基于51单片机的火灾自动探测报警系统设计

电气信息工程学院单片机课程设计 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 火灾自动探测报警系统设计 学院（系）: 年级专业：  学    号：    学生姓名：      指导教师：                                                           目  录 1摘要及关键词    1 2 绪论    2 3火灾自动报警系统整体 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计    2 3.1火灾产生原理及过程    2 3.2系统总体方案设    3 3.2.1 系统硬件总体构架    3 3.2.2 系统软件总体构架    4 3.3系统主要器件的选择    5 3.3.1 火灾探测器的选择    5 3.3.2 单片机及A/D转换芯片的选择    8 4 火灾自动报警系统硬件设计    9 4.1 前段信号调理电路    9 4.2晶振电路与复位电路    10 4.2.1单片机最小系统及声光报警电路    10 4.3 数据采集电路    12 5 火灾报警系统程序设计    15 5.1火灾报警系统程序设计    15 5.1.1数据采集程序    15 5.1.2火灾判断与报警程序    16 6 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf     18 附录1 系统程序    19 附录2 系统仿真原理图    22 参考文献    28 致谢    29 摘要 火灾是生活中常见的灾害之一，如果我们能在火灾发生且能控制的时候，就发出警报，然后及时的做出反应，就能减少损失，使火灾造成的影响降到最小。产生火灾的基本要素是可燃物、助燃物和点火源。可燃物以气态、液态和固态三种形态存在，助燃物通常是空气中的氧气。燃烧产生气溶胶的同时，产生分子较大的液体或固体微粒，称为烟雾。可燃气体与空气混合，在较强火源作用下产生预混燃烧。着火后，燃烧产生的热量使液体或固体的表面继续放出可燃气体，并形成扩散燃烧。同时，发出含有红、紫外线的火焰，散发出大量的热量。其中的气溶胶、烟雾、火焰和热量都称为火灾参量，通过对这些参量的测定便可确定是否存在火灾。本课程设计主要针对温度和烟雾的检测，通过传感器和ADC0808的共同转化为数字量，连接到单片机上，与设定阈值进行比较，从而判断是否发生火灾。 关键词：温度  烟雾 数码转换 单片机 编程 报警 原理图 2 绪论 2.1 课题研究的背景和意义 在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。火灾是世界上发生频率较高的一种灾害，几乎每天都有火灾发生。随着经济和城市建设的快速发展，城市高层、地下以及大型综合性建筑日益增多，火灾隐患也大大增加，火灾发生的数量及其造成的损失呈逐年上升趋势。一旦发生火灾，将对人的生命和财产造成极大的危害。 严峻的事实证明，随着社会和经济的发展，社会财富日益增加，火灾给人类、社会和自然造成的危害范围不断扩大，它不仅毁坏物质财产，造成社会秩序的混乱，还直接危胁生命安全，给人们的心灵造成极大的伤害。残酷的现实让人们逐渐认识到监控预警和消防工作的重要性，良好的监控系统和及时的报警机制可以大大降低人员的伤亡，为社会减少不必要的损失。火灾自动报警系统(FAS)就是为了满足这一需求而研制出的，并且其自身的技术水平也在随着人们需求的不断地提高，在功能、结构、形式等方面不断地完善。 火灾自动报警系统能迅速监测火情，可发现人们不易发觉的火灾早期特征，可将火灾带来的生命财产损失降到最低限度。火灾自动报警系统可作为城市消防系统的单元，通过城市消防专用网与城市消防报警中心联网，及时将报警信息传递到消防报警中心，城市消防报警中心会自动查找到火灾发生的位置，并为消防队员制定消防路线图，以便消防队员可以迅速抵达火灾地点。火灾自动报警系统能对火灾进行实时监测和准确报警，有着防止和减少火灾危害、保护人身安全和财产安全的重要意义，有着很大的经济效益和社会效益。 3 火灾自动报警系统整体方案设计 3.1火灾产生原理及过程 火灾是一种失去人为控制的由燃烧造成的灾害，产生火灾的基本要素是可燃物、助燃物和点火源。可燃物以气态、液态和固态三种形态存在，助燃物通常是空气中的氧气。