多传感器火灾报警系统设计

Southwest university of science and technology

本科毕业设计（论文）

多传感器火灾报警系统设计

学院名称 专业名称 学生姓名 学

号

学院 果子狸 200XXXX

指导教师

二〇 年 月

西南科技大学本科生毕业论文 I

多传感器火灾报警系统设计

摘要：从1847年世界上第一台火灾报警装置出现以来，随着公共消防意识的提高与传感器技术的进步，火灾检测的特征量与界定阈值等问题已经基本解决，但是现有的研究在很大程度上并没有解决系统适应性与准确性的矛盾。火灾报警系统的课题研究，对于开发出优秀的火灾报警系统具有重要意义。

本文首先简单介绍了火灾对人类生活的影响并介绍了当今世界火灾报警系统的发展情况；然后，介绍了一种多传感器火灾报警系统的设计，讲解了火灾报警系统的软件功能设计并给出了系统与各个功能模块的程序流程图；之后详细讲解了系统的各功能模块硬件及软件设计，其中硬件设计的最后部分还论述了提高系统抗干扰能力与可靠性的一些方法，并对系统的可扩展性做了简单介绍，软件设计包括针对单片机和传感器的数据采集与数据模糊处理、系统检测与报警程序的设计；之后对硬件进行了简单的调试，对调试结果进行了一些分析；最后，文章对整个设计进行了概括性总结。

本文的重点是系统的硬件以及模糊判断的算法设计，其中详细介绍并论述了系统所需要实现的功能以及各个模块的设计，整个报警系统主要完成采集传感器数据、处理信息并做出判断等功能。

最后的实验结果表明，该设计能够有效解决灵敏度与报警准确率之间的矛盾，能够达到预期的效果。本设计具有高可靠性低误报率等特点，有一定的实用价值。

关键词：火灾报警；多传感器；模糊判断；权重算法设计

西南科技大学本科生毕业论文 II

Design of multi-sensors fire alarm system

Abstract: Fire is a common and high-onset disaster. As the fire itself is highly destructive, it usually causes a lost of life and property. This article describes the affection of fire on human life and introduces the development of fire alarm systems today in world at first; then, it introduces a design of multi-sensor fire alarm system, explains amply about the hardware and software design of each module in system; besides, we did simple hardware debugging, as well as some analysis of the results of the debugging; at last, the article sums up the entire design in general. This article focuses on hardware design and fuzzy judgment algorithm design, which describes and discusses amply the design and achievement of every function the system needs. The alarm system is designed for sensor data acquisition, information processing, making judgments and so on. The last part of the hardware design is also discussed some ways to improve anti-jamming capability and reliability, and gives a brief introduction of the system's extendibility. Software design includes the design of MCU and sensors data acquisition programs, data fuzzy processing programs, system check & alarm programs, and we completes a fire alarm system software functional design and gives the system and program flow chart of the various functional modules. Simulation results show that the design can effectively solve the contradiction between sensitivity and alarm accuracy; it's able to achieve the desired results. This design has high reliability with low false alarm rate, etc., but in some areas still needs further improvement and refinement.

Key words: fire alarm, multi-sensors, fuzzy judgment, permission assign algorithm design

西南科技大学本科生毕业论文 III

目 录

第1章 绪 论 ........................................................................................................ 1

1.1 现今火灾报警技术发展及国内外研究概况........................................... 1 1.2 现代消防对火灾检测与报警的要求....................................................... 2 1.3 课题研究的意义....................................................................................... 3 1.4 设计工作任务及内容安排....................................................................... 3 第2章 系统方案设计 ............................................................................................ 5

2.1 传感器选型方案简介............................................................................... 5

2.1.1 温度传感器 .................................................................................. 6 2.1.2 烟雾传感器 .................................................................................. 6 2.1.3 一氧化碳传感器 .......................................................................... 6 2.2 系统主要功能........................................................................................... 7 2.3 系统结构与工作流程............................................................................... 7 2.4 小结........................................................................................................... 8 第3章 火灾报警系统硬件模块设计 .................................................................... 9

3.1 单片机选型............................................................................................... 9 3.2 模数转换电路设计..................................................................................11 3.3 传感器选型............................................................................................. 12

3.3.1 温度传感器YH-WEP-01/Pt100................................................ 12 3.3.2 烟雾传感器HIS-07 ................................................................... 13 3.3.3 一氧化碳传感器ME4-CO ........................................................ 14 3.4 报警与显示电路设计............................................................................. 16

3.4.1 蜂鸣器报警电路 ........................................................................ 16 3.4.2 SMC1602A液晶显示模块........................................................ 17 3.5 电源管理模块......................................................................................... 19 3.6 看门狗简介............................................................................................. 20 3.7 通讯与下载电路设计............................................................................. 20

西南科技大学本科生毕业论文 IV

3.8 小结......................................................................................................... 22 第4章 系统软件设计 .......................................................................................... 23

4.1 火灾报警系统对软件设计的要求......................................................... 23 4.2 软件开发环境简介................................................................................. 24 4.3 火灾报警系统软件流程......................................................................... 24 4.4 软件各功能模块设计............................................................................. 26

4.4.1 系统自检模块设计 .................................................................... 26 4.4.2 各传感器数据采集与预处理模块 ............................................ 27 4.4.3 数据模糊处理与告警模块 ........................................................ 29 4.5 小结......................................................................................................... 31 第5章 系统调试及遇到的问题 .......................................................................... 32

