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盐城工业职业技术学院毕业设计

火灾自动报警系统设计

学 院 机电工程学院 专业（方向） 计算机控制技术 班 级 计控1202 学 号 12202031 姓 名 夏鹏鹏 指 导 教 师 赵国良

完成时间2014 年 12 月 10 日至 2014 年 12 月 30 日

目 录

第一章 绪论 ...................................................................................... 2 1.1 本论文的研究背景 .............................. 2 1.2 现有火警自动报警系统比较 ....................... 2

1.2.1 传统火警探测技术 ............................... 3 1.2.2 智能火警探测技术 ............................... 3 1.3 火警自动报警系统的发展与现状 ..................... 4

第二章 系统原理及总体方案设计 .................................................. 6

2.1 系统原理......................................................................................... 6 2.2 系统设计......................................................................................... 6 2.2.1 系统各模块的设计 ................................................................ 6 2.2.2 系统总构架的设计 ................................................................ 7

第三章 系统硬件设计 ...................................................................... 8

3.1 硬件组成......................................................................................... 9 3.2 烟雾信号采集模块 ........................................................................ 9 3.2.1 离子感烟传感器工作原理 .................................................... 9 3.2.2 UD—02 型离子感烟传感器 ................................................ 13 3.2.3 离子感烟传感器专用集成电路DQ-295 ............................. 14 3.2.4 离子感烟火警报警器应用电路 .......................................... 17 3.3单片机控制中心 ........................................................................... 18 3.3.1 时钟电路和工作方式 .......................................................... 18 3.3.2 中断系统 .............................................................................. 19 3.4 声光报警模块 .............................................................................. 22 3.4.1 声音报警电路 ...................................................................... 22 3.4.2 LED显示器 ........................................................................... 23 3.5 接口芯片8243 ............................................................................. 24 3.6 电源系统设计 .............................................................................. 26 3.7 消防联动装置 .............................................................................. 27

第四章 系统软件设计 .................................................................... 29

4.1 主程序设计 .............................................................................. 29

4.2 读数子程序 .................................................................................. 30 4.3 核对子程序 .................................................................................. 30 4.4 查找报警点子程序 ...................................................................... 31 4.5 显示及报警子程序 ...................................................................... 32

第五章 总结与展望 ........................................................................ 34

5.1 总结 ............................................................................................... 34 5.2 系统展望....................................................................................... 34

致谢 .................................................................................................. 36 参考文献： ...................................................................................... 37 附录 ............................................... 38

摘 要

多少年来，火灾一直是人们所遭遇的最主要灾害之一，曾对人类的文明造成了重大破坏，许多著名的建筑大都毁于火灾。例如：我国的南宋在杭州建都后，先后发生火灾20次，其中5次使全城为之一空。公元1201年3月（农历）的一场大火烧了数天，蔓延到城内外10余里，烧毁宫室、军营、仓库、民宅等58000余间，受灾达186300余人，成为我国灾害火灾之最。

世界上其它国家的火灾问题也同样十分严重，例如1666年9月2日，英国伦敦失火，大火整整烧了5天，市内83.26%的面积成为瓦砾,其中包括古老的圣保罗大教堂,财产损失达1200万英镑,20多万人无家可归,又如1871年10月8号美国芝加哥西区发生了火灾,大火27小时后才被雨水浇灭,致使250人死亡,10多万人无家可归,1.73万多间房屋被毁, 现在,火灾仍然不断对人类社会造成巨大损失伤害,根据世界火灾统计中心的统计,近年来全球范围内,每年发生的火灾有600-700万起,死亡人数为65000-75000人.大多数国家的火灾直接损失都占国民经济总值的0.2%以上.实际上,发生火灾后,除了直接经济人亡财产损失外还有相当大的间接损失,所以要发展加强火灾防范,加强火灾方便的研究

火警自动报警系统是随时警惕火警、及时报警和输出联动灭火信号的忠实哨兵。该系统的设计主要涵盖以下六个方面：传感器的选型、单片机的选取、接口芯片的选取、报警装置的设计、电源的设计以及联动消防装置的设计。

火警自动报警系统通过一定的方式向火警报警控制器发出火警报警信号，火警报警控制器收到报警信号后，立即发出声光报警，并打开消防联动装置。本设计的检测装置由离子感烟传感器UD-02和与之配套的专用集成电路DQ-295等组成，通过对现场的火警参数采集，模/数转换，地址编码，然后传送给单片机，由单片机进行相应的运算处理，判断现场是否发生火警。这种信号处理方式将单片机用于火警模式判别，可以根据火警发生时，火警参数的发展变化规律来识别真假火警，不同于传统单一的定值判别方式，有利于提高火警判别的准确性。

关键词：火警自动报警系统；监测；控制；消防联动

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第一章 绪论

1.1 论文的研究背景

近年来，随着科学技术日新月异的发展，生产力水平达到了前所未有的高度。城市现代化在这样的背景下发展速度越来越快，高层建筑异军突起，宾馆行业也跻身其中。

由于高层建筑都有建筑高度高、建筑面积大、用电设备多、供电要求高、人员集中等特点，这些都给高层建筑的防火问题提出了很高的要求。而最近几年，我国因特大恶性火警导致的多起群死群伤事件已引起有关部门的高度重视，高层宾馆、大型商场等人员集中地区的防火问题被提上日程。在这些场所内，各种电气电子设备高度集中且处于长期运行状态，电气设备过载、过热、短路的火警隐患较多；另外，由于此类场所人群集中且易燃物较多，也从客观上制造了火警隐患。一旦发生火警将很难及时救助，势必要给国家和个人带来不可估量的损失。

