH加熱功率≤900mWTres響應(yīng)時間<10sTrec恢復(fù)時間<30s表2-2MQ-2的環(huán)境條件符號參數(shù)名稱工作條件備注Tao使用溫度-10℃－＋50℃Tas儲存溫度-20℃－＋70℃O2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2%RH相對濕度小于95%RH2.4.3溫度傳感器選型在放置有精密儀器的地鐵設(shè)備用房中，一般很少會出現(xiàn)能產(chǎn)生煙霧的明火，反而一些電路短路或者是儀器故障導(dǎo)致的火災(zāi)是主要火警原因，所以需要在設(shè)備用房安裝溫度傳感器為核心的探測器，來探測房間實時溫度以防止溫度過高發(fā)生火災(zāi)。以半導(dǎo)體熱電偶傳感器、熱敏電阻傳感器、IC溫度傳感器為探測元件的溫度探測器，是現(xiàn)在最常用的幾種感溫探測器。熱電偶傳感器是用熱電偶為感溫元件的儀表。它通過熱電偶測量兩種不同材質(zhì)導(dǎo)體所產(chǎn)生溫度差時，生產(chǎn)的電動勢，將其轉(zhuǎn)化為被測物體的溫度數(shù)據(jù)。熱電偶傳感器的容易受到周圍環(huán)境的干擾，靈敏度比較低，會受到自身放大器的漂移影響。構(gòu)成熱敏電阻傳感器主要元件為熱敏感溫電阻，通過熱敏電阻的熱敏材料吸收電阻周圍的輻射熱能，升高熱敏材料的溫度，使電阻阻值發(fā)生變化。因為熱敏電阻的阻值偏大，所以熱敏電阻傳感器可用于數(shù)千米長的遠(yuǎn)距離測量。IC型的溫度傳感器可細(xì)分為數(shù)字輸出傳感器和模擬集成溫度傳感器。將集成硅半導(dǎo)體至一個芯片上組成模擬集成溫度傳感器，因此又稱為硅傳感器。模擬集成溫度傳感器具有可測量實時溫度、測量誤差小、傳感器響應(yīng)速度快、測量距離遠(yuǎn)、造價便宜等特點，適用于遠(yuǎn)距離的測溫；數(shù)字輸出傳感器一種智能傳感器，它將溫度傳感模塊、A/D轉(zhuǎn)換器和多種寄存器置于一個模塊上，使傳感器可以直接輸出溫度數(shù)據(jù)以及相關(guān)控制參數(shù)。設(shè)備用房的溫度探測，需要傳感器對溫度有較高的靈敏度，最好可以直觀的測量到現(xiàn)場的溫度情況，防范于未然。對此，本設(shè)計所使用的溫度傳感器為DS18B20智能數(shù)字溫度傳感器，該傳感器可以直接輸出數(shù)字信號，能最快地將現(xiàn)場檢測到的溫度數(shù)據(jù)傳達(dá)到消防報警主機(jī)，符合了用于存放精密設(shè)備用房的溫度探測要求。DS18B20數(shù)字溫度傳感器，在工作電源的極性接反時，芯片也不會被燒毀，同時芯片不能正常工作實用，因此DS18B20數(shù)字溫度傳感器具有可負(fù)壓的特性。DS18B20數(shù)字溫度傳感器特性參數(shù)如表2-3所示。表2-3DS18B20型溫度傳感器的特性參數(shù)符號參數(shù)名稱參數(shù)條件備注Tmin最低溫度-55℃精度：0.5℃（-10℃~+85℃）Tmax最高溫度125℃Vmin最低電壓3VVmax最高電壓5.5V2.4.4模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片選型模數(shù)裝換芯片（即A/D轉(zhuǎn)換器）通過不同的要求，有很多不同種類。就位數(shù)來分：芯片有八位、十二位、十六位等位數(shù)。芯片的分辨率隨著位數(shù)越高而越精細(xì)，但價格也會越貴。而就其結(jié)構(gòu)而言，有單一結(jié)構(gòu)的A/D轉(zhuǎn)換器，也有內(nèi)部含多路開關(guān)回路的A/D轉(zhuǎn)換器。本篇設(shè)計選用的A/D轉(zhuǎn)換器芯片型號為ADC0832芯片。

3火災(zāi)自動報警系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1單片機(jī)的外圍電路單片機(jī)最小系統(tǒng)電路，可以使單片機(jī)處于一個最小元件狀態(tài)下正常運(yùn)行。單片機(jī)與電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路等部分組成的電路系統(tǒng)，稱為單片機(jī)的最小系統(tǒng)，電源電路和時鐘回路電路是使單片機(jī)能完整運(yùn)行的必備條件。最小系統(tǒng)作為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的核心部分，可以通過使用外置存儲器、A/D裝換模塊、顯示器等對單片機(jī)進(jìn)行擴(kuò)展，使單片機(jī)完成一些較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理功能。