无线传感网的楼宇防火监控系统软件设计(附件)
火灾伴随着人们生活水平的提高，发生的频率也越来越高。火灾不仅仅给人们带来财产的损失，每年还有近千万的人身体上受到了不同程度的伤害。本文主要是对基于无线传感网的楼宇防火监控展开了描述。文章开头写了课题的相关方面的研究背景以及研究现状。本设计的防火监控系统是以单片机为核心融入了新兴的无线通信的技术以及传感网采集技术。系统中主要用了温湿度传感器、烟雾传感器、一氧化碳传感器来采集火灾环境中的各项参数。传感器通过AD转换模块将收集的参数转换为数字输出。在系统中，选择了其中的两个节点作为研究对象，并在节点之间进行无线通信来实现信息的传输，其中选择了nRF24L01作为无线收发器模块。系统终端接收信息由MCU处理并通过LCD屏幕显示。在多次软硬件联合调试后，能够实现采用无线通信的技术对火灾进行防火监控。关键词 无线传感网，防火监控，节点，楼宇
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 研究现状和发展趋势 1
1.3 工作流程安排 2
2 基于无线传感网的楼宇防火监控系统的整体设计 2
2.1 基于无线传感网的楼宇防火监控系统的设计思路 2
2.2 系统总体功能 3
3 基于无线传感网的楼宇防火监控系统的硬件设计 3
3.1 单片机STC90C51 4
3.2 检测电路 7
3.3 A/D转换电路 9
3.4 nRF24L01无线收发器电路 10
3.5 液晶显示电路 12
3.6 电源电路 13
4 基于无线传感网的楼宇防火监控系统的软件设计 14
4.1 系统编程语言的选择 14
4.2 主程序 15
4.3 温湿度数据采集子程序模块 16
4.4 烟雾采集子程序模块 17
4.5 CO数据采集子程序模块 17
4.6 A/D转换模块 18
4.7 串口通信子程序模块 18
4.8 无线收发子程序模块 19
4.9 液晶显示子程序模块 21
5 软硬 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
件联调 23
5.1 初始化状态 23
5.2 无火灾状态 24
5.3 火灾报警状态 25
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
附录A 总硬件电路图 31
附录B 焊接电路板图 32
附录C 系统程序代码 33
1 绪论
1.1 课题研究背景和意义
人们常说火灾无情，一旦发生火灾损失将会十分惨重，轻则财物受损，重则危及生命安全。据了解2017年1月到10月，全国共接报警21.9万起，死亡人数达千人以上，受灾的财产损失达26.2亿元。在这些火灾中，较大范围的火灾险情就高达50多起，由此可见火灾的高发性和高危害性。
社会经济的快速发展，短时间内全国各地城市人口的成倍剧增，传统的低层建筑已经不能满足城市人口日益增长的居住需求。高层建筑相较于传统的低层建筑而言，相同的占地面积，人口居住密集度高的却不是一点两点。基于这个社会现状，很多地方的地产开发商都推出了许多高层楼盘。如今市面上出售的很多建筑装饰材料都是易燃易爆的危险品，建筑内部火灾的隐患非常大。高层建筑一旦发生火灾，建筑内的人员逃生会有非常大的困难而且火灾蔓延的速度非常的快。在这样的社会现状下，建立健全完善的楼宇防火监控体系成为了急需解决的问题。传统的火灾监控需要在被测的区域进行布置线路，需要损耗大量的人力物力，现在有些楼宇可能还不方便布线。基于无线传感网的楼宇防火监控为解决这些难题提供了可能性，不需要布线，采用无线通信的方式来达到监控的目的。
1.2 研究现状和发展趋势
通信技术，嵌入式技术以及传感器技术的快速发展带动了无线传感网技术的发展。因其具有重要科研价值以及广阔的应用前景，很多国家的研究人员都被吸引去投入大量的时间研究。相信在不久的将来无线传感网技术将会是二十一世纪的崛起的新兴产业之一，会成为日常必不可少的一项高新技术。
