简易消防报警系统软件设计
本课题旨在设计出一种成本低、灵敏度高、安装简单的简易消防报警系统。要求该系统能够根据烟雾或者温度进行火警识别并报警。该系统的设计方案是利用电源线回路将传感器并联连接到中央处理器上，并对其分别进行不同的编码。当火灾发生时，在中央处理器发出声光报警的同时能够显示出不同传感器报警所显示的火灾点位置，并对强电进行切断。 本课题的设计主要将不同类型的传感器和单片机作为火灾报警系统的核心器件，配合其他功能器件以实现声光报警、显示火灾点位置等。设计中以STC89C52单片机为基础，结合LCD1602显示器，传感器选用了DS18B20温度传感器和MQ2型烟雾传感器，实现当烟雾传感器或者温度传感器报警后，其相应的电路将外部的非电信号转换为电信号,并将电信号传输到中央处理器,中央处理器根据得到的传感器电信号进行数据分析和处理，通过报警电路来进行声音报警和灯光报警，并对其具体位置进行显示的设计结果。关键词 简易消防报警器，单片机STC89C52，LCD1602显示器，DS18B20温度传感器，MQ2烟雾传感器，Proteus仿真
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 国内外的发展状况和现状 1
2 系统方案设计 3
2.1 总体硬件设计 3
2.2 总体软件设计 5
3 消防报警系统的硬件设计 6
3.1 硬件电路设计的各功能模块介绍 6
4 消防报警系统的软件设计 7
4.1 主程序设计 7
4.1.1 主程序的初始化 7
4.1.2 主程序的初始化相关代码 8
4.2 温度传感器数据采集子程序设计 8
4.2.1 温度传感器数据采集介绍 8
4.2.2 温度传感器数据采集子程序代码设计 8
4.3 烟雾传感器数据采集子程序设计 12
4.3.1 烟雾传感器数据采集介绍 12
4.3.2 烟雾传感器数据采集子程序代码设计 12
4.4 火灾判断与报警子程序设计 15
4.4.1 消防火灾判断与声光报警 15
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.4.2 消防火灾判断与声光报警代码设计 15
4.5 LED显示器子程序设计 16
4.5.1 LED显示器的基本设置 16
4.5.2 LED显示器的初始化 17
4.5.3 LED显示器的子程序代码设计 18
4.6 系统功能仿真验证 19
4.6.1 关于仿真与编程的软件 19
4.6.2 Protues仿真原理图 20
4.7 与硬件联调 20
4.7.1 仿真联调 20
4.7.2 实物联调 23
4.8 软硬件联调时出现的问题和解决 25
结论 26
致谢 27
参考文献28
附录 29 1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
由于人们在生活中中大量的用水用电，所以就存在许多安全隐患问题，尤其是消防安全，但是这个问题并没有得到大家足够多的重视，其中建筑的消防问题多发，比如商场、学生宿舍等存在许多安全隐患的建筑物，这些地方的火灾隐情会使人们的财产安全和生命安全遭受到巨大的威胁，所以目前消防安全问题引起了人们更高度的重视，报警系统在预防灾情发生的前提下变得更加关键。许多建造物的建造者和使用者们开始安装大量的消防报警系统。但目前的建筑物消防系统仍然存在着安装不方便、难以维护，安装成本高等实际问题，因此设计一种简易的消防报警系统变得越来越来重要。因为这个系统不仅仅能够满足人们预防火灾的消防安全需要，而且在生产成本、安装成本以及维护成本上也大大降低了，目前这种简易的消防报警系统已经开始普及到人们的家中，逐渐形成了使用其保证家庭及小型单位的消防安全的潮流。
1.2 国内外的发展状况和现状
消防报警系统的发展至今经历了由简单的使用少数几种传感器的单一报警器系统其发展到现在的多功能多样化的集成多种传感器的复杂型报警系统，由高误报率、安装使用复杂、监测范围有限等有明显缺陷发展到目前的低误报率、高精确度、安装使用便捷、监测范围更加广等。从其发展的过程来看，主要分为单个建造物的有线消防报警、多个建筑物的有线消防报警、多个建筑物的无线消防报警、多个建筑物的物联网消防报警主要这四个发展阶段：