根据可燃气体与空气混合方式不同有两种燃烧方式，如果在燃烧前，可燃气就与空气均匀混和，则称之为预混燃烧；如果可燃气体和空气分别进入燃烧区边混合边燃烧，则称之为扩散燃烧。液体和固体是凝聚态物质，难与空气均匀混合，它们燃烧的基本过程是当从外部获取一定的能量时，液体或固体先蒸发成蒸汽或分解出可燃气体(如CO、H2等)的分子团、灰烬和未燃烧的物质颗粒悬浮在空气中，称之为气溶胶。一般气溶胶的分子较小(直径0.01μm)。在产生气溶胶的同时，产生分子较大(直径0.01一10μm)的液体或固体微粒，称为烟雾。可燃气体与空气混合，在较强火源作用下产生预混燃烧。着火后，燃烧产生的热量使液体或固体的表面继续放出可燃气体，并形成扩散燃烧。同时，发出含有红、紫外线的火焰，散发出大量的热量。这些热量通过可燃物的直接燃烧、热传导、热辐射和热对流，使火从起火部位向周围蔓延，导致了火势的扩大，形成火灾。其中的气溶胶、烟雾、火焰和热量都称为火灾参量，通过对这些参量的测定便可确定是否存在火灾。 总的来说，普通可燃物在燃烧时表现为以下形式：首先是产生燃烧气体，然后是烟雾，在氧气充足的条件下才能达到全部燃烧，产生火焰，发出可见光和不可见光，并散发出大量的热，使环境温度升高。起火过程中，起初和阴燃两个阶段所占的时间比较长，虽然产生大量的烟雾，但是环境温度不太高，若探测器就应该从此阶段开始进行探测，就可以火灾损失控制在最小限度。 3.2系统总体方案设计 3.2.1 系统硬件总体构架 报警系统主要由数据采集模块、单片机控制模块、声光报警模块组成。图2.2为火灾报警系统的结构框图。 图2.2 系统结构框图 单片机是整个报警系统的核心，系统的工作原理是：先通过传感器 (包括温感和烟感)将现场温度、烟雾等非电信号转化为电信号，调理电路将传感器输出的电信号进行调理(放大、滤波等)，使之满足A /D转换的要求 ,最后由A /D转换电路 ,完成将温度传感器和烟雾传感器输出的模拟信号到数字信号的转换，单片机判断现场是否发生火灾。如果发生火灾，系统以声光的形式报警。 本火灾自动报警系统具有以下功能：    (1)声、光双重报警功能。 (2)异常报警功能。当环境出现异常(如烟雾浓度过大或是温度较高)时，能发出异常报警信号，引起人们注意，尽可能避免火灾的发生。 (3)火灾报警功能。一旦真出现火灾(烟雾和温度同时出现异常)时，能立即发出声光火灾警报。 3.2.2 系统软件总体构架 为了便于系统维护和功能扩充，采用了模块化程序设计方法，系统各个模块的具体功能都是通过子程序调用实现的。本系统主要包括数据采集子程序、火灾判断与报警子程序等，系统程序 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图如图2.3所示。 图2.3 程序流程图 为了降低误报率，系统采用了多次采集、多次判断的方法。每次数据采集后根据得到的数据对现场情况进行判断，然后综合多次判断结果做出最终的火情判断。主程序是一个无限循环体，其流程是：首先在上电之后系统的各部分包括单片机各个端口输入输出的设置、外围驱动电路和数据存储电路等完成初始化，其次是对芯片内的程序进行初始化，接下来执行火灾报警系统中的数据采集任务，数据通信任务和查询判断任务。 3.3系统主要器件的选择 3.3.1 火灾探测器的选择 1）探测器简介 (l)感温探测器 感温探测器一般分为定温式和差温式。单一的感温探测器灵敏度低、探测速度慢、探测范围小，尤其对阴燃情况不响应，因此不适用于火灾早期的探测，而在设计时往往安装在不宜安装感烟探测器的区域。 (2)感烟探测器 感烟探测器可以分为离子感烟探测器和光电感烟探测器。感烟探测器具有非常好的早期报警功能，即使在不太好的环境条件场所也会有比较好的探测效果，它一般适用于极高的房屋或空心花板或地下室中。感烟探测器适用于火灾前期及早期，产生大量的烟和少量的热，但它不能区分火灾信号与非火灾信号，如厨房烟、水蒸气等，所以误报率较高。 烟雾浓度是火灾的特性参数之一，在较大范围的监视场所，烟雾探测一直被广泛使用的火灾探测方法。火灾中会产生大量的热，温度也是火灾的另一特性参数，和环境温度相比火灾的温升是很明显的，所以温度也被用来进行火灾探测。然而烟雾探测器在受到外界非火灾的干扰信号会产生误报警，且对于某些黑烟的探测并不敏感。温度探测器可以很好地补充烟雾探测器造成的漏报，但由于只有在燃烧的后两个阶段才会发生明显的变化，报警的响应时间慢。因此根据以上情况以及本系统的要求，采用感烟探测器和感温探测器相结合的多传感器探测方法，可以发挥各自的优势、弥补不足之处，在火灾发生的早期就能够更加准确的报警。 