火灾自动报警系统设计.pdf

第2期(总第177期)
机械工程与自动化
No. 2
2013年4月
MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION
Apr
文章编号:1672-6413(2013)02-0169-0
火灾自动报警系统设计
范裕如,刘天生,陈成
(中北大学化工与环境工程学院安全工程系,山西太原030051)
摘要:火吏自动报警系统在现代建筑中起着极其重要的安全保障作用。以嵌入式系统为开发平台,设计了火
灾报警控制器,以单片机为核心,设计了复合探测节点电路,对烟雾浓度、温度和CO浓度等信号进行采
樂。对智能建筑的火灾自动报警系统的发展作了展望,并提出有待于进一步深入研究和探讨的问题。
关键词:火灾;自动报警;单片机;传感器
中图分类号:TP277TU976+.5文献标识码:A
0引言
选用的气体传感器解决了在较高温度下才能达到
随着我国经济建设的发展,现代高层建筑及重要良好敏感度和选择性差的问题,并将气体传感器与保
建筑的防火问题引起了社会各界的高度重视,对消防护系统联动,使保护系统在气体达到爆炸极限前动作,
报警系统提出了更高更严的要求。为了早期发现和通将事故损失控制在最低。同时,气体传感器的小型化
报火灾,防止和减少火灾危害,保护人身和财产安全,和较低的价格,使之进入家庭成为可能。
在现代化的工业民用建筑、宾馆、图书馆、科研和商业2.2主控模块
部门,火灾自动报警系统已成为必不可少的设施。电
系统采用AT89S51单片机,其主要功能是与
气工程设计、安装和使用是否正确不仅直接影响到建ADC0809芯片共同接收检测信号,并通过对数字信号
筑的消防安全,而且也直接关系到各种消防设施能否的处理来控制外围电路及显示电路。采集信号经过
真正发挥作用。
ADCO809处理后送单片机进行数据处理,处理后的信
1设计思想和基本思路
息将通过单片机控制,在LCD显示器上显示出来,并
根据要实现的探测、处理和报警功能,火灾自动报且送存储器。其中,通过复位、程序执行、单步执行、掉
警系统设计大致分为信号采集放大、信号处理控制和电和节电的校验方式来对信号进行处理分析
系统设置报警3个部分。
2.3设置报警模块
(1)信号采集部分即通过气体传感器检测室内气
该模块主要由键盘和报警器组成,气体浓度经过
体浓度,将这种变化量转化成电压模拟量的变化,然后键盘设置后送单片机记录,当釆集到的气体浓度超过
通过运放进行必要的放大,并将处理过的信号送存储安全值时,单片机驱动蜂鸣器工作,提供报警服务
器保存和显示器显示
3硬件电路设计与分析
(2)信号处理部分是将采集到的模拟信号转换成3.1信号采集放大电路
数字信号,送人控制器进行处理。
使用LM358运算放大器,采用两级放大方式,第
(3)系统设置报警部分是通过预定的控制方式,利一级为比例放大,第二级为反相放大。
用蜂鸣器报警实现系统的准确操作。
根据QM一N5传感器的阻值范围为0k
2系统模块设计
2000kQ,以及它加热到正常工作状态时在纯净空气
2.1气体浓度检模块
中的阻值为20k2,为了充分体现采集信号的精度,本
室内故障监测报警系统采用4路巡回检测的方设计选用了R,=20k9的电阻作为比例电阻,并使用
法,采用QM-N5型气体传感器检测房间气体浓度,了2kQ的输出电阻使传感器以电压的形式输出。但
检测结果送入模/数芯片ADC0809中进行模数转换
是由于输出电压U。为负,因此必须要经过一个反相
收稱日期:2012-11-09;修回日期:2012-11-19
作者简介:范裕如(1986-),男,山西晋中人,在读硕士研究生,研究方向:安全监测与事故预测
Ww. xuetutv,cou
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机械工程与自动化
2013年第2期
运算放大过程使它变成正的,然后オ可以送入行输出。
ADCO809进行模数转换。
从采用P2.7和WR控制芯片转换开始,使用
信号采集放大电路如图1所示
INTO中断调用P1口传输数据,P2.7和RD控制单片
降传感器w+N5-e信号采集放大电路
机读取数据。ADDC接地,P2.5和P2.6分别控制
ADDB和ADA选择通道INO~IN3。A/D转换电
B,「运放1A
路如图2所示。
运放1B
3.3存储器电路
OUT I
y38V8
OUT2
本设计采用 EEPROM存储器, EEPROV即电可
IN2+
358
擦除可编程只读存储器,其突出优点是能在线擦除和
改写。它既具有ROM的非易失性的优点,又能像
RAM一样随机读写。在单片机系统中 EEPROM既
图1信号采集放大电路
可以扩展为片外ROM,又可以扩展为片外RAM;在
3.2A/D转換电路
调试程序中用 EEPROM代替仿真RAM既能方便地
由于AT89S51内部没有A/D转换,因此采用芯
修改程序,又能保存调好的程序。
片ADCO809进行模数转换,再通过单片机用软件进
IN4ADC0809
26
IN6
25P2.6
START ADDC
OE
CLOCK
4F
D4
A/D丢
图2A/D转换电路
3.4显示器电路
部分是对传感器接收到的信号进行处理;另一部分
LCD1602的数据口与单片机通过P1口连接,使是实行中断处理,控制设置报警模块。两部分信号的
能端E、RW和RS分别与P3.5、P3.6和P3.7连接,处理都采用査询方式。本系统采用4路巡回检测,轮
VO通过接一个10kQ的电位器来控制液晶屏幕的亮换选择4个传感器工作,并且在显示器上轮流显示工
度。电路使用5V电源供电。
作传感器所检测到的浓度值。当检测到的浓度小于设
3.5报警器电路
定值时,等待定时器中断;否则执行中断程序进行报警
报警器在釆集到的浓度信号大于系统设定值时,处理,显示浓度
由P3.4ロ发出一个高电平信号,持续时间为无限长,5结東语
直到单片机撤消高电平信号为止,其撤消信号由键盘
火灾自动报警系统采用单片机,对火灾发生前、后
Delete键发出。详细工作过程为:单片机从P3.4口发的变量进行检测对比,设定阀值从而达到自动报警的
出高电平信号,高电平使三极管8550导通,点亮红色目的。在此系统的基础上,可以进行多变量检测以提
发光二极管,并触动蜂鸣器发出报声音。
高报警的准确性,也可以串联灭火系统达到自动灭火
4软件设计
的作用,另外还可以与计算机协同监控,从而加强对火
本设计使用C语言编写程序,以此来控制定时、灾的控制。如今高层建筑越来越多,而我们的高层灭
计时中断和输出等。
火体系还不够完善,火灾自动报警灭火系统还有很大
软件部分用来配合硬件电路,控制后面电路的响的发展空间
应,以实现设计预定功能。其功能主要由两部分组成:
(参考文献和英文摘要转第172页