AT89C51是芯片內(nèi)部自帶ROM模塊的單片機(jī)。因此，使用這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)比其他芯片要更加簡單方便。只要在單片機(jī)的基礎(chǔ)上接入復(fù)位電路和時鐘電路，即可用AT89C51單片機(jī)構(gòu)成最小系統(tǒng)電路，其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。復(fù)位電路復(fù)位電路時鐘電路AT89C51單片機(jī)圖3-1AT89C51單片機(jī)的最小系統(tǒng)原理圖3.1.1時鐘電路通過外部時鐘接線電路方式和內(nèi)部的時鐘電路，AT89C51單片機(jī)都可產(chǎn)生出時鐘信號。本設(shè)計使用AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部時鐘方式，用于信號內(nèi)部時鐘方式的電路如圖3-2所示。在AT89C51單片機(jī)芯片內(nèi)部，有一個由反相放大器組成內(nèi)部振蕩。在單片機(jī)芯片外晶振（即為石英晶體）作為反饋元件和放大器會形成了一個自激振蕩器，并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。單片機(jī)放大器上的輸入端口是XTAL1端子、放大器的輸出端口為XTAL2端子。雖然振蕩器對外接的電容值沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小或多或少會影響到振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和振蕩頻率。所以外接陶瓷諧振器時，C1和C2的典型值為47pF；在外接石英晶體時，C1和C2的值通常選30pF。圖3-2AT89C51單片機(jī)時鐘電路3.1.2復(fù)位電路任何單片機(jī)系統(tǒng)在上電啟動運(yùn)行時，都需要先復(fù)位電路，將單片機(jī)初始化。復(fù)位電路可使CPU芯片和系統(tǒng)中其他元件電路都處于一個正常的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始進(jìn)行工作。復(fù)位電路的基本功能：當(dāng)系統(tǒng)得電的時候，在外部電路提供給單片機(jī)一個復(fù)位的信號，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定的時候再撤銷復(fù)位信號。單片機(jī)本身是并不能自動進(jìn)行復(fù)位，所以必須外接上上述的相應(yīng)外部復(fù)位電路才能實現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位。當(dāng)在AT89C51單片機(jī)的RST引腳上引入一個高電平，并將電平維持二十四個振蕩周期即兩個機(jī)器周期時，單片機(jī)內(nèi)部就會對復(fù)位電路執(zhí)行響應(yīng)。單片機(jī)有兩種復(fù)位方式，一種是手動按鈕復(fù)位，另一種是上電復(fù)位，這個論文采用的是手動復(fù)位。手動復(fù)位是，在需要復(fù)位的時候按下復(fù)位按鈕，使復(fù)位端子向單片機(jī)輸出一個高電平。當(dāng)進(jìn)行復(fù)位時，電源的電平就會輸出到復(fù)位端子上，則系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。AT89C51的復(fù)位電路如圖3-3所示。復(fù)位電路中S1為手動復(fù)位開關(guān)，電容C3可以避免諧波對復(fù)位電路的工作干擾。單片機(jī)有兩種復(fù)位方式，一種是手動按鈕復(fù)位，另一種是上電復(fù)位，這個論文采用的是手動復(fù)位。手動復(fù)位是，在需要復(fù)位的時候按下復(fù)位按鈕，使復(fù)位端子向單片機(jī)輸出一個高電平。當(dāng)進(jìn)行復(fù)位時，電源的電平就會輸出到復(fù)位端子上，則系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。AT89C51的復(fù)位電路如圖3-3所示。復(fù)位電路中S1為手動復(fù)位開關(guān)，電容C3可以避免諧波對復(fù)位電路的工作干擾。