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单片机火灾报警系统
单片机原理及应用课程设计
设计题目:
单片机火灾报警系统
姓名**
学号20**
院系物理与电子工程学院
专业电子信息科学与技术
年级20**级
指导教师**
2020年6月11日
2.1.3数码管的驱动方式...............................................................6
2.3烟雾传感器MQ-2模块.................................................................9
2.474HC573芯片绍..........................................................................10
致谢..........................................................................................................24
摘要
火灾报警系统是人们为了早期发现通报火灾,并及时采取有效措施,控制和扑灭火灾,为保证人身及财产安全而设置在多种公共场所的一种自动消防措施。
本次设计以STC89C52单片机、DS18B20温度传感器和MQ-2烟雾传感器为核心设计火灾报警器可实现报警故障自诊断、报警设置、实时温度显示等功能。
其中选用的MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器实现烟雾的检测,具有灵敏度高、结构简单、响应快、抗干扰能力强等优点,而且价格低廉,使用寿命长。
火灾软件部分则是通过Keil软件完成编译和调试的过程[1]。
关键词:
STC89C52;火灾报警器;烟雾传感器
ABSTRACT
Firealarmsystemisakindofautomaticfirecontrolmeasurethatpeoplesetupinvariouspublicplacesforthepurposeofearlydetectionandnotificationoffire,timelytakingeffectivemeasures,controllingandextinguishingfire,andensuringpersonalandpropertysafety.
ThisdesigntakesSTC89C52singlechipmicrocomputer,DS18B20temperaturesensorandMQ-2smokesensorasthecoretodesignafirealarm,whichcanrealizealarmfaultself-diagnosis,alarmsetting,real-timetemperaturedisplayandotherfunctions.Amongthem,MQ-2typesemiconductorcombustiblegassensingelementsmokesensorisselectedtorealizesmokedetection,whichhastheadvantagesofhighsensitivity,simplestructure,fastresponse,stronganti-interferenceability,andlowpriceandlongservicelife.ThesoftwarepartistheprocessofcompilinganddebuggingthroughKeilsoftware[1].
Keywords:
STC89C52;fire-alarm;smoketransducer
第1章绪论
1.1研究背景
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。
据联
合国“世界火灾统计中心(WFSC)2000统计资料”,全球每年大约发生火灾600万至700万次,全球每年死于火灾的人数约为6500至飞75000。
其中,欧美地区发生的火灾较多,死亡人数却相对较少,这与欧美发达国家的生活水平以及消防技术和设施有关;相比较而言,亚洲地区发生火灾次数较少,但死亡人数较多,这与亚洲经济发展程度不高、消防设施不完善等因素有关。
据统计,我国70年代火灾年平均损失不到25亿元,80年代火灾年平均损失接近32亿元。
进入90年代特别是1993年以来,火灾造成的直接财产损失上升到年均十几亿元,年均死亡2000多人。
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[2]。
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[3]。
火灾报警系统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。
1.2国内外火灾报警器研究现状
目前,国外普遍采用的火灾自动报警技术,主要有两种。
一种是非智能火灾自动报警技术,包括嫁接新技术的老式或传统火灾自动报警技术,七十年代末出现的可寻址火灾自动报警技术和八十年代初期出现的模拟量可寻址火灾自动报警技术,这些技术尽管高技术含量少,但由于成本低,能满足众多小型民用和商业防火保护需要,而被许多国家广泛应用。
另一种是代表现代化火灾自动报警技术发展水平和发展趋势的智能火灾自动报警技术,包括从八十年代中期开始发到九十年代中期已发展成熟,并得到广泛应用的采用具有人工智能理论和技术的高级算法软件的智能集中型模拟量可寻址智能火灾自动报警技术(既由智能控制器做报警决策的智能火灾自动报警技术)和九十年代初期开发,并得到应用的采用人工智能理论和技术的高级算法软件(主要指模糊逻辑和神经网络软件技术)的智能分布型智能火灾自动报警技术(即由智能探测器做报警决策的智能火灾自动报警技术)。
