无线通信技术的火灾探测系统设计硬件部分
本文是对火灾探测系统的设计，通过无线通信的技术实现数据的采集。设计的硬件有两个部分，一部分是火灾现场数据采集节点，另一部分是数据接收中心。采集节点可以有多个，可以实时通多无线通信线路将各自节点的信息发送到数据接收中心。接收中心对个节点的数据进行分类显示，并且可以通过限制设定，对异常参数报警。系统的硬件设计，主要电路有电源电路、传感器电路、单片机控制电路、无线数据收发电路、显示电路、报警电路等。通过上述的电路完成火灾探测系统的设计。关键词 传感器，单片机，无线技术，数据显示
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 发展现状 1
1.3 本文研究内容 2
2 系统工作原理 3
2.1 系统模型 3
2.2 通信方案 4
2.3 元器件选型 5
3 硬件设计 7
3.1 硬件组成 7
3.2 电源电路 8
3.3 单片机系统电路 9
3.4 温度检测电路 11
3.5 烟雾检测电路 12
3.6 CO检测电路 13
3.7 火光检测电路 14
3.8 AD检测电路 15
3.9 LCD2004液晶显示屏 16
3.10 无线通信电路 17
3.11 按键电路 18
3.12 报警电路 18
4 系统调试 19
4.1 系统设计软件 19
4.2 硬件调试 20
结论 25
致谢 26
参考文献 27
附录A 电路原理图 28
附录B 实物图 30
1 引言
1.1 研究背景
随着经济的高速发展，我国的经济发展取得了伟大的成就，这些成就每一件都是那么的令全世界为之震惊[13]。在这些发展中最令人兴奋的莫过于我国在工业上取得的成就，遥想当年，在新中国成立之初中国的工业百废待兴，短短的几十年中国在工业上取得了令人瞩目的成就，但在工业快速发展的同 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
时也给一些企业带来了潜在的威胁，最让人震惊的是每年的火灾状况严重。发生火灾的地方比较常见，给人们的生活带来巨大的伤害，同时也造成了财产损失。因此设计一款新型的火灾探测系统是人们和政府所渴望的。本设计是基于无线通信技术的火灾探测系统，设计中使用到的硬件有：单片机、无线模块、液晶显示屏、温度传感器、CO传感器、烟雾传感器、火光传感器等[36]。本设计运行流程是：传感器将检测的数据发给单片机进行处理，节点单片机将采集的数据进行计算，进而通过无线模块把数据发送到监控端上，最后用户可以通过监控端监视各个节点的数据。依据此系统检测到的数据有关部门可以采取相应的处理办法，进而避免火灾发生，同时也能提醒人们加强对火灾的预防意识[79]。本系统设计时采用的中心处理芯片是单片机，在运行的过程中单片机就好比人的大脑一样对传感器检测到的数据进行处理，然后发送指令给相应的执行机构，所以用单片机做智能仪表仪器或智能系统是非常方便的[5]。在单片机运行的过程中，晶振电路和复位电路是非常必要的，晶振电路的功能是在单片机刚上电时给单片机提供一个震荡信号，使单片机能够正常工作；复位电路的功能是使单片机进行程序的运行时，回到程序运行的起点。单片机已经进入市场几十年了，在当今社会上使用的单片机大致可分为：8位、16位、32位的，而位数就代表着单片机的处理速度，所以目前单片机的处理速度也变得越来越快；单片机内部集成的资源也越来越多，例如：晶振电路、复位电路、模数转换电路[10]。
1.2 发展现状
火灾预防工作和人们的生活密切相关，根据科学家的一项研究表明，每天因为火灾牺牲的人数有上万人。因此生活安全质量的好坏直接影响人们的身体健康状况[11]。
就火灾现场检测的参数来看：传统的检测是利用测试纸来检测空气中特定的物质浓度，例如：CO、烟雾等，该种检测人为的影响很大，因此检测出的数据只能作为一个大致的参考[1214]。随着电子技术的发展，人们会利用传感器检测空气中一些特定气体的浓度，然后把数据发送给单片机进行处理进而在液晶上显示，此种方法只能在特定的位置检测，在检测的过程中需要大量的人员前往检测地点进行数据的记录，这就无形中增加了检测成本，同时种种检测只是代表该地点当下时间内的空气质量状况[9]。本论文设计的是覆盖系统先用特定的传感器检测空气中要检测的特定成分，然后把检测到的数据发给单片机进行数据的处理与分析，最后单片机把分析好的数据通过无线模块发送给监控端，最后检测人员利用监控端查看传感器检测到的数据[10]。这种系统是使用简单的传感器、普通的单片机，同时系统能够实时检测并把检测的数据通过无线的方式发送到监控端上，这就节约了人力和物力，进而节约了成本[15]。
