单片机的火灾自动报警系统
目 录
1 引言 1
1．1 选题的背景及意义 1
1．2 国内外研究现状 2
1．3 本文要做的工作 3
2 火灾自动报警系统系统设计总体方案 3
2．1 系统设计原则 3
2．2 系统设计方案论证 4
2．3 火灾自动报警系统总体方案设计 4
3 系统元器件的选择 5
3．1 主控芯片选择 5
3．2 温度传感器 6
3．3 烟雾传感器 7
3．3 A/D转换器 8
3．4 显示器 10
4 火灾自动报警系统硬件设计 11
4．1 主控电路设计 13
4．2 烟雾探测器的电路设计 14
4．3温度探测器的电路设计 16
4．4 液晶显示的电路设计 17
4．5 声光报警的电路设计 17
4．6 按键的电路设计 19
5 火灾自动报警系统系统软件设计 19
5．1 系统主程序的软件设计 20
5．2 系统温度检测的软件设计 21
5．3 系统烟雾浓度检测的软件设计 22
5．4 系统声光报警模块的软件设计 23
5．5 系统LCD1602液晶显示的软件设计 23
5．6系统按键的软件设计 24
6 系统仿真与调试 25
6．1软件介绍 26
6．2仿真结果 26
6．3 系统的调试 28
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
> 附录一 电路设计原理图 33
附录二 系统电路印刷板 34
1 引言
火灾是人们日常生活中最常发生且伴随着巨大破坏力的自然灾害之一。随着科学技术更新的速度越来越快，周期越来越短，人们生活中的火灾隐患也越来越多。根据公安部消防局的统计，2015年全国一年共发生33.8万起失火事件，造成人员伤亡人数高达2854人，其中死亡1742人，受伤1112人，直接造成经济损失39.5亿元。由此可见，火灾的不仅对人们的生命安全构成巨大的威胁，同时也会导致社会经济的巨大损失。为了避免火灾造成大量的人员伤亡和经济损失，消防界也越来越重视自动的火灾报警系统的研发。因此稳定、准确、灵敏的火灾预警、报警系统不仅是对人民生命安全的保障，也会极大地减少社会的经济损失。
1．1 选题的背景及意义
人们常说：“预防重于救险”，预防火灾是尽可能地减少火灾源头的出现，而这也确实能够降低火灾的发生概率，但却无法完全避免火灾的发生。如果有一套设备，在火灾发生的时，就能准确地检测到火灾险情，发出警报报警，并及时采取行之有效的灭火措施，控制火灾险情的蔓延，那么由火灾造成的人身安全和财产损失将降至最低。改革开放后我国建筑行业迅速地发展形势，消防体系的日趋成熟，基于这一时代背景下，使得火灾自动报警设备的研究和应用进入了一个新的时代。火灾自动报警系统的基本保护对象和应用场合是工业建筑和民用建筑[2]，因此火灾自动报警设备应用在商城、高层建筑、图书馆、居民小区、工业厂房、仓库等城市的各个角落，而且绝大多数的报警设备都能充分地发挥其功能。
火灾自动报警系统在保障人身和财产安全方面有着重要的现实意义[3]。假如城市的某个高层建筑内发生火灾，由于火灾发生时早期不明显的特征往往不能被人们立即注意到，因此来不及采取有效的控制措施，一旦火灾险情达到人们可以察觉的程度，其控制和扑灭的难度也随之提高，对生命和财产构成巨大的威胁。而火灾自动报警系统则可以对周围的温度和烟雾浓度实时监测，一旦发现温度过高或者烟雾浓度过高，就会发出预报警，表明周围存在火灾隐患，要尽快排除；若真的有火灾发生，则系统就会自动报警，提示人们有秩序的离开火灾现场，报警的同时还要将消息传送到城市的消防中心，派最近的消防队前去控制火灾险情，及时消灭火灾，保障人身安全，减少经济损失。
1．2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
火灾自动报警系统诞生于19世纪40年代的美国，发展至今已有150多年[2]。所以在国外，火灾自动报警系统起步比较早，发展也相对成熟。西方发达国家经过一个半世纪的发展，已经形成了比较完善的消防体系，具有专门的消防机构来实时监测城市的火灾报警信号，保证火灾警报的信号的能及时传送到消防中心。传统的火灾自动报警系统只能对火灾进行监测报警，一旦发生火灾，火灾自动报警器就发出警报，提醒群众此处有火灾发生，按秩序撤离现场。然而随着计算机网络和通信技术的进一步发展，火灾自动报警系统利用网络通信相结合形成了智能火灾自动报警系统，将远程控制技术运用到火灾自动报警系统中，这样就可以对城市的每个报警设备的进行实时监测。一旦城市中的某个角落发生火灾，火灾信号能够通过物理线路迅速地传送到消防中心，消防机构会在最短的时间判断出火灾现场的险情的大致情况，迅速作出相应的应对措施。
近年来，无线电通信 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