5.1 硬件功能调试......................................................................................... 32

5.1.1 显示功能调试 ............................................................................ 32 5.1.2 蜂鸣器功能调试 ........................................................................ 34 5.1.3 A/D转换功能调试 .................................................................... 36 5.2 系统整体运行调试................................................................................. 38 5.3 小结......................................................................................................... 40 结论 .......................................................................................................................... 41 致谢 .......................................................................................................................... 42 参考文献 .................................................................................................................. 43 附录1 USING MULTIPLE SENSOR FOR DISCRIMINATING FIRE DETECTION翻译错误！未定

义书签。

附录2 USING MULTIPLE SENSOR FOR DISCRIMINATING FIRE DETECTION原文错误！未定

义书签。

附录3 系统电路原理图........................................................................................ 45 附录4 硬件实物图................................................................................................ 44 附录5 部分程序源代码........................................................................................ 46

西南科技大学本科生毕业论文

结论

火灾报警系统对现代建筑起着极其重要的安全保障作用，研制火灾报警系统的目的是改变我国防火报警技术的落后现状，提高我国防火报警产品的水平。本文对火灾报警系统进行了深入的分析，设计了火灾报警系统，该报警系统能接收、显示和传递火灾报警信号。从开始对整个题目分析，到最后的设计完成整个系统的过程中，我对单片机技术和接口技术、测控系统原理及设计的有了更深刻的认识。以STC89C52RC单片机核心，结合接口电路理论和汇编语言知识设计出了本系统。

系统中采用了温度传感器YH-WEP-01/Pt100、烟雾传感器HIS-07、一氧化碳传感器ME4-CO三种传感器，可以利用传感器之间的互补作用来大大减小整个系统的误差；采用了一种改进的差动放大电路，使得放大倍数可连续性的调整，同时也保证了不同传感器放大倍数不同的要求，降低了系统成本；采用蜂鸣器与液晶显示报警，达到及时告知使用处理现场事故，疏散人群的目的，系统设置了自检功能，能够检测传感器工作状态以及时通知操作人员更换故障传感器。

在确定方案之后，对部分电路采取了试验板焊接测试，保证以后的电路可以实现联调。

在设计过程中，我学到了很多新的东西，并且把以前学的不好的知识又重新巩固了一遍，虽然还达不到随便使用的程度，但还是进一步加深了理解与认识。由于要查阅很多资料，还使我开阔了眼界，拓展了思路。实践中，我能熟练地运用Protel99se，Office2003等应用软件。通过完成毕业设计我初步明白了怎样把所学的知识运用到实践中来，终于能够做到学以致用，同时也大大提高了我的动手能力和实践能力以及社会经验。

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致谢

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参考文献

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附录

附录1 硬件实物图

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12345610ufC9VhU1P10P11P12P13P14P15P16P17RESETP30P31P32P334321USB-BUSTEREAD5DM7SW SPDTPOWERP34P35P36P37X2X1GND3X1GNDJ13J5VCCP10P11P12P13P14P15P16P17A103GVCCP30P31123456789161602LCDP12P11U9VCCJ17K2RESET_52C110uf54321RESETR1310kGNDCON5VCC12345678IN 1IN 2IN 3IN 4IN 5IN 6IN 7COMMONOUT 1OUT 2OUT 3OUT 4OUT 5OUT 6OUT 7CLAMPULN2003A(16)161514131211109U6VCCJ1812345DB9A103GVhBELLP32P33P34P35P36P37P02P03P04P05P06P07A103G123456789VCCP00P01GND123456789J12P21P2014151617181920P16P17RESETRXD/P30TXD/P31INT0/P32INT1/P33T0/P34T1/P35~WR/P36~RD/P37X227262524232221P26P25P24P23P22P21P20U7L7805CV1P05P06P07~EA/VPALE/~PPSENP27P26P25P24P23P222345678910111213P10P11P12P13P14P15393837363534333231302928P00P01P02P03P04P05P06P07EAALEPSENP27JP289C52VCCP00P01P02P03P04140VCCVCCK5VCCVCCP13P34P14LED10C15220ufC14140R81kC17220ufVh8765STC89C52RCC3104pfU8VCCIOOUT~CSREF+INREF-GNDTLC549CP1234+9JSC8103D1DM7K3TESTR9RW1D1k50k+9D2DM712345678910111212 HEADER西南科技大学本科生毕业论文 C16C9103D3DM7K42GND220uf/16vU9VCCP15P35P168765VCCIOOUT~CSREF+INREF-GNDTLC549CP1234TESTR10RW21k50kD4DM7CVCCY121CYSTALC1122pfP03P04P05P06P07VCCGNDX2X1456789101112131415P25P26P27P00P01P02RW110k123C6C4474474C7474VCCR129kPt1002616R13U3R1 INR2 INT1 INT2 INC1+C1-P31C12GND47411101310kR1440ktVCCV+VCC-VP30138GNDR1 OUTR2 OUTT1 OUTT2 OUTC2+C2-12914745MAX232CPEVCCP15P35P16C1347416273848765U10VCCIOOUT~CSREF+INREF-GND1234R155k15附录1 系统电路原理图 TLC549CPR1645k95BJ2CON2 12 A TitleSizeNumber45 C1022pfJ8VCCRB

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