第一发展阶段是消防报警的初级阶段。这一阶段主要关注单个建筑消防安全需要，这个阶段的消防报警系统处于一种不成熟的阶段，主要使用一些简单的传感器来实现基本的消防报警和电路设计理论基础。张慧在《消防报警系统设计探讨》[1]中介绍了消防报警系统的选择，并结合传统的报警系统存在的问题提出了详细的解决优化方案，方便技术操作人员进行操控。王鹏彪、刘钰、张志美在期刊名为《无线传感器网络消防报警系统的设计》[2]的文章中主要采用了单片机AT89S52RC作为实现控制电路的主要模块,同时采用了数字型温度传感器DS18B20对所在的周围环境温度实施实时的监测功能,而且采用了烟雾传感器MQ2实现对空气中烟雾浓度进行实时的采集,最后利用无线数据通信收发芯片NRF24L01，从而有利于实现对温度以及烟雾毒气的浓 度值进行现场的数据采集。该系统优点是体积小，性能稳定。缺点是结构单一，无法集中控制多个报警器的工作，监控范围有限。
第二发展阶段是消防报警的系统阶段，这个阶段的消防报警技术趋于成熟，在对单个建造物的消防报警发展为多个建筑物的消防报警系统设计。将传感器安装于安装多个安全多发地，并且使用有线的数据传输方式进行数据的传输和处理。并用一个中央处理器处理这些报警，使消防问题得到及时解决。如韩耀正在《基于CAN总线的气体报警系统的研究与实现》[3]中探究了带有CAN总线和485通信总线的电路设计，并探究了总线设计的实现以及安全性的分析。杨铁军在《集中式消防报警系统的设计与实现》[4]中讨论了集中式消防系统的优缺点。系统从分级控制结构上讨论了从总控中心和分控中心结合控制的消防报警系统。总控中心集中控制管理每一个分控中心，分控中心内部集成网络并作为网关对分控分支进行控制和处理。这一阶段的消防报警系统的应用范围变得更加广泛，但是其安装不方便。
第三发展阶段是消防无线报警的系统阶段，随着无线技术的发展的进步，消防报警系统从有线的信息连接进入无线信息处理阶段，这个阶段开始利用大量的无线信息传输装置实现消防报警系统的无线传输，这种技术利用最为广泛的就是Zigbee无线通信技术，如张金棒、刘军在《分布式无线报警系统硬件设计》[5]中将ZigBee无线通信技术带入报警系统的设计中，并且结合多点传感器对报警系统的硬件设计可实现性进行了分析和实验。肖良在《基于Android的消防监控网关的设计与实现》[6]讨论和无线系统下，结合嵌入式技术、传感器技术，和嵌入式软件算法设计开发了一种面向消防远程的无线传感器网关。曾媛在《消防自动报警系统与智能化系统的联动设计与应用》[7]讨论近年来我国重大特大火灾给人民生命和财产的巨大损失。并结合消防自动报警系统和智能化系统相结合，提高火灾的报警及时性和有效性进行了分析讨论。程瑶，韩成浩在《具有定位功能的消防报警系统设计》[8]针对现行的消防系统在火灾发生时对于被困人员的营救困难,设计了一套基于Zig Bee无线通信技术的高层人员定位系统.系统利用Zig Bee无线通信技术,对被困人员进行跟踪定位,并把数据传输到中央控制中心,为营救火灾被困人员提供了高效的解决方案.
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的研究背景及意义 1
1.2 国内外的发展状况和现状 1
2 系统方案设计 3
2.1 总体硬件设计 3
2.2 总体软件设计 5
3 消防报警系统的硬件设计 6
3.1 硬件电路设计的各功能模块介绍 6
4 消防报警系统的软件设计 7
4.1 主程序设计 7
4.1.1 主程序的初始化 7
4.1.2 主程序的初始化相关代码 8
4.2 温度传感器数据采集子程序设计 8
4.2.1 温度传感器数据采集介绍 8
4.2.2 温度传感器数据采集子程序代码设计 8
4.3 烟雾传感器数据采集子程序设计 12
4.3.1 烟雾传感器数据采集介绍 12
4.3.2 烟雾传感器数据采集子程序代码设计 12
4.4 火灾判断与报警子程序设计 15
4.4.1 消防火灾判断与声光报警 15
4 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
.4.2 消防火灾判断与声光报警代码设计 15
4.5 LED显示器子程序设计 16
4.5.1 LED显示器的基本设置 16
4.5.2 LED显示器的初始化 17
4.5.3 LED显示器的子程序代码设计 18
4.6 系统功能仿真验证 19
4.6.1 关于仿真与编程的软件 19
4.6.2 Protues仿真原理图 20
4.7 与硬件联调 20
4.7.1 仿真联调 20
4.7.2 实物联调 23
4.8 软硬件联调时出现的问题和解决 25
结论 26
致谢 27
参考文献28
附录 29 1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