技术的发展速度越来越快，欧美国家已经开始流行无线通信的火灾自动报警系统的研发[1]。这种系统是将无线电通信技术应用到传统的火灾自动报警系统上，火 灾报警设备与消防中心的信息的传输不在通过传统的物理线路，而是以无线传输的方式传输信息，与消防中心进行信息的交互。
1.2.2 国内研究现状
相对于西方的发达国家，我国对火灾自动报警系的统研究起步比较晚，从而导致我国的消防系统相对比较滞后。早期时候，我国还是只能对外国的产品进行模仿，并不能真正独立地研发出性价比高火灾自动报警系统。随着改革开放政策实施后，大量的国外的企业开始在中国投资办厂，在拉动中国经济发展的同时，也给中国带来新的开发技术和发展理念，这直接导致火灾自动报警设备在市场大量需求。与此同时，城市化的进程加快，各种建筑的出现如雨后春笋，间接刺激了产品的更新换代和技术的研发。尽管我国在火灾自动报警系统研究上起步晚，但也非常重视西方发达国家的先进技术。凭借对西方发达国家先进技术学习研究、模仿吸收，在进行自主创新，使得我国逐渐缩小与西方发达国家技术上的差距。
1．3 本文要做的工作
火灾自动报警系统主要进行单片机主控模块、温度检测模块、烟雾浓度检测模块、显示模块和蜂鸣器报警模块五个模块的设计。首先，温度传感器和烟雾传感器实时监测周围环境的温度和烟雾浓度，将采集到数据与设定发出警报的温度警戒值和烟雾浓度警戒值进行比较，看是都超过设定的警戒值。当周围的环境的烟雾浓度超过设定的警戒值时，则黄灯亮，蜂鸣器响，表明烟雾超标，存在着火点能导致火灾；若周围的环境的温度超过设定的警戒值时，则是红灯亮，蜂鸣器响，表明周围环境温度过高，存在火灾隐患；若烟雾浓度和温度都超过警戒值时，则红灯和黄灯一起亮，蜂鸣器响，表明有火灾发生，立即要采取措施。
本次设计的火灾自动报警系统系统分为两大部分：硬件系统设计和软件系统设计。硬件部分是采用温度传感器DS18b20和MQ-2来检测环境中的温度和烟雾浓度，而系统进行数据传输的主控芯片是单片机STC89C51，外接了温度传感器、烟雾传感器、1602液晶屏、LED灯、蜂鸣器和按键，并设计其他的外围电路。软件的设计是采用C语言编写程序，独立设计各个模块程序，先设计并编写主程序，然后是编写设计各个模块子程序的，最后在主程序中调用各个模块的子程序。
1 引言 1
1．1 选题的背景及意义 1
1．2 国内外研究现状 2
1．3 本文要做的工作 3
2 火灾自动报警系统系统设计总体方案 3
2．1 系统设计原则 3
2．2 系统设计方案论证 4
2．3 火灾自动报警系统总体方案设计 4
3 系统元器件的选择 5
3．1 主控芯片选择 5
3．2 温度传感器 6
3．3 烟雾传感器 7
3．3 A/D转换器 8
3．4 显示器 10
4 火灾自动报警系统硬件设计 11
4．1 主控电路设计 13
4．2 烟雾探测器的电路设计 14
4．3温度探测器的电路设计 16
4．4 液晶显示的电路设计 17
4．5 声光报警的电路设计 17
4．6 按键的电路设计 19
5 火灾自动报警系统系统软件设计 19
5．1 系统主程序的软件设计 20
5．2 系统温度检测的软件设计 21
5．3 系统烟雾浓度检测的软件设计 22
5．4 系统声光报警模块的软件设计 23
5．5 系统LCD1602液晶显示的软件设计 23
5．6系统按键的软件设计 24
6 系统仿真与调试 25
6．1软件介绍 26
6．2仿真结果 26
6．3 系统的调试 28
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
> 附录一 电路设计原理图 33
附录二 系统电路印刷板 34
1 引言
火灾是人们日常生活中最常发生且伴随着巨大破坏力的自然灾害之一。随着科学技术更新的速度越来越快，周期越来越短，人们生活中的火灾隐患也越来越多。根据公安部消防局的统计，2015年全国一年共发生33.8万起失火事件，造成人员伤亡人数高达2854人，其中死亡1742人，受伤1112人，直接造成经济损失39.5亿元。由此可见，火灾的不仅对人们的生命安全构成巨大的威胁，同时也会导致社会经济的巨大损失。为了避免火灾造成大量的人员伤亡和经济损失，消防界也越来越重视自动的火灾报警系统的研发。因此稳定、准确、灵敏的火灾预警、报警系统不仅是对人民生命安全的保障，也会极大地减少社会的经济损失。
1．1 选题的背景及意义