圖3-3AT89C51單片機(jī)復(fù)位電路3.2煙霧探測電路設(shè)計在煙霧探測電路中，大致分為兩個部分：一為由MQ-2型氣敏煙霧傳感器檢測現(xiàn)場的煙霧濃度，然后其煙霧濃度模擬信號發(fā)送至A/D裝換器；一為煙霧傳感器發(fā)送出的模擬信號至ADC0832轉(zhuǎn)換器，將模擬信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號再發(fā)送給單片機(jī)，讓單片機(jī)讀取出相應(yīng)的數(shù)值（如圖3-5所示）。圖3-5MQ-2煙霧傳感器與ADC0832轉(zhuǎn)換芯片接線電路3.3溫度探測電路設(shè)計DS18B20數(shù)字溫度傳感器元件通過傳感器的DQ端口輸出信號（如圖3-6），將轉(zhuǎn)換好的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)，使單片機(jī)直接接收到溫度的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。圖3-6DS18B20溫度傳感器輸出電路3.4聲光報警器電路設(shè)計由LED燈警示電路與蜂鳴器報警電路可組成聲光報警器電路。LED（全稱為LightEmittingDiode）即發(fā)光二極管，是一種能夠直接將電能轉(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件。蜂鳴器是一種可采用直流電壓進(jìn)行供電的一體化結(jié)構(gòu)電子訊響器。三極管、蜂鳴器和限流電阻這三個部分共同構(gòu)成了蜂鳴器的驅(qū)動電路。設(shè)計電路中的三極管Q5作為蜂鳴器的開關(guān)元件，其基極會產(chǎn)生的低電平使三極管飽和導(dǎo)通，蜂鳴器得電啟動發(fā)聲；而基極高電平則會使三極管關(guān)閉，使蜂鳴器斷電停止發(fā)聲。

因LED燈組和蜂鳴器都可由直流電直接供電開啟，所以可將兩者串聯(lián)在同一個輸入輸出電路中，合并為聲光報警器。如圖3-7所示。圖3-7聲光報警器電路3.5按鍵電路設(shè)計單片機(jī)外接鍵盤可用矩陣式鍵盤和獨(dú)立按鍵兩種：矩陣式鍵盤的啟動程序和電路接線比較繁雜，但是可外接的數(shù)量較多，其占用單片機(jī)的I/O口比較少；獨(dú)立鍵盤的每一個獨(dú)立按鍵都需要一個接入I\O接口，所以占用的I/O口會比較多，按鍵接口的另外一端口與電源相連或者接地。與矩陣式鍵盤相比，獨(dú)立鍵盤的接法比較方便，啟動程序簡介明了，因此按鍵電路更加穩(wěn)定。根據(jù)本設(shè)計的需要，選用了獨(dú)立式鍵盤作為系統(tǒng)的外接按鍵。（控制電路如圖3-8所示）圖3-8按鍵的控制電路3.6數(shù)碼管顯示電路設(shè)計數(shù)碼管的輸入電路如圖3-9,其中單片機(jī)的P0.0、P0.2、P0.6、P0.4、P0.3、P0.1、P0.7、P0.5與數(shù)碼管的管腳A、B、C、D、E、F、G和DP相連接。圖3-9數(shù)碼管顯示器輸入電路3.7總設(shè)計電路本設(shè)計電路能實時分別顯示現(xiàn)場當(dāng)前的煙霧濃度值和溫度值，溫度的上限報警值和煙霧濃度的上限報警值，并可通過外設(shè)的按鍵來進(jìn)行設(shè)定。四位的數(shù)碼管可以同時將溫度和煙霧濃度顯示，當(dāng)煙霧或者溫度超過的限定值時，聲光報警器會進(jìn)行火警報警。（總設(shè)計電路圖如附頁A）

4火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)主程序流程圖開始本系統(tǒng)的主流程圖如圖4-1所示。（f為煙霧探測器；c為溫度探測器）開始初始化初始化探測器類型探測器類型cfcf傳感器復(fù)位傳感器預(yù)熱傳感器復(fù)位傳感器預(yù)熱傳感器探測溫度傳感器探測煙霧濃度傳感器探測溫度傳感器探測煙霧濃度傳輸數(shù)字信號傳輸數(shù)字信號傳輸模擬信號A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號是否超過設(shè)置閾值是否超過設(shè)置閾值NNN是否超過設(shè)置閾值N是否超過設(shè)置閾值NNYYYYYY聲光報警聲光報警結(jié)束結(jié)束圖4-1系統(tǒng)主流程圖4.2溫度探測器設(shè)計流程圖DS18B20數(shù)字溫度傳感器的程序設(shè)計，在系統(tǒng)主程序中，優(yōu)先完成對寄存器內(nèi)部數(shù)據(jù)的初始化和模塊系統(tǒng)的復(fù)位，以確保傳感器功能正常。