2）烟雾探测器 感烟探测器采用的是日本NEMOTO公司生产NIS-09C离子型感烟探测器，内部有微量的放射性物质媚(Am)241，探测器被金属电极覆盖，放射能不会泄露。它对白色、灰白和黑色烟雾都有良好的响应，但其受环境湿度影响较大。符合美国UL217 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，欧洲EN-54-7标准及GB4715-93国家标准。NIS-09C是具有低功耗、普适性的传感器，适用于高灵敏度烟雾探测器、火灾报警系统。其特性参数和温湿度特性参数分别见表2.1和表2.2。NIS-09C离子烟雾探测器探测到的是烟雾浓度模拟量，通过其灵敏度特性（如表所示）可以看出，烟雾浓度p和输出电压v之间是近似线性的关系，其特性曲线方程：v=-0.3p+5.6。 表2.1 NIS-09C烟雾探测器的主要特征参数表 灵敏度特性(UL217标准) 电源电压特性(25℃ 60%RH) 烟雾浓度 输出电压(V) 误差(V) 电源电压 输出电压(V) 0 5.6±0.4 0 6 3.3±0.3 1 5.3±0.5 0.3±0.1 9 5.6±0.4 2 5.0±0.5 0.6±0.1 12 8.0±0.7 3 4.7±0.5 0.9±0.2 15 10.0±0.85 4 4.4±0.5 1.2±0.2 18 13±1.0 表2.2 NIS-09C烟雾传感器的温湿度特性参数表 温度特性(湿度：60%RH) 湿度特性(温度：25℃) 温度(℃) 输出(V) 湿度(%RH) 输出(V) 0 5.15±0.40 30 5.75±0.50 25 5.60±0.40 60 5.60±0.40 50 5.85±0.40 90 5.45±0.40 3）温度探测器 温度探测器使用的是美国国家半导体公司生产的集成温度传感器LM94022，该传感器属于高精度模拟输出CMOS温度传感器，不仅工作电压低、静态电流小和输出功率极低，而且能与模数转换器(ADC)配合使用。其主要特性如下：工作电压低，可在1.5V电压下工作；且工作电压范围宽，为1.5—5.5V；静态电流小，典型值为5．41μA；                  末级为推挽输出，输出电压与感测的温度成反比，确保芯片即使在较高的温度范围内仍可保持极高的灵敏度；可提供4个不同增益让用户自行选择，其中包括-5.5mV/℃ 、-8.2 mV /℃ 、-10.9mV /℃及-13.6mV /℃；温度范围宽，可以监控由-50℃至150℃范围内的温度；设计灵活、功率极低，采用极小巧的SC70封装，大小与美国国冢半导体的标准型号LM20温度传感完全相同。LM94022的管脚排列如图2.4所示。 图2.4 LM94022管脚排列 当给LM94022的灵敏度选择输入端GS0、GS1施加不同电平时，有4种不同的灵敏度供用户选择，如表2.3所示(由于输出电压随温度升高而下降，其灵敏度为负值)。用户可根据测温的范围及接口电路的工作电压的条件来合理。选择要求高电平大于(VDD-0.5V) ；低电平小于0.5V。 表2.3 LM94022的4种灵敏度 GS0 GS1 灵敏度典型值(mV/℃) 0 0 -5.5 0 1 -8.2 1 0 -10.9 1 1 -13.6 由于输出电压随温度升高而下降，其灵敏度为负值。从图可看出，LM94022的输出电压与感测的温度成反比，并且其线性度极好，这是线性化后的特性。在VDD为5V时，不同灵敏度的几个特定温度值时的输出电压如表2.4所示（典型值）。 表2.4 VDD为5V，t为25℃时的输出电压值 被测温度 GS=00(mV) GS=01(mV) GS=10(mV) GS=11(mV) -50 1299 1955 2616 3277 -25 1168 1767 2366 2965 0 1034 1565 2100 2633 25 898 1365 1831 2298 50 760 1159 1558 1958 续表2.4 VDD为5V，t为25℃时的输出电压值 被测温度 GS=00(mV) GS=01(mV) GS=10(mV) GS=11(mV) 75 619 949 1290 1609 100 476 737 997 1257 125 332 521 711 901 150 183 301 420 593 按表2.4的数据计算出的灵敏度值与表2.3给出的典型灵敏度有一些差值。