其中,智能集中型智能火灾自动报警技术发展最快、应用最广、现已成为智能火灾自动报警技术中的一种主导技术,其中,由50只左右模拟量可寻址感烟探测器构成的小型智能集中型智能火灾自动探测系统发展最快、应用数量最多,不仅大大改进了小空间的防火安全,而且也推动了火灾报警工业的发展。
火灾自动报警技术主要用于解决大、中型空间防火安全和多种系统的联动问题。
当前,火灾自动报警技术发展的一个显著特点和重要趋势是模糊逻辑和神经网络髙级算法软件人工智能理论和交互技术被越来越多的智能火灾自动探测系统釆用,已成为火灾自动报警技术中的前沿技术和核心技术。
1.3火灾报警技术的发展趋势
在我国,采用的无线通信方式的火灾自动报警系统日益受到重视。
由于其具有安装简便、对建筑物无损坏作业、灵活性好,易于扩展等优点,适用于许多场合,如名胜古迹、体育馆、博物馆、展览中心、处于施工阶段的建筑物、医院等火灾自动报警系统的智能性主要体现在火灾判决和统筹管理方面,一般分为分散式、集中式和分布式,分散式系统由非智能型控制器若干智能型探测节点组成,由探测节点完成火灾状态的判断;集中式系统由智能型控制器和若干非智能探测节点构成,探测节点仅将火灾参量传送给控制器,由控制器智能地判断火灾状态;分布式系统的控制器和探测节点均为智能型,也是今后火灾自动报警系统的发展方向[4]。
近几年来,单片机已逐步深入应用到工农业生产各部门及人们生活的各个方面。
各种类型的单片机也根据社会的需求而开发出来。
单片机是器件级计算机系统,实际上它是一个微控制器或微处理器。
由于它功能齐全,体积小,成本低,因此它可以应用到任何电子系统中去,同样,它也可以广泛应用于报警技术领域,使各类报警装置的功能更加完善,可靠性大大提高,以满足社会发展的需求。
第2章系统硬件部分设计
火灾报警器[5]分为三个部分:
温度传感器检测温度模块,烟雾传感器检测烟雾模块,数码管显示模块。
主控芯片采用AT89C52显示部分采用四位共阴数码管;时钟电路采用12MHz的石英晶体振荡器,将其和单片机对应的引脚正确连接,将晶振产生的时钟信号作为定时信号;复位电路采用传统RC复位电路。
单片机的I/O口分配:
P1.0接温度传感器输出脚,P1.1接烟雾传感器模块的TTL信号,P1.5接绿灯,P1.6接红灯,P1.7接蜂鸣器,P0口和P2口分别接数码管的段选和位选。
图1为硬件框架图。
图1硬件框架图
2.1四位数码管
2.1.1数码管的介绍
四位数码管是一种半导体发光器件,其基本单元是发光二极管。
数码管实际上是由七个发光管组成8字形构成的,加上小数点就是8个,引线已在内部连接完成,只需引出它们的各个笔划,公共电极分别由字母a,b,c,d,e,f,g,dp来表示,能显示4个数码管叫四位数码管。
图2为数码管引脚图。
图2数码管引脚图
2.1.2四位数码管共阳和共阴的区分
共阳数码管是指,将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。
共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V,当某一字段发光二极管的阴极为低电平时,相应字段就点亮。
当某一字段的阴极为高电平时,相应字段就不亮。
共阴数码管是指,将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。
共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上,当某一字段发光二极管的阳极为高电平时,相应字段就点亮。
当某一字段的阳极为低电平时,相应字段就不亮。
区别方法是:
若公共端接地,其他端接电源,若各段测试能亮,说明是共阴的,反之共阳的;若公共端接电源,其他端分别接地,测得各端亮,则说明是共阳的,反之为共阴的。
此次设计的火灾报警器的四位数码管采用共阴数码管。
2.1.3数码管的驱动方式
(1)静态显示:
静态显示也称直流驱动。
静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动,或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。
静态驱动的优点是编程简单,显示亮度高,缺点是占用I/O端口多,如驱动5个数码管静态显示则需要5×8=40根I/O端口来驱动,但一个STC89C52单片机可用的I/O端口才32个,实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动,增加了硬件电路的复杂性。
(2)动态显示:
数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一,动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划“a,b,c,d,e,f,g,dp”的同名端连在一起,另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路,位选通由各自独立的I/O线控制,当单片机输出字形码时,所有数码管都接收到相同的字形码,但究竟是那个数码管会显示出字形,取决于单片机对位选通COM端电路的控制,所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开,该位就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮。
通过分时轮流控制各个数码管的的COM端,就使各个数码管轮流受控显示,这就是动态驱动。
在轮流显示过程中,每位数码管的点亮时间为1~2ms,由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应,尽管实际上各位数码管并非同时点亮,但只要扫描的速度足
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