目前，国内外各大科研机构都出台了许多关于无线传感网的研究方案，并投入巨额资金用作研究经费。技术人员对无线传感网络的防火监控的算法进行了大量的研究。国内对于防火监控的研究开始的比较晚，直到改革开放时期，关于火灾监控的技术才得到了飞快的发展。为了降低火灾误报的比率，研究人员尝试将无线传感网技术应用于传统的火灾的监控系统中。大量的传感器节点构成了无线传感网。无线传感网由大量低电量、低功耗的监测环境的无线传感器节点组成。节点的数量可以是几个也可以是几百几千个，每个节点可以与一个或者多个节点相连。由于国内关于无线传感网的的研究目前还处于比较低的研究水平，所以近几年科技界和产业界都非常重视无线传感网技术的发展和相关应用的研究。在未来的几年，关于无线传感网的技术将会得到飞快的发展，会渗透到人们生活的很多方面，生活也会变得更加便利。
1.3 工作流程安排
本设计主要是一款运用无线传感网实现远程监控的楼宇防火监控技术。首先在图书馆查阅很多相关的资料，了解关于楼宇火灾监测系统的一些基本的工作原理，然后根据设计要求选择所需要的设备种类以及型号，其次根据系统所要实现的功能来绘制软件流程图编写系统的程序代码，最后将检查无误的程序下载到焊接的硬件电路板中，实现软件与硬件的联调，看看各个模块的能否正常工作，直到最后能够达到基于无线传感网的楼宇防火监控的要求。
论文的绪论部分对无线传感网和防火监控做了讲解，其中还详细的阐述了无线传感网技术如今在国内外的发展现状以及在未来一段时内的发展趋势。在绪论的最后是在做毕业设计过程中具体工作的分配与时间的安排。论文的第二部分主要对系统的整体功能做了详细的介绍，阐明基于无线传感网的楼宇防火监控这个系统的设计理念。论文的第三、四两个部分主要是对设计系统的硬件和软件做了很详尽的介绍，从查阅资料确定研究方向到硬件设计时系统元器件的选择到电路板的焊接完成，再到进行软件设计时编程语言的选择一直到程序的成功编写。在设计的系统中主要选取了一个终端节点和一个监控节点作为代表。在文章的最后一部分是介绍了在毕设设计的最后系统硬件与软件的联合调试，将编译好的程序通过通信串口下载到焊接好的硬件电路板中进行联合调试，直到最后满足系统所需实现的全部功能。在联合调试结束后总结在整个毕业设计的过程中遇到的问题，总结成功的经验与失败的教训，完成毕业论文的书写。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 研究现状和发展趋势 1
1.3 工作流程安排 2
2 基于无线传感网的楼宇防火监控系统的整体设计 2
2.1 基于无线传感网的楼宇防火监控系统的设计思路 2
2.2 系统总体功能 3
3 基于无线传感网的楼宇防火监控系统的硬件设计 3
3.1 单片机STC90C51 4
3.2 检测电路 7
3.3 A/D转换电路 9
3.4 nRF24L01无线收发器电路 10
3.5 液晶显示电路 12
3.6 电源电路 13
4 基于无线传感网的楼宇防火监控系统的软件设计 14
4.1 系统编程语言的选择 14
4.2 主程序 15
4.3 温湿度数据采集子程序模块 16
4.4 烟雾采集子程序模块 17
4.5 CO数据采集子程序模块 17
4.6 A/D转换模块 18
4.7 串口通信子程序模块 18
4.8 无线收发子程序模块 19
4.9 液晶显示子程序模块 21
5 软硬 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
件联调 23
5.1 初始化状态 23
5.2 无火灾状态 24
5.3 火灾报警状态 25
结 论 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
附录A 总硬件电路图 31
附录B 焊接电路板图 32
附录C 系统程序代码 33
1 绪论
1.1 课题研究背景和意义
