基于单片机自动灭火系统的研究

毕业论文（设计）作者声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全了解有关保障、使用毕业论文的规定，同意学校保留并向有关毕业论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀毕业论文评选机构将本毕业论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。本毕业论文内容不涉及国家机密。论文题目：作者单位：作者签名：年月日目录摘要.................................................................1引言.................................................................11.总体设计方案.....................................................21.1设计方案的选择................................................21.2设计思路......................................................21.3系统总体设计框图..............................................32.开发工具介绍.....................................................32.1Protel99SE简介...............................................32.2KeilC51简介................................................43.系统的硬件设计...................................................43.1单片机的控制中心..............................................43.2单片机最小系统的设计..........................................53.3传感器检测电路的设计..........................................63.4模数转换模块的设计............................................73.5报警显示及按键电路设计........................................83.6消防联动的设计................................................93.7系统电源的选择..............................................114.系统的软件设计.................................................114.1主程序流程图................................................114.2按键控制扫描子程序流程图.....................................125.总结与展望......................................................135.1总结.........................................................135.2展望.........................................................14参考文献...........................................................14附录................................................................16致谢................................................................211基于单片机自动灭火系统的研究摘要：本课题以AT89C51单片机为控制核心，融合了用于检测空气中烟雾浓度的传感器MC14468及转换速度快、精确度高的模数转换器ADC0809，并用按键控制显示输出。采用数码管显示能让输出变得可视化，动态地显示空气中烟雾的含量，当烟雾含量超过单片机内部的设定值，将引起蜂鸣器警报，同时启动联动灭火装置，更有效地达到控制及灭火的目的。关键词：AT89C51;MC14468;ADC0809TheStudyofAutomaticFireExtinguishingSystemBasedonMCUAbstract：ThistopicistakingAT89C51microcontrollerasthecontrollingcore,itintegratestheMC14468smokesensor,whichdetectstheconcentrationofsmokeintheair,andADC0809converter,whichhasthecharacteristicoffastconversionspeedandhighaccuracy,alsobyusingthebuttoncontrolthedisplayoutput,whilethedigitaldisplaycanmaketheoutputbecomevisibleanddynamicallyshowthecontentofsmogintheair.Whensmoglevelsexceedthestandardwhichissetbytheinternalmicrocontrollerlimits,itwillcausethebuzzeralarm,begintomovefirestartinglinkageDevicesatthesametime,moreandgetthepurposesofcontrollingandfightingfiremoreeffectively.KeyWords：AT89C51；MC14468；ADC0809引言自古以来，火灾也是影响人类生命财产安全的重大灾害之一，然而火灾隐患处处藏在生活中。“11.15上海公寓火灾事件”2010年11月15日14时15分，上海市静安区一座28层高的住宅楼发生特大火灾。火灾造成58人死亡，逾百人受伤。起火楼房高28层，消防队员纵有孙悟空七十二变的功夫，也无法翻越这座“火山”，高压水枪喷出的水流，无异于杯水车薪，根本起不了多大的效果，任由大火肆虐的蔓延。仅2010年1至6月份全国共发生火灾73317起死亡656人，受伤271人，直接财产损失79290.7万元。如此惊人的数目，是根本无法想象的。所以我们只有开发出火灾报警及其自动灭火系统装置，才能在消防人员到来之前，发出警报及提前自动控制火情或灭火，有效的把火灾遏止于萌芽之中。2随着社会和经济的发展，高层建筑物越来越多、建筑面积增大、用电设备增多、供电要求高、人员集中等这些特点，都给高层建筑的防火问题提出了很高的要求,消防工作的重要性就越来越突出。因此，火灾报警及其联动灭火系统在消防工作中的作用也尤为突出了。我国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、高级写字楼等场所大型火灾报警系统的研发，其系统复杂、成本较高[1]。而在居民住宅区、娱乐场所、宾馆等小型防火单位，需要设置一种区域配套、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、价格低廉的火灾报警器及自动灭火系统是非常必要的。1.总体设计方案1.1设计方案的选择火灾报警可以通过探测烟雾浓度报警或者通过温度测量进行报警。本课题主要研究通过烟雾探测报警，而没有选择温度报警方式。原因是火灾从初起到引燃的时间段是一个较长的过程，这就是燃烧的开始阶段[2]。若要把火灾损失控制在最低限度，保证人身财产安全，火灾探测应从开始阶段进行。在火灾的开始阶段尽管产生大量烟雾，充满整个建筑物空间，但该环境的温度并不高，此时测量烟雾比测温度更为敏感，所以选择烟雾报警系统。1.2设计思路本课题设计思路是根据烟雾检测报警器的功能特点来展开，即它能够检测环境中的烟雾浓度，具有报警功能，其最基本组成部分包括烟雾信号采集电路、模数转换电路、单片机控制电路。烟雾信号采集电路则由烟雾传感器和模拟放大电路组成，将烟雾信号转化为模拟的电信号。模数转换电路将从烟雾检测电路送出的模拟信号转换成单片机可识别的数字信号后送入单片机。然后单片机对该数字信号进行处理，并对处理后的数据进行分析，是否大于或等于某个预设值,也就是报警限，如果大于则启动报警电路发出报警声音，反之则为正常状态。即数码管动态显示空气中烟雾的含量，当烟雾含量超过单片机内部设定的标准上限值，将引起蜂鸣器警报，同时启动联动自动灭火装置。但是有一点值得注意，那就是警报会一直响。所以，必须设定一个按键控制功能，要经过按键取消警报才会消失，而且让它过一段时间后重新开始检测，继续工作。31.3系统总体设计框图从整体上设计本系统框图，总体框图如图1所示。图1系统总体框图在上图所示的系统总框图中，主要包括传感器检测模块、模数转换模块、显示模块、按键控制及报警模块。本系统以MOTOROLA公司生产的气敏传感器MC14468来检测空气中烟雾的浓度，经过模数转换成数字信号，再经过AT89C51单片机的处理，即与设定值进行比较，数码管动态显示瞬时的烟雾浓度。当烟雾含量超过单片机内部设定的上限值，将引起蜂鸣器警报，同时启动联动自动灭火装置。按键控制则为取消报警，便于重新检测。2.开发工具介绍2.1Protel99SE简介Protel99SE是ProklTechnology公司开发的基于Windows环境下的电路板设计软件。该软件功能强大，人机界面友好，易学易用，仍然是大中院校电学专业必学课程，同时也是业界人士首选的电路板设计工具。Protel99SE由两大部分组成：电路原理图设计AdvancedSchematic和多层印刷电路板设计AdvancedPCB。其中AdvancedSchematic是由两部分组成：电路图编辑器Schematic和元件库编辑器SchematicLibrary。Protel99SE采用数据库的管理方式。Protel99SE软件沿袭了以前版本方便易学的特点，内部界面与Protel99大体相同，新增加了一些功能模块，功能更加强大。新增的层堆栈管理功能，可以设计32个信号层，16个地电层，16个机械层[3]。烟雾传感器A/D转换器AT89C51单片机报警电路及联动装置数码管显示按键控制42.2KeilC51简介本系统的软件编程及调试使用的是美国KeilSoftware公司出品的KeilC51，是51系列兼容单片机汇编语言软件开发系统。KeilC51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，KeilC51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。C51工具包的整体结构中，μVision与Ishell分别是C51forWindows和forDos的集成开发环境IDE，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程[4]。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件.OBJ。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经C51连接定位生成绝对目标文件.ABS，ABS文件由OH51转换成