智能火灾报警系统研究报告

智能火灾报警系统研究报告研究报告名称：智能火灾报警系统研究报告作者：赵海龙、崔显峰、来艳红作者所在学校：北京北大方正软件技术学院辅导老师：王心环、马晓霞研究报告所属学科：电子信息工程技术2/20目录摘要.............................................................................................................................................3关键词...............................................................................................................................................3第一章研究目的及背景...............................................................................................................4第二章硬件电路部分的设计与制作...........................................................................................52.1智能火灾报警系统的整体构成......................................................................................52.2智能火灾报警系统的电源供给部分..............................................................................62.3智能火灾报警系统的火灾检测部分..............................................................................62.3.1温度检测电路.......................................................................................................62.3.2紫外光检测电路..................................................................................................92.3.3烟雾浓度检测电路.............................................................................................102.3.4避免产生火灾误报从而影响正常工作.............................................................112.4智能火灾报警系统的火灾报警部分............................................................................112.4.1近程声光报警.....................................................................................................112.4.2远程GSM报警..................................................................................................13第三章程序设计.......................................................................................................................14第四章方案细节和关键部分的说明.........................................................................................16第五章功能和发展前景.............................................................................................................175.1智能火灾报警系统的功能............................................................................................175.2智能火灾报警系统的发展前景....................................................................................17第六章研究结论.........................................................................................................................18参考文献与技术应用软件.............................................................................................................203/20摘要本报告涉及一种火灾报警系统的开发及应用，具体为一种有三种检测技术、近程声光报警与远程GSM报警的系统，可在家里发生火灾时第一时间准确的向主人以及消防系统报警，解决现有火灾报警系统出现火灾漏报、误报，不能在第一时间把报警信号传递出去等问题。关键词：开关电源、DS18B20、紫外光敏电阻、89C52单片机、GSM模块、数码管4/20第一章研究目的及背景研究目的:为了解决现有消防系统中火灾报警中漏报、误报和及时性差等问题，让那些因火灾而产生的悲剧不再发生。为国家消防系统中火灾报警的技术难题提供一些个人意见。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。人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。火，给人类带来文明进步、光明和温暖。但是，失去控制的火，就会给人类造成巨大的灾难。对于火灾，在我国古代，人们就总结出“防为上，救次之，戒为下”的经验。随着社会的不断发展，在社会财富日益增多的同时，导致发生火灾的危险性也在增多，火灾的危害性也越来越大。据统计，我国70年代火灾年平均损失不到2.5亿元，80年代火灾年平均损失不到3.2亿元。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。实践证明，随着社会和经济的发展，消防工作的重要性就越来越突出。由此，火灾报警器在消防工作就的作用也尤为突出了。我国的火灾自动报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也越来越高。但目前国内厂家多偏重用于大型仓库、商场、高级写字楼、宾馆等场所大型火灾报警系统的研发，他们采用集中区域报警控制方式，其系统复杂、成本较高。而在居民住宅区、机房、办公室等小型防火单位，需要设置一种单一或区域联网、廉价实用的火灾自动探测报警装置，因此，研制一种结构简单、价格低廉并且可以准确及时的发出火灾报警的智能火灾报警系统是非常必要的。5/20第二章硬件电路部分的设计与制作2.1智能火灾报警系统的整体构成智能火灾报警系统的整体构成如下框图所示。该系统具体由电源供给部分、火灾检测部分、整体控制部分、火灾报警部分组成。具体火灾检测部分使用三种火灾检测技术，分别有温度检测电路、紫外光照检测电路、烟雾浓度检测电路构成。整体控制部分采用STC-89C52单片机作为总电路控制。火灾报警部分使用两种火灾报警方案，分别为近程声光报警，在发生火灾时用醒目的红色LED灯以及蜂鸣器产生声光报警。远程GSM报警，在发生火灾时使用单片机控制GSM模块向用户手机发出火灾报警短信，以便用户及时采取措施。6/202.2智能火灾报警系统的电源供给部分考虑到要方便并且稳定的供给火灾报警系统电源，电源提供电路要有一定的带负载能力。因此决定采用AC-DC±12V开关电源以及7805、7905三端集成稳压器，以实现AC100-240V/50-60Hz的交流市电输入，输出为多档位、多路供电的电源供电系统。开关电源具有功耗小，效率高、体积小，重量轻等优点。具体实施方案为：市电输入到开关电源产生DC±12V，再经过7805、7905两个三端集成稳压器后输出火灾报警系统所需的电源。具体7805、7905三端集成稳压器管脚接法如图所示。2.3智能火灾报警系统的火灾检测部分2.3.1温度检测电路为了更为方便、准确的让火灾报警系统检测环境温度，决定采用目前较为先进的DS-18B20数字温度传感器，该产品采用美国DALLAS公司生产的DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便等优点。7/20DS-18B20数字温度传感器技术性能描述：1.独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。2.测温范围－55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃。3.支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定，实现多点测温4.工作电源:3~5V/DC。5.在使用中不需要任何外围元件。6.测量结果以9~12位数字量方式串行传送。DS-18B20数字温度传感器技术特点：1.独特的一线接口，只需要一条口线通信。2.多点能力，简化了分布式温度传感应用。3.无需外部元件。4.可用数据总线供电，电压范围为3.0V至5.5V。5.无需备用电源。6.测量温度范围为-55℃至+125℃。华氏相当于是-67°F到257华氏度-10℃至+85℃范围内精度为±0.5℃。7.温度传感器可编程的分辨率为9~12位。温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒。用户可定义的非易失性温度报警设置。8/208.该DS18B20的数字温度计提供9至12位（可编程设备）温度读数。信息从DS18B20被发送到中央微处理器通过1线接口，所以中央微处理器与DS18B20只有一个一条口线连接。为读写以及温度转换可以从数据线本身获得能量，不需要外接电源。因为每一个DS18B20的包含一个独特的序号，多个DS18B20可以同时存在于一条总线。DS18B20实物图以及管脚图如图所示。DS18B20引脚定义：（1）GND为电源地；（2）DQ为数字信号输入/输出端；（3）VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。9/202.3.2紫外光检测电路检测电路与紫外光敏实物如上图所示。图中RL为紫外光敏电阻，R1为阻值大约为100Ω左右的定值电阻。RL会随着起火后火灾发出的紫外光而发生自身阻值的变化，RL采集到的紫外光照强度为电压形式，经过由集成运算放大器构成的两级放大电路后电压得到一个容易比较的电压范围。再经过由集成运放构成的电压比较器。其中20k的电位器决定触发紫外光照报警电路的门限电平。9013NPN三极管作开关用，一级非门用于输出波形整形。其输出管脚接到后续电路单片机的I/O端口。在被检测环境中，紫外光照值较小甚至几乎没有时，二级运放的输出管脚电压小于电压比较器的比较电压，因此电压比较器输出为低电平，而后续的9013NPN三