从国家这个大方面来看，几乎每个国家都是在一开始就把发展国内经济放在第一位，等到经济发展稳点后才发现国内的安全隐患，然后就开展预防工作。下面有一些国际上关于环境治理的一些大事，例如：1994年美国洛杉矶发生世界上第一次光化学烟雾事件，1951年世界气象组织成为联合国专门机构，1952年伦敦大雾事件，1958年联合国第一次海洋法会议在日内瓦举行，1970年2000万美国人参加“地球日和平示威”，1985年人类首次观测到臭氧空洞，1990年第二次世界气候大会在日内瓦举行，1992年联合国通过气候变化框架条约，1995年政府间气候变化小组发表第二次关于全球变暖的报告，1998年是一千年间最热的年份，2002年第二次地球峰会世界可持续发展会议在南非约翰内斯堡举行[11617]。
从个人这个小方面来看，由于今时不同往日，现在国家政策好了，人们生活水平好了。温饱已经不是人们所关心的事情了，日子过的越来越好，人们越来越关心自己人身安全。所以火灾预防工作是每个人所关心的[1819]。
由以上所分析在社会、个人、国际间的局势来看在未来空气状况会越来越受到人们的关注。同时这也从侧面说明我们做这个系统有一定的实用性，不论是在政府部门作为环境治理参考的依据，还是普通人作为对于当前空气状况的了解都有一定的实用性[20]。
1.3 本文研究内容
本文主要是对火灾现场的一些参数测量，通过现场的火光、烟雾浓度、 温度等信息来判断是否发生火灾。本设计针对系统硬件，硬件设计主要包含四个电路，分别是传感器检测电路、单片机控制电路、无线数据收发电路以及显示电路。各个电路都是根据系统的要求设计的，通过其去实现具体的功能。传感器设计的电路是对火光、CO、烟雾以及温度的检测，通过这四个参数的检测来判断现场的情况。单片机控制电路就是指单片机的最小系统电路，可以根据输入的信号进行判断分析，然后通过内部的数据计算，按照设计的要求去输出相应的信息。无线数据收发电路主要就是传输采集节点与监控节点的数据，通过无线芯片来实现数据的传输。显示电路主要是数据监控端上的元件，可以显示各个采集节点的信息，通过显示屏将各个节点采集的信息显示出来。除了上述的几个电路，系统中还有其他的辅助电路，例如电源电路、报警电路等。这些电路在系统中也是非常重要，因此在系统设计的时候也要考虑。
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 发展现状 1
1.3 本文研究内容 2
2 系统工作原理 3
2.1 系统模型 3
2.2 通信方案 4
2.3 元器件选型 5
3 硬件设计 7
3.1 硬件组成 7
3.2 电源电路 8
3.3 单片机系统电路 9
3.4 温度检测电路 11
3.5 烟雾检测电路 12
3.6 CO检测电路 13
3.7 火光检测电路 14
3.8 AD检测电路 15
3.9 LCD2004液晶显示屏 16
3.10 无线通信电路 17
3.11 按键电路 18
3.12 报警电路 18
4 系统调试 19
4.1 系统设计软件 19
4.2 硬件调试 20
结论 25
致谢 26
参考文献 27
附录A 电路原理图 28
附录B 实物图 30
1 引言
1.1 研究背景
随着经济的高速发展，我国的经济发展取得了伟大的成就，这些成就每一件都是那么的令全世界为之震惊[13]。在这些发展中最令人兴奋的莫过于我国在工业上取得的成就，遥想当年，在新中国成立之初中国的工业百废待兴，短短的几十年中国在工业上取得了令人瞩目的成就，但在工业快速发展的同 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