人们常说火灾无情，一旦发生火灾损失将会十分惨重，轻则财物受损，重则危及生命安全。据了解2017年1月到10月，全国共接报警21.9万起，死亡人数达千人以上，受灾的财产损失达26.2亿元。在这些火灾中，较大范围的火灾险情就高达50多起，由此可见火灾的高发性和高危害性。
社会经济的快速发展，短时间内全国各地城市人口的成倍剧增，传统的低层建筑已经不能满足城市人口日益增长的居住需求。高层建筑相较于传统的低层建筑而言，相同的占地面积，人口居住密集度高的却不是一点两点。基于这个社会现状，很多地方的地产开发商都推出了许多高层楼盘。如今市面上出售的很多建筑装饰材料都是易燃易爆的危险品，建筑内部火灾的隐患非常大。高层建筑一旦发生火灾，建筑内的人员逃生会有非常大的困难而且火灾蔓延的速度非常的快。在这样的社会现状下，建立健全完善的楼宇防火监控体系成为了急需解决的问题。传统的火灾监控需要在被测的区域进行布置线路，需要损耗大量的人力物力，现在有些楼宇可能还不方便布线。基于无线传感网的楼宇防火监控为解决这些难题提供了可能性，不需要布线，采用无线通信的方式来达到监控的目的。
1.2 研究现状和发展趋势
通信技术，嵌入式技术以及传感器技术的快速发展带动了无线传感网技术的发展。因其具有重要科研价值以及广阔的应用前景，很多国家的研究人员都被吸引去投入大量的时间研究。相信在不久的将来无线传感网技术将会是二十一世纪的崛起的新兴产业之一，会成为日常必不可少的一项高新技术。
目前，国内外各大科研机构都出台了许多关于无线传感网的研究方案，并投入巨额资金用作研究经费。技术人员对无线传感网络的防火监控的算法进行了大量的研究。国内对于防火监控的研究开始的比较晚，直到改革开放时期，关于火灾监控的技术才得到了飞快的发展。为了降低火灾误报的比率，研究人员尝试将无线传感网技术应用于传统的火灾的监控系统中。大量的传感器节点构成了无线传感网。无线传感网由大量低电量、低功耗的监测环境的无线传感器节点组成。节点的数量可以是几个也可以是几百几千个，每个节点可以与一个或者多个节点相连。由于国内关于无线传感网的的研究目前还处于比较低的研究水平，所以近几年科技界和产业界都非常重视无线传感网技术的发展和相关应用的研究。在未来的几年，关于无线传感网的技术将会得到飞快的发展，会渗透到人们生活的很多方面，生活也会变得更加便利。
1.3 工作流程安排
本设计主要是一款运用无线传感网实现远程监控的楼宇防火监控技术。首先在图书馆查阅很多相关的资料，了解关于楼宇火灾监测系统的一些基本的工作原理，然后根据设计要求选择所需要的设备种类以及型号，其次根据系统所要实现的功能来绘制软件流程图编写系统的程序代码，最后将检查无误的程序下载到焊接的硬件电路板中，实现软件与硬件的联调，看看各个模块的能否正常工作，直到最后能够达到基于无线传感网的楼宇防火监控的要求。
论文的绪论部分对无线传感网和防火监控做了讲解，其中还详细的阐述了无线传感网技术如今在国内外的发展现状以及在未来一段时内的发展趋势。在绪论的最后是在做毕业设计过程中具体工作的分配与时间的安排。论文的第二部分主要对系统的整体功能做了详细的介绍，阐明基于无线传感网的楼宇防火监控这个系统的设计理念。论文的第三、四两个部分主要是对设计系统的硬件和软件做了很详尽的介绍，从查阅资料确定研究方向到硬件设计时系统元器件的选择到电路板的焊接完成，再到进行软件设计时编程语言的选择一直到程序的成功编写。在设计的系统中主要选取了一个终端节点和一个监控节点作为代表。在文章的最后一部分是介绍了在毕设设计的最后系统硬件与软件的联合调试，将编译好的程序通过通信串口下载到焊接好的硬件电路板中进行联合调试，直到最后满足系统所需实现的全部功能。在联合调试结束后总结在整个毕业设计的过程中遇到的问题，总结成功的经验与失败的教训，完成毕业论文的书写。
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