溫度傳感器在每次探測現(xiàn)場溫度時，傳感器寄存器首先會進(jìn)行復(fù)位，再采集現(xiàn)場的溫度，并將探測到的數(shù)據(jù)在傳感器內(nèi)部進(jìn)行程序處理，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號發(fā)送至單片機(jī)，單片機(jī)會將接收到的信號數(shù)據(jù)與當(dāng)前系統(tǒng)設(shè)置的報警閾值進(jìn)行比較，當(dāng)探測的溫度值超出閾值，便會發(fā)出報警信號。程序設(shè)計流程圖如圖4-2所示。否是否是發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令寫入DS18B20讀溫度前復(fù)位顯示測溫點位置DS18B20復(fù)位開始DS18B20正常？延時發(fā)出讀溫度命令寫入DS18B20讀入溫度值數(shù)據(jù)返回延時4.3獨(dú)立按鍵設(shè)計流程圖檢測按鍵是否按下讀取鍵值，送入單片機(jī)單片機(jī)存儲數(shù)據(jù)顯示屏顯示數(shù)據(jù)設(shè)定結(jié)束?鍵盤芯片復(fù)位開始結(jié)束單片機(jī)會通過I/O口讀取獨(dú)立按鍵電平的高低來判斷按鍵是否有按下（檢測流程如圖3-6A所示）。常開按鍵的一端與單片機(jī)I/O口相連，另一端接地。在程序開始時，單片機(jī)內(nèi)部電源將I/O口置于一個高電平，按鍵沒有按下時，I/O口為保護(hù)單片機(jī)會輸出一個保護(hù)電平（高電平）。當(dāng)按鍵按下時，I/O檢測按鍵是否按下讀取鍵值，送入單片機(jī)單片機(jī)存儲數(shù)據(jù)顯示屏顯示數(shù)據(jù)設(shè)定結(jié)束?鍵盤芯片復(fù)位開始結(jié)束NNYYNNYYNN圖4-3按鍵檢測流程圖4.4總線通訊方式設(shè)計總線通訊技術(shù)是通過2根總線，將報警控制器與多個煙感探測器和溫感探測器相連，并通過地址編碼技術(shù)為每個探測器編寫一個唯一的可識別編號地址?？偩€B是共用地線，總線A是電源線和通信線的復(fù)用線。二總線可不需要外接電源，直接為現(xiàn)場并聯(lián)在總線上的探測器和其他設(shè)備供電?？偩€A作電源線時，此時A線、B線兩根總線之間的電壓為24V，示意圖如圖4-4所示。A電源線、發(fā)送線、接收線A電源線、發(fā)送線、接收線火災(zāi)報警火災(zāi)報警主機(jī)B參考地線B參考地線圖4-4總線通訊示意圖

結(jié)論火災(zāi)是由于燃燒失去控制所引發(fā)的災(zāi)害，對人類的生命財產(chǎn)和社會安全穩(wěn)定構(gòu)成了極大的威脅。因火災(zāi)而引發(fā)的重大安全事故比比皆是，造成的損失也是慘重的，所以人類一直也未停止過對如何預(yù)防預(yù)警火災(zāi)的研究。本設(shè)計參考了大量的國內(nèi)外與單片機(jī)和火災(zāi)報警系統(tǒng)的相關(guān)資料和文獻(xiàn)，在針對傳統(tǒng)火災(zāi)報警系統(tǒng)的問題上，提出的一款實用于當(dāng)前國內(nèi)地下鐵路網(wǎng)的消防火災(zāi)報警系統(tǒng)，提高了此系列系統(tǒng)的實用率，簡化了繁瑣的系統(tǒng)流程。使用AT89C51單片機(jī)作為本消防火災(zāi)報警系統(tǒng)的主要報警控制處理器，以MQ-2型氣敏煙霧傳感器和DS18B20數(shù)字溫度傳感器作為系統(tǒng)的探測器，聲光報警器為報警聯(lián)動裝置，應(yīng)用程序為C語言編寫。利用了AT89C51豐富的管腳資源，從而實現(xiàn)了一款以單片機(jī)為核心的火災(zāi)報警系統(tǒng)。通過本課題的設(shè)計，對火災(zāi)報警系統(tǒng)有了進(jìn)一步的了解，對C語言的編程也學(xué)習(xí)到了更多更加熟練，但是由于時間和物質(zhì)的限制，本火災(zāi)系統(tǒng)還是有很多可以改進(jìn)的方面，例如：可以同時使用多種不同的探測器，更加全面的檢測到火災(zāi)參數(shù)；對系統(tǒng)的添加更加靈敏的漂移防誤報程序等。