例如，在GS=00时，-25℃时的输出电压为1168 mV，-50℃时的输出电压为1299 mV，则其平均灵敏度为-5.24 mV /℃；50℃时的输出电压为760 mV，75℃时的输出电压为619 mV，则其平均灵敏度为5.64 mV /℃。表2中GS==00时，灵敏度为-5.5 mV /℃。 3.3.2 单片机及A/D转换芯片的选择 本设计的控制芯片使用的是ATMEL公司生产的AT89C51，AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM）和128字节的随机存取数据存储器（RAM）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C51是一个低功耗高性能单片机，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，可灵活应用于各种控制领域。40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口。芯片可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程，其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。 A/D转换电路采用了常用的8位8通道数模转换专用芯片ADC0808，ADC0808由8路模拟开头、地址锁存与译码器、8位A/D转换器和三态输出锁存缓冲器组成，芯片引脚图如图2.7所示。 图2.7 ADC0808芯片的引脚图 ADC0808的主要性能指标为: （1）分辨率为8位。 （2）最大不可调误差：ADC0808为1LSB。 （3）单电源+5v供电，基准电压由外部提供，典型值为+5v，此时允许输入模拟电压为0—5V。 （4）具有锁存控制的8路模拟选通开关。 （5）可锁存三态输出，输出电平与TTL电平兼容。 （6）转换速度取于决芯片的时钟频率。当时钟频率500KHz时，转换时间为128μs。 4 火灾自动报警系统硬件设计 4.1 前端信号调理电路 由于传感器输出的模拟信号比较微弱，且含有干扰信号，所以系统需要将信号进行放大和滤波。温度传感器使用的是高精度模拟输出CMOS温度传感器LM94022，该传感器的末级为推挽输出，输出电压与感测的温度成反比，即温度越高输出电压越低；可提供4个不同增益让用户自行选择，其中包括-5.5mV/℃ 、-8.2 mV /℃ 、-10.9mV /℃及-13.6mV /℃。本设计温度传感器灵敏度选择-5.5mV/℃，所以LM94022的GS0和GS1端口都接地。烟雾传感器输出电压较大，能达到几伏，不需要放大烟雾信号，只需要将信号滤波处理，烟雾信号调理电路如图3.2所示。由于温度、烟雾信号调理电路运放LM324接直流电源，电路中有直流，所以在电路中设计了起隔直通交的电容C1、C2、C7。系统采用固定门限检测法判断火灾是否发生，温度阈值设定为57℃，烟雾浓度阈值设定为3.2%每英尺。 电路设计中要求高输入低输出，故放大电路、滤波电路的前置电阻R4、R8的阻值设为10K。由于运放LM324的输入级是差动放大电路，要求两端输入回路参数对称，即，，故，。依据运算放大器“虚短”、“虚断”特性，有。电压放大倍数为： ，                  （3-1） 滤波电路能使有用频率信号通过，同时抑制无用频率成分，滤除或衰减无用频率信号到足够小。一阶滤波电路过渡带较宽，幅频特性的最大衰减频率仅为-20dB/十倍频。为使滤波器的滤波特性接近理想特性，即在通频带内特性曲线更平缓在同频带外特性曲线衰减更陡峭，只有增加网络的级数，系统使用二阶滤波器电路[9]。由于在火灾发生早期，温度烟雾信号是一种缓变信号，故系统使用二阶有源低通滤波器电路（Low Pass Filter，LPF）。将串联的两节RC低通网络直接与反向电压跟随器电路相连，可构成烟雾、温度调理电路中的简单二阶低通滤波器电路。二阶低通滤波电路中，。 LPF电路电压放大倍数为：                                             （3-2） 用取代s，且令，，得出电压放大倍数为：                                               （3-3） 由于为信号频率二次幂的函数式，故为二阶LPF。