火灾报警器的设计

楼宇自动化系统设计

(火灾报警器)

系部：机电工程系

学生姓名：庄宇

专业班级：电气11C2 班学号：111041249

指导教师：王熙雏

2014年2月20日

声明

本人所呈交的楼宇自动化系统设计(火灾报警器)，是我在指导教师的指导和查阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。

作者签名：庄宇

日期： 2014年2月20日

目录

摘要 (1)

引言 (2)

一、选题及总体方案 (3)

（一）选题 (3)

（二）火灾报警系统的总体方案 (3)

二、硬件设计 (3)

（一）温度气体信号采集模块 (3)

1.主控制芯片的选择 (4)

2.数字温度传感器的选择 (4)

3.可燃性气体传感器 (5)

4.A/D转换器 (5)

5.液晶显示模块的选择 (5)

6.三端稳压器7805 (6)

三、火灾报警系统的硬件电路设计 (6)

（一）电源部分电路 (6)

（二）温度采集电路 (6)

（三）液晶显示部分电路 (7)

（四）控制部分电路 (8)

1.复位电路 (8)

2.时钟电路 (8)

3.控制执行电路 (9)

4.报警电路 (9)

5.火灾报警器的电路图 (10)

四．系统主要程序的设计 (10)

（一）主程序 (10)

（二）温度测量和处理的软件设计 (12)

（三）可燃气体浓度采集的软件设计 (16)

总结 (18)

参考文献 (19)

谢辞 (20)

附录一 (21)

附录二 (22)

【摘要】

火灾自动报警系统是楼宇自动化的一个构成系统，其设置目的是为了防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全。目前国内外先进的通用火灾报警控制器均是集报警和消防联动控制于一体的智能火灾报警系统，可以将探测器件收集的烟、温、光等信号以模拟量形式，连同外界相关的环境参数一起传送给报警器，报警器再根据获取的数据及内部存储的大量数据，利用火灾模型判断火灾是否存在，以及启动相关消防联动设备，这种智能化的系统在提高火灾判断、控制能力的同时，对总线传输也提出了更高的要求。

【关键词】：火灾报警系统;单片机;温度控制器

引言

二十一世纪的今天，人类社会发展迅速，居民楼、大型商场，医院等各式建筑随处可见，但同时带来的还有突发事故发生时人们生命和财产的不安全性。火灾对人们生命和财产的威胁尤其严重，因此人们对火灾的预防愈发的重视。在一座建筑中安全有效的火灾自动报警系统是人们生命和财产的保障，设计出有效的火灾报警系统才能减少火灾给人类社会带来的损失。

我国的火灾自动报警系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也不断提高，但距离国际先进水平还有一定距离。随着社会和科技的不断进步，对于火灾自动报警系统的要求也越来越高，所以要充分认清现状，不断发展我国自主研发的火灾自动报警系统。

下面我们对火灾自动报警设计的全面认识以此来增加我们对火灾自动报警装置的认识，从而增加我们对火灾的认识，以此来减免火灾发生时所带来的损失。

一、选题及总体方案 （一）选题

火灾报警系统能时时监控温度和可燃气体的浓度，当检测到可燃气体超标时便会启动报警装置同时开启排气扇将可燃性气体排出去，为人身和财产安全提供了保障。 （二）火灾报警系统的总体方案

系统包含了六个小的电路块，其中复位电路的工作方式是采用上电自动复位，用来对整个工作系统做好工作前的准备，一上电就使得CPU 和系统中的其它部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。时钟电路采用的是12MHZ 的晶振作为系统软件及硬件调试的工作时钟。对于环境中温度及气体浓度，则通过数字温度传感器及可燃性气体传感器来获取。显示部分采用的是液晶显示。当采集到的气体浓度超出正常值时，CPU 便启动报警电路及外部设备控制执行电路，该部分电路主要由蜂鸣器及继电器构成，用来实现对可燃性气体浓度超标时的报警和排气工作。系统的总体方案结构原理框图如图1-1所示。

图 1-1 火灾报警系统总的结构原理框图

二、硬件设计

（一）温度气体信号采集模块

系统的采集部分电路设计包括以下两部分。

（1）温度采集电路的设计：这里采用数字温度传感器来直接获得环境中的温度，不需要进行A/D 转换，便可直接与单片机相连进行数据的传输，硬件电路简单。

（2）气体浓度采集电路的设计：根据生活中经常接触到的可燃性气体成分，系统采用的可燃性气体传感器的型号是MQ —K1，此传感器对日常所接触到的煤气、天然气和瓦斯的成分都比较敏感。由此传感器获得的信号经调理电路处理，便可作为A/D 转换模块的输入模拟信号。所获得的模拟电信号经A/D 转换送入CPU 中处理。由此可设计出可燃气体浓度采集部分的方案框图，如图2-1所示。

单片机

AT89C52

复位电路

时钟电路

LCD 显示电路

温度监控电路

报警电路

液晶显示模块

报警及执行电路

气体监控电路

图2-1温度气体采集模块方框图

（二）火灾报警系统主要器件的选择 1.主控制芯片的选择

采用51系列芯片来作为主控芯片，结合这次课题的具体要求和经济实用方面的考虑，选择了51系列单片机中的AT89C52芯片来作为这次总设计的主控芯片。

2.数字温度传感器的选择

采用数字温度传感器的型号是DS18B20，其内部结构如图2-2所示。

图2-2 DS18B20的内部结构

DS18B20的测温原理如图2.5所示，低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器l 。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器l 和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器l 对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器l 的预置值减到0时，温度寄存器的值将加l ，计数器l 的预置将重新被装入，计数器l 重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直

供电方式检 测

64位 ROM 和一 线口

存储器和控制逻辑

便笺式存储器

CRC 发声器

温度传感器

高温度触发器TH

低温度触发器TL

V DD

DQ

V DD GND

单片机

AT89C52

温度传感器

DS18B20

A/D 转换

传感器调理电路

单片机

可燃气体传感器