人们常说：“预防重于救险”，预防火灾是尽可能地减少火灾源头的出现，而这也确实能够降低火灾的发生概率，但却无法完全避免火灾的发生。如果有一套设备，在火灾发生的时，就能准确地检测到火灾险情，发出警报报警，并及时采取行之有效的灭火措施，控制火灾险情的蔓延，那么由火灾造成的人身安全和财产损失将降至最低。改革开放后我国建筑行业迅速地发展形势，消防体系的日趋成熟，基于这一时代背景下，使得火灾自动报警设备的研究和应用进入了一个新的时代。火灾自动报警系统的基本保护对象和应用场合是工业建筑和民用建筑[2]，因此火灾自动报警设备应用在商城、高层建筑、图书馆、居民小区、工业厂房、仓库等城市的各个角落，而且绝大多数的报警设备都能充分地发挥其功能。
火灾自动报警系统在保障人身和财产安全方面有着重要的现实意义[3]。假如城市的某个高层建筑内发生火灾，由于火灾发生时早期不明显的特征往往不能被人们立即注意到，因此来不及采取有效的控制措施，一旦火灾险情达到人们可以察觉的程度，其控制和扑灭的难度也随之提高，对生命和财产构成巨大的威胁。而火灾自动报警系统则可以对周围的温度和烟雾浓度实时监测，一旦发现温度过高或者烟雾浓度过高，就会发出预报警，表明周围存在火灾隐患，要尽快排除；若真的有火灾发生，则系统就会自动报警，提示人们有秩序的离开火灾现场，报警的同时还要将消息传送到城市的消防中心，派最近的消防队前去控制火灾险情，及时消灭火灾，保障人身安全，减少经济损失。
1．2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
火灾自动报警系统诞生于19世纪40年代的美国，发展至今已有150多年[2]。所以在国外，火灾自动报警系统起步比较早，发展也相对成熟。西方发达国家经过一个半世纪的发展，已经形成了比较完善的消防体系，具有专门的消防机构来实时监测城市的火灾报警信号，保证火灾警报的信号的能及时传送到消防中心。传统的火灾自动报警系统只能对火灾进行监测报警，一旦发生火灾，火灾自动报警器就发出警报，提醒群众此处有火灾发生，按秩序撤离现场。然而随着计算机网络和通信技术的进一步发展，火灾自动报警系统利用网络通信相结合形成了智能火灾自动报警系统，将远程控制技术运用到火灾自动报警系统中，这样就可以对城市的每个报警设备的进行实时监测。一旦城市中的某个角落发生火灾，火灾信号能够通过物理线路迅速地传送到消防中心，消防机构会在最短的时间判断出火灾现场的险情的大致情况，迅速作出相应的应对措施。
近年来，无线电通信 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
技术的发展速度越来越快，欧美国家已经开始流行无线通信的火灾自动报警系统的研发[1]。这种系统是将无线电通信技术应用到传统的火灾自动报警系统上，火 灾报警设备与消防中心的信息的传输不在通过传统的物理线路，而是以无线传输的方式传输信息，与消防中心进行信息的交互。
1.2.2 国内研究现状
相对于西方的发达国家，我国对火灾自动报警系的统研究起步比较晚，从而导致我国的消防系统相对比较滞后。早期时候，我国还是只能对外国的产品进行模仿，并不能真正独立地研发出性价比高火灾自动报警系统。随着改革开放政策实施后，大量的国外的企业开始在中国投资办厂，在拉动中国经济发展的同时，也给中国带来新的开发技术和发展理念，这直接导致火灾自动报警设备在市场大量需求。与此同时，城市化的进程加快，各种建筑的出现如雨后春笋，间接刺激了产品的更新换代和技术的研发。尽管我国在火灾自动报警系统研究上起步晚，但也非常重视西方发达国家的先进技术。凭借对西方发达国家先进技术学习研究、模仿吸收，在进行自主创新，使得我国逐渐缩小与西方发达国家技术上的差距。
1．3 本文要做的工作
火灾自动报警系统主要进行单片机主控模块、温度检测模块、烟雾浓度检测模块、显示模块和蜂鸣器报警模块五个模块的设计。首先，温度传感器和烟雾传感器实时监测周围环境的温度和烟雾浓度，将采集到数据与设定发出警报的温度警戒值和烟雾浓度警戒值进行比较，看是都超过设定的警戒值。当周围的环境的烟雾浓度超过设定的警戒值时，则黄灯亮，蜂鸣器响，表明烟雾超标，存在着火点能导致火灾；若周围的环境的温度超过设定的警戒值时，则是红灯亮，蜂鸣器响，表明周围环境温度过高，存在火灾隐患；若烟雾浓度和温度都超过警戒值时，则红灯和黄灯一起亮，蜂鸣器响，表明有火灾发生，立即要采取措施。
本次设计的火灾自动报警系统系统分为两大部分：硬件系统设计和软件系统设计。硬件部分是采用温度传感器DS18b20和MQ-2来检测环境中的温度和烟雾浓度，而系统进行数据传输的主控芯片是单片机STC89C51，外接了温度传感器、烟雾传感器、1602液晶屏、LED灯、蜂鸣器和按键，并设计其他的外围电路。软件的设计是采用C语言编写程序，独立设计各个模块程序，先设计并编写主程序，然后是编写设计各个模块子程序的，最后在主程序中调用各个模块的子程序。
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