设带通截止频率为，则当时，上式的分母的模应等于，可解出二阶LPF的上限截止频率为：                       ，                  （3-4） 二阶低通滤波电路的衰减斜率可达-40dB/十倍频，但是有由于远离，即在处，信号的放大倍数已急剧下降，所以该滤波电路以降低滤波器通频带为代价来获得滤波器衰减斜率，温度信号调理电路以及烟雾信号调理电路如图3.1所示 图3.1 温度信号调理电路以及烟雾信号调理电路 4.2晶振电路与复位电路 4.2.1单片机最小系统及声光报警电路 单片机最小系统由晶振电路和复位电路组成，如图3.3所示 图3.3 晶振电路与复位电路 声光报警电路在AT89C51的控制下，可以根据不同的情况（火灾、异常、正常)，发出不同的声光信号报警。声音报警电路如图3.4所示。由于蜂鸣器的工作电流一般比较大，以致于单片机的I/O 口是无法直接驱动的，所以要利用放大电路来驱动，一般使用三极管来放大电流就可以了。声报警电路由单片机的P21引脚进行控制，当P21输出的电平为高电平时，三极管导通，蜂鸣器的电流形成回路，发出声音报警。 图3.4 蜂鸣器报警 光报警电路路如图3.5，其中单片机的P2口进行控制，P2口的P2.3～P2.5分别控制3个发光二极管，予以光报警，如图所示。P2.3～P2.5控制的灯依次为红色(火灾信号灯) 、黄色(异常信号灯)和绿色(正常信号灯) 。当P2.3～P2.5输出低电平时，对应的信号灯便会发光报警。 图3.5 光报警 4.3 数据采集电路 本设计中的A/D使用的是通用8位芯片ADC0808，芯片的几个重要管脚功能如下：ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0-IN7上的一路模拟量输入，通道选择如表所示。START为转换启动信号，当START上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，START应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。 由于本设计中数模转换芯片使用的是ADC0808，其工作的时钟信号为500KHz，因其内部没有时钟电路，时钟信号由外部AT89C51的ALE端口提供。系统AT89C51与ADC0808接口电路如图3.6所示。 图3.6 AT89C51与ADC0808接口电路 当AT89C51的ALE端口不访问外部存储器时，AT89C51的ALE端以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，故晶振设定12MKz，再经过二分频电路，单片机即可向ADC0808输出500KHz的时钟信号。二分频电路由D触发器实现，R、S端接地，D接Q非，Q端作为输出端，CLK接AT89C51的ALED端。D触发器的特性方程为                                                         （3-5） 由于当CP=1时，D触发器有效；CP=0时，触发器保持原来状态。故D触发器能实现对ALE端口的信号二分频。由于本火灾报警系统只采集温度、烟雾信号，经过调理的温度、烟雾信号分别进入ADC0808的IN-0和IN-1端口，其余输入引脚接地，8个数字量输出引脚接AT89C51的P0口。单片机的P0口接受ADC0808传输来8位数字量，向A/D输出的8位地址经地址锁存器74LS373锁存，选择低3位地址作为A/D的通道选通地址。ADC0808通道选通如表3.1。 表3.1 ADC0809通道选通 通入通道 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 本设计使用74LS373作为地址锁存器，当三态允许控制端OE为低电平时，输出端O0~O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。当OE为高电平时，O0~O7呈高阻态，既不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响。图中三态允许控制端OE接地，表示三态门一直打开。锁存允许端LE为高电平时，输出端O0~O7 状态与输入端D0~D7状态相同；当LE由“1”变为“0”时，数据输入锁存器中。LE端接至单片机的地址锁存允许ALE端。 当P20=0时，与写信号WR共同选通ADC0808。图中ALE信号与START信号连在一起，在WR信号的前沿写入地址信号，在其后沿启动转换。