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附錄A系統(tǒng)總電路圖附錄B系統(tǒng)主程序#include<reg52.h>#defineu8 unsignedchar#defineuchar unsignedchar#defineuint unsignedint#defineu16 unsignedintucharyushe_wendu=50; //溫度預(yù)設(shè)值uintwendu; //溫度值全局變量ucharyushe_yanwu=45; //煙霧預(yù)設(shè)值ucharyanwu; //用于讀取ADC數(shù)據(jù)//運(yùn)行模式ucharMode=0; //=1是設(shè)置溫度閾值=2是設(shè)置煙霧閾值=0是正常監(jiān)控模式 voidInit_Timer0(void);bitReadTempFlag;//定義讀時間標(biāo)志//管腳聲明sbitLed_Reg =P2^7; //紅燈sbitBuzzer =P3^3; //蜂鳴器sbitDQ=P1^0; //ds18b20的數(shù)據(jù)引腳#defineSMG_NUM4u8codeDisplayNum[16]={0xc0, //00xf9, //10xa4, //20xb0, //30x99, //40x92, //50x82, //60xf8, //70x80, //80x90, //90x88, //A0x83, //b0xc6, //C0xa1, //d0x86, //E0x8e //F};u8codeDisplayOther[]={0xff, //空0x7f, //"."0xbf, //"-"0xa7, //c0xC1, //U~0x6e //y};voiddelay_ms(uintq){ uinti,j; for(i=0;i<q;i++) for(j=0;j<110;j++);}//數(shù)碼管位選定義sbitsmg_we1=P2^0;sbitsmg_we2=P2^1;sbitsmg_we3=P2^2;sbitsmg_we4=P2^3;//數(shù)碼位選函數(shù)voidsmg_we_switch(uchari){ smg_we1=1;smg_we2=1; smg_we3=1;smg_we4=1; switch(i) { case0:smg_we1=0;break; case1:smg_we2=0;break; case2:smg_we3=0;break; case3:smg_we4=0;break; } }#defineLED_a 0//數(shù)碼管段選的a段接在段選IO口的第0位#defineLED_b 2//數(shù)碼管段選的b段接在段選IO口的第2位#defineLED_c 6//數(shù)碼管段選的c段接在段選IO口的第6位#defineLED_d 4//數(shù)碼管段選的d段接在段選IO口的第4位#defineLED_e 3//數(shù)碼管段選的e段接在段選IO口的第3位#defineLED_f 1//數(shù)碼管段選的f段接在段選IO口的第1位#defineLED_g 7//數(shù)碼管段選的g段接在段選IO口的第7位#defineLED_dp 5//數(shù)碼管段選的dp段接在段選IO口的第5位//初始化DS18B20voidInit_DS18B20(void){unsignedcharx=0;DQ=1;//DQ復(fù)位Delay_DS18B20(8);//稍做延時DQ=0;//單片機(jī)將DQ拉低Delay_DS18B20(80);//精確延時，大于480usDQ=1;//拉高總線Delay_DS18B20(14);x=DQ;//稍做延時后，如果x=0則初始化成功，x=1則初始化失敗Delay_DS18B20(20);}//按鍵sbitKey1=P1^6; //設(shè)置鍵sbitKey2=P1^7; //加按鍵sbitKey3=P3^2; //減按鍵#defineKEY_SET 1 //設(shè)置#defineKEY_ADD 2 //加#defineKEY_MINUS 3 //減voidmain(void){ u8key; dis_smg[0]=DisplayOther[2]; dis_smg[1]=DisplayOther[2]; dis_smg[2]=DisplayOther[2]; dis_smg[3]=DisplayOther[2]; Init_Timer0(); wendu=check_wendu();//初始化時調(diào)用溫度讀取函數(shù)防止開機(jī)85°C delay_ms(1000); wendu=check_wendu();//初始化時調(diào)用溫度讀取函數(shù)防止開機(jī)85°C while(1) //主循環(huán) { key=Key_Scan(); //按鍵掃描 if(