时也给一些企业带来了潜在的威胁，最让人震惊的是每年的火灾状况严重。发生火灾的地方比较常见，给人们的生活带来巨大的伤害，同时也造成了财产损失。因此设计一款新型的火灾探测系统是人们和政府所渴望的。本设计是基于无线通信技术的火灾探测系统，设计中使用到的硬件有：单片机、无线模块、液晶显示屏、温度传感器、CO传感器、烟雾传感器、火光传感器等[36]。本设计运行流程是：传感器将检测的数据发给单片机进行处理，节点单片机将采集的数据进行计算，进而通过无线模块把数据发送到监控端上，最后用户可以通过监控端监视各个节点的数据。依据此系统检测到的数据有关部门可以采取相应的处理办法，进而避免火灾发生，同时也能提醒人们加强对火灾的预防意识[79]。本系统设计时采用的中心处理芯片是单片机，在运行的过程中单片机就好比人的大脑一样对传感器检测到的数据进行处理，然后发送指令给相应的执行机构，所以用单片机做智能仪表仪器或智能系统是非常方便的[5]。在单片机运行的过程中，晶振电路和复位电路是非常必要的，晶振电路的功能是在单片机刚上电时给单片机提供一个震荡信号，使单片机能够正常工作；复位电路的功能是使单片机进行程序的运行时，回到程序运行的起点。单片机已经进入市场几十年了，在当今社会上使用的单片机大致可分为：8位、16位、32位的，而位数就代表着单片机的处理速度，所以目前单片机的处理速度也变得越来越快；单片机内部集成的资源也越来越多，例如：晶振电路、复位电路、模数转换电路[10]。
1.2 发展现状
火灾预防工作和人们的生活密切相关，根据科学家的一项研究表明，每天因为火灾牺牲的人数有上万人。因此生活安全质量的好坏直接影响人们的身体健康状况[11]。
就火灾现场检测的参数来看：传统的检测是利用测试纸来检测空气中特定的物质浓度，例如：CO、烟雾等，该种检测人为的影响很大，因此检测出的数据只能作为一个大致的参考[1214]。随着电子技术的发展，人们会利用传感器检测空气中一些特定气体的浓度，然后把数据发送给单片机进行处理进而在液晶上显示，此种方法只能在特定的位置检测，在检测的过程中需要大量的人员前往检测地点进行数据的记录，这就无形中增加了检测成本，同时种种检测只是代表该地点当下时间内的空气质量状况[9]。本论文设计的是覆盖系统先用特定的传感器检测空气中要检测的特定成分，然后把检测到的数据发给单片机进行数据的处理与分析，最后单片机把分析好的数据通过无线模块发送给监控端，最后检测人员利用监控端查看传感器检测到的数据[10]。这种系统是使用简单的传感器、普通的单片机，同时系统能够实时检测并把检测的数据通过无线的方式发送到监控端上，这就节约了人力和物力，进而节约了成本[15]。
从国家这个大方面来看，几乎每个国家都是在一开始就把发展国内经济放在第一位，等到经济发展稳点后才发现国内的安全隐患，然后就开展预防工作。下面有一些国际上关于环境治理的一些大事，例如：1994年美国洛杉矶发生世界上第一次光化学烟雾事件，1951年世界气象组织成为联合国专门机构，1952年伦敦大雾事件，1958年联合国第一次海洋法会议在日内瓦举行，1970年2000万美国人参加“地球日和平示威”，1985年人类首次观测到臭氧空洞，1990年第二次世界气候大会在日内瓦举行，1992年联合国通过气候变化框架条约，1995年政府间气候变化小组发表第二次关于全球变暖的报告，1998年是一千年间最热的年份，2002年第二次地球峰会世界可持续发展会议在南非约翰内斯堡举行[11617]。
从个人这个小方面来看，由于今时不同往日，现在国家政策好了，人们生活水平好了。温饱已经不是人们所关心的事情了，日子过的越来越好，人们越来越关心自己人身安全。所以火灾预防工作是每个人所关心的[1819]。
由以上所分析在社会、个人、国际间的局势来看在未来空气状况会越来越受到人们的关注。同时这也从侧面说明我们做这个系统有一定的实用性，不论是在政府部门作为环境治理参考的依据，还是普通人作为对于当前空气状况的了解都有一定的实用性[20]。
1.3 本文研究内容
本文主要是对火灾现场的一些参数测量，通过现场的火光、烟雾浓度、 温度等信息来判断是否发生火灾。本设计针对系统硬件，硬件设计主要包含四个电路，分别是传感器检测电路、单片机控制电路、无线数据收发电路以及显示电路。各个电路都是根据系统的要求设计的，通过其去实现具体的功能。传感器设计的电路是对火光、CO、烟雾以及温度的检测，通过这四个参数的检测来判断现场的情况。单片机控制电路就是指单片机的最小系统电路，可以根据输入的信号进行判断分析，然后通过内部的数据计算，按照设计的要求去输出相应的信息。无线数据收发电路主要就是传输采集节点与监控节点的数据，通过无线芯片来实现数据的传输。显示电路主要是数据监控端上的元件，可以显示各个采集节点的信息，通过显示屏将各个节点采集的信息显示出来。除了上述的几个电路，系统中还有其他的辅助电路，例如电源电路、报警电路等。这些电路在系统中也是非常重要，因此在系统设计的时候也要考虑。
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