当ALE端口变为高电平，将74LS373输出端的低3位地址存入A/D的地址锁存器中，此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将A/D内的寄存器清零，下降沿启动 A/D转换，之后EOC端变成低电平，指示转换正在进行。例如，输出地址F8H可选通通道IN0，实现对温度传感器输出的模拟量进行转换；输出地址F9H可选通通道IN1，实现对烟雾传感器输出的模拟量进行转换。ADC0808的转换结束状态信号EOC接到AT89C51的INT1引脚，当A/D转换完成后，EOC变为高电平，表示转换结束，结果数据已存入锁存器,并产生产生中断。当AT89C51知道A/D转换完成后，P20与读信号RD共同控制下的A/D端口OE电平变为高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到单片机上。 5 火灾报警系统程序设计 5.1火灾报警系统程序设计 火灾报警系统控制器上采用AT89C51作为主控芯片，其主要功能包括：控制IO端口、逻辑判断处理、驱动外部电路和A/D采样等，该部分是火灾报警系统智能化的集中体现。为了便于系统维护，在火灾报警系统的软件设计中采用了模块化程序设计方法，系统各个模块的具体功能都是通过子程序调用实现的。既使得程序结构清晰，又便于以后进一步扩展其功能。本系统主要包括主程序、温度烟雾数据采集子程序、火灾判断与报警子程序等。系统程序流程图如图4.1所示。 图4.1 程序流程图 主程序是一个无限循环体，其流程是：首先在上电之后系统的各部分包括单片机输出输入端口的设置、数据存储电路、外围驱动电路等完成初始化，接下来执行火灾报警系统的数据采集程序、火灾判断、报警程序。系统初始化后，AT89C51的P23和P21口为低电平，P24和P25口为高电平，所以只有绿灯D1亮，D3、D4不亮，蜂鸣器不报警。 5.1.1数据采集程序 数据采集是火灾报警系统中的重要环节。为了降低误报率，系统设计时对温度烟雾采用了两次采集、两次判断的方法。每次采集温度烟雾数据后，将数据存入单片机的寄存器，然后在火灾判断程序中，将采集的数据与设定的阈值进行比较，判断现场是否发生火灾。具体流程是：系统和程序初始化后，驱动ADC0808的IN0对温度信号进行A/D转换，单片机接受转换好的数据，存入寄存器，由INT1中断服务程序完成；系统延时10ms，驱动ADC0808的IN1对烟雾信号进行A/D转换，转换完成后存入寄存器。系统延时50ms，进行第二次温度烟雾信号采集，将转换好的数据存入寄存器中。单片机每次驱动A/D转换后等待外部中断1，当ADC0808的EOC端变为1时，即中断到来，说明A/D转换已经完成，通过中断服务程序读取转换得到的数据。 由于设计采用的是模块化设计，系统实现报警功能是通过调用子程序实现的。在数据采集子程序中，一次温度烟雾信号采集延时10ms，是让ADC0808准备好进行下一次信号转换。当系统采集2次温度烟雾信号后，转换好的数据存入单片机的寄存器中，系统再调用火灾判断子程序。系统温度烟雾信号采集程序流程图如图4.2所示。 图4.2 数据采集流程图 5.1.2火灾判断与报警程序 1.火灾报警数据处理方法 固定门限检测法是使用最早，且应用最广泛的火灾探测方法，优点是计算量小且易于实现，其原理是根据火灾探测器的信号幅值作为火灾报警的依据，并与固定的阈值进行比较[23]：当信号幅值超过报警阈值时，则发出报警，否则解除报警。设火灾传感器信号为，与阈值相比较信号为，变换函数为T[ ]，则固定门限检测可表示为：                     ，            （4-1） 其中，表示判定为火灾，表示判定为非火灾，S为报警阈值[31]。 火灾报警系统中使用的是温度传感器LM94022和离子烟雾传感器NIS-09C，烟雾传感器输出电压v与烟雾浓度p关系为：v=-0.3p+5.6，温度传感器使用的灵敏度是-5.5mV/℃。在本设计中报警温度设为57℃，烟雾报警浓度设为3.2％英尺（参照市面销售的火灾报警器温度烟雾的报警临界值）。经过换算可得出温度烟雾传感器输出火灾报警临界电压值为：                             ，                    （4-2） 2.火灾判断与报警 系统对温度和烟雾进行了两次数据采集与判断，每次信号采集后根据得到的数据与设定的阈值比较，当温度≥57℃，温度异常，置寄存器变量a为1，否则为0；当烟雾浓度≥3.2％，烟雾浓度异常，置寄存器变量b为1，否则为0。