由于人们在生活中中大量的用水用电，所以就存在许多安全隐患问题，尤其是消防安全，但是这个问题并没有得到大家足够多的重视，其中建筑的消防问题多发，比如商场、学生宿舍等存在许多安全隐患的建筑物，这些地方的火灾隐情会使人们的财产安全和生命安全遭受到巨大的威胁，所以目前消防安全问题引起了人们更高度的重视，报警系统在预防灾情发生的前提下变得更加关键。许多建造物的建造者和使用者们开始安装大量的消防报警系统。但目前的建筑物消防系统仍然存在着安装不方便、难以维护，安装成本高等实际问题，因此设计一种简易的消防报警系统变得越来越来重要。因为这个系统不仅仅能够满足人们预防火灾的消防安全需要，而且在生产成本、安装成本以及维护成本上也大大降低了，目前这种简易的消防报警系统已经开始普及到人们的家中，逐渐形成了使用其保证家庭及小型单位的消防安全的潮流。
1.2 国内外的发展状况和现状
消防报警系统的发展至今经历了由简单的使用少数几种传感器的单一报警器系统其发展到现在的多功能多样化的集成多种传感器的复杂型报警系统，由高误报率、安装使用复杂、监测范围有限等有明显缺陷发展到目前的低误报率、高精确度、安装使用便捷、监测范围更加广等。从其发展的过程来看，主要分为单个建造物的有线消防报警、多个建筑物的有线消防报警、多个建筑物的无线消防报警、多个建筑物的物联网消防报警主要这四个发展阶段：
第一发展阶段是消防报警的初级阶段。这一阶段主要关注单个建筑消防安全需要，这个阶段的消防报警系统处于一种不成熟的阶段，主要使用一些简单的传感器来实现基本的消防报警和电路设计理论基础。张慧在《消防报警系统设计探讨》[1]中介绍了消防报警系统的选择，并结合传统的报警系统存在的问题提出了详细的解决优化方案，方便技术操作人员进行操控。王鹏彪、刘钰、张志美在期刊名为《无线传感器网络消防报警系统的设计》[2]的文章中主要采用了单片机AT89S52RC作为实现控制电路的主要模块,同时采用了数字型温度传感器DS18B20对所在的周围环境温度实施实时的监测功能,而且采用了烟雾传感器MQ2实现对空气中烟雾浓度进行实时的采集,最后利用无线数据通信收发芯片NRF24L01，从而有利于实现对温度以及烟雾毒气的浓 度值进行现场的数据采集。该系统优点是体积小，性能稳定。缺点是结构单一，无法集中控制多个报警器的工作，监控范围有限。
第二发展阶段是消防报警的系统阶段，这个阶段的消防报警技术趋于成熟，在对单个建造物的消防报警发展为多个建筑物的消防报警系统设计。将传感器安装于安装多个安全多发地，并且使用有线的数据传输方式进行数据的传输和处理。并用一个中央处理器处理这些报警，使消防问题得到及时解决。如韩耀正在《基于CAN总线的气体报警系统的研究与实现》[3]中探究了带有CAN总线和485通信总线的电路设计，并探究了总线设计的实现以及安全性的分析。杨铁军在《集中式消防报警系统的设计与实现》[4]中讨论了集中式消防系统的优缺点。系统从分级控制结构上讨论了从总控中心和分控中心结合控制的消防报警系统。总控中心集中控制管理每一个分控中心，分控中心内部集成网络并作为网关对分控分支进行控制和处理。这一阶段的消防报警系统的应用范围变得更加广泛，但是其安装不方便。
第三发展阶段是消防无线报警的系统阶段，随着无线技术的发展的进步，消防报警系统从有线的信息连接进入无线信息处理阶段，这个阶段开始利用大量的无线信息传输装置实现消防报警系统的无线传输，这种技术利用最为广泛的就是Zigbee无线通信技术，如张金棒、刘军在《分布式无线报警系统硬件设计》[5]中将ZigBee无线通信技术带入报警系统的设计中，并且结合多点传感器对报警系统的硬件设计可实现性进行了分析和实验。肖良在《基于Android的消防监控网关的设计与实现》[6]讨论和无线系统下，结合嵌入式技术、传感器技术，和嵌入式软件算法设计开发了一种面向消防远程的无线传感器网关。曾媛在《消防自动报警系统与智能化系统的联动设计与应用》[7]讨论近年来我国重大特大火灾给人民生命和财产的巨大损失。并结合消防自动报警系统和智能化系统相结合，提高火灾的报警及时性和有效性进行了分析讨论。程瑶，韩成浩在《具有定位功能的消防报警系统设计》[8]针对现行的消防系统在火灾发生时对于被困人员的营救困难,设计了一套基于Zig Bee无线通信技术的高层人员定位系统.系统利用Zig Bee无线通信技术,对被困人员进行跟踪定位,并把数据传输到中央控制中心,为营救火灾被困人员提供了高效的解决方案.
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