综合两次温度烟雾信号的采集，根据温度和烟雾的寄存器变量a和b的状态，判断现场情况：2个寄存器变量均为0，表示情况正常；2个中仅有1个为1，表示情况异常；2个均为1，表示有火灾发生。系统对现场进行报警判断后，间隔15s后（通过系统的延时程序实现），再一次采集现场的温度烟雾信号进行判断，即每一次声光报警持续15s，直到系统做出下一次判断结果。 当系统状态为00时，表示正常，AT89C51的P25口变成低电平，绿灯D1亮； 当系统状态为01或10时，表示异常，P24口变为低电平，P21口变为高电平，黄灯D3亮，蜂鸣器报警； 当系统状态为11时，表示发生火灾，P23口变为低电平，P21口变为高电平，红灯D4亮，蜂鸣器报警； 6 总结 本文设计了一种基于单片机AT89C51的火灾自动报警系统，系统安全可靠，误报率低，操作方便，成本较低。本设计抛弃了传统的使用单一传感器探测报警，采用了温度传感器LM94022和烟雾传感器NIS-90C相结合的多传感器探测方法，使系统灵敏度高、响应时间短，在火灾发生的早期就能准确的报警。系统使用了8位A/D转换芯片ADC0808，以通用芯片AT89C51作为系统的控制器。系统在采集温度烟雾信号时，采用多次采集，多次判断的方法，降低了误报率。在系统的软件设计方面，采用了模块化程序设计方法，系统各个模块的具体功能都是通过子程序调用实现的。既使得程序结构清晰，又便于以后进一步扩展其功能，也便于系统的维护。 当发生火灾，系统以声光的形式发出报警。在系统中设置了1个蜂鸣器，实现声音报警；并且还设置了3个发光二极管，分别对应系统的正常、异常、火灾状态。如果只有一种信号参数出现异常(如烟雾浓度过大或是温度较高)，能发出异常报警信号；如果烟雾和温度同时出现异常，则说明有火灾，发出火灾警报。 附录1 系统程序 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uint Tem1,Tem2,Smok1,Smok2; uint Tem=2.6;Smok=5;  //设定温度烟雾报警阈值 uchar a,a1,a2,b,b1,b2; void caiji_wenyan(); void delay_10ms(uint i);  //程序声明 void panduan (); void baojing(); sbit P21=P2^1; sbit P23=P2^3; sbit P24=P2^4; sbit P25=P2^5; sbit EOC=P3^3; sbit E=P2^0; sbit W=P3^6; sbit R=P3^7; void main()            //主程序 { P21=0,W=0,R=0; P23=1,P24=1,P25=0;  //初始化 P0=0XFF; delay_10ms(500); while(1) { caiji_wenyan();      //第一次采集温度烟雾信号 Tem2=Tem1;Smok2=Smok1; delay_10ms(50);          //延时50ms，让ADC0809准备好第二次数据转换  caiji_wenyan();        //第二次采集温度烟雾信号 panduan();              //将转换的数据与设定的报警阈值比      baojing();              //报警程序//系统隔15s对现场判断 }; } oid caiji_wenyan() { P0=0XF8;            //选通IN-0，转换温度信号 W=0;W=1;W=0; if (EOC==0) {E=0;R=0;Tem1=P1;} //当ADC0809转换结束，AT89C51打开AD的三态门，AD输出数据 else R=1; delay_10ms(10); P0=0XF9;            //选通IN-1，转换烟雾信号 W=0;W=1;W=0; if (EOC==0) {E=0;R=1;Smok1=P1;} else R=0; } void delay_10ms(uint i)    //10ms延时程序 { while(i--) { uchar i,j,k; for(i=5;i>0;i--) for(j=4;j>0;j--) for(k=248;k>0;k--); } } void panduan() { if(Tem1