为此，在过去相当长的一段时期内，人类不得不对火警发生过程进行专项研究，截至目前，已经形成了较为成熟的概念。火警的发生和发展过程是一个复杂的物理化学过程，而且与环境的相关性很强。一般情况下，一场火警发生过程都伴随着烟、温、光等信号的产生。基于不同环境及不同燃烧物成分的火警的生成气成分、烟雾的粒径构成、温场分布及光谱均有不同，因此，火警过程涉及多个物理和化学参数，而且特征性比较强，与一般的扰动有着本质的区别。基于上述特性，早期火警探测技术应运而生，尤其是火警多元复合探测技术在火警探测领域得到广泛采用，如采用物理参数复合的烟温复合探测器，采用不同波段光传感器复合的双波段火焰探测器等。

上述一切条件都促使了火警报警系统的诞生。火警自动报警系统是随时警惕火警、及时报警和输出联动灭火信号的忠实哨兵，是早期报警的有力手段。实践证明，设置先进的火警自动报警和自动灭火系统是高层建筑做好自防自救的关键。《羊城晚报》称火警自动报警系统为“全天候的功勋卫士”。

1.2 现有火警自动报警系统比较

随着传感技术及火警特征性研究的发展，复合探测技术逐渐成熟，将来势必能从根本上解决由于特征分析无法辨识火警与非火警参数而引起的各种问题。

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我国自1985年以来，单片机的开发和应用取得了一定的进展，尤其进入90年代以后，在自动控制、智能仪表、自动测试、家电、通讯领域得到了很好的应用，其中用单片机开发的火警自动报警器就是很好的一例。火警自动报警器最初是以晶体管继电器为分立元件的产品，80年代末，90年代初随着微型计算机的开发应用，出现了以微机为核心的通用火警报警器。它的应用使人们对火警的控制能力大大增强，使危害大大降低。火警报警器的主要心脏部件就是单片机，通过它接收来自火警探测器的报警信号，经过确认后，发出声光报警，显示报警位置，并能发出控制信号启动消防设备，迅速灭火。可见，从信号的接收处理到报警消防，完全实现了自动控制，单片机在其中起到了关键的作用。

1.2.1 传统火警探测技术

传统的火警探测报警技术是由火警探测器感知现场的某种火警参数(如烟浓度、温度等)，当被感知的火警参数达到某个限度值后，火警探测器通过一定的方式向火警报警控制器发出火警报警信号，火警报警控制器收到报警信号后，立即发出声光报警。这种信号处理方式的火警报警设备在实际应用中有几个不足之处：

(1)探测器的灵敏度固定，不易改变，这样在不同场合、不同环境中使用就不能选择最佳的火警探测灵敏度，选择高了容易误报警，选择低了一旦发生火警，报警不及时会损失严重。

(2)火警探测报警系统缺乏故障的自诊断、自排除能力。火警报警系统是长年不间断运行的设备，要求具有高度可靠的性能。

(3)火警报警的判据单一，对环境背景的干扰影响无法消除，这样在一些场合就不能提供准确的报警。传统的火警探测报警系统的火警判据仅仅是根据某种火警参数是否达到某一定值来确定，这一判别工作是在火警探测器中由硬件电路实现的，这样就有可能由于环境背景的影响，或火警探测器内部电路的缓慢漂移，产生误报。

1.2.2 智能火警探测技术

为了克服传统火警探测技术的弊病，近年来发展了智能型火警报警技术，完全摆脱了传统的火警报警信号处理方式，使得火警报警系统的可靠性有较大提

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高，这种智能分几个方面：

(1)探测智能：采用单片机作为信号处理芯片，通过对现场的火警参数采集，模/数转换，地址编码，然后传送给火警报警控制器，由火警报警控制器中的计算机进行相应的运算处理，判断现场是否发生火警，这种信号处理方式将计算机用于火警模式判别，可以根据火警发生时，火警参数的发展变化规律来识别真假火警，改变传统单一的定值判别方式，有利于提高火警判别的准确性。

(2)监控智能：在传统的百家系统中监控功能智能由硬件逻辑电路来完成。不仅增加成本，而且许多系统内部的故障都不能报警。采用智能技术后，系统的正常维护工作由计算机自身的软件完成，周期地运行自诊断程序，可以发现系统的任何微小的故障，大大提高了系统运行的可靠性能。

(3)抗干扰智能：由于系统的运行环境比较复杂，有时线路上和环境空间存在着严重的干扰信号，这些在传统的报警系统中难以滤除，影响系统的正常运行。抗干扰智能采用各种消除干扰的软件技术(如数字滤波等)，把干扰信号限制到最低限度，提高和系统的抗干扰能力。

一般情况下，智能化火警检测系统基本组成框图如图1-1所示。

被 测 参 数 传感器 模拟量输入通道 微机 数据记录器 模拟量输出通道 模拟显示 报警器 图1-1 智能化火警检测系统

1.3 火警自动报警系统的发展与现状

一些发达国家对超早期火警探测报警技术的研究与产品开发十分重视。早在20世纪80年代，日本、美国、英国、瑞士、德国、法国、澳大利亚等国相继开始投入大量的科研经费、科技力量进行技术产品的专门研究和开发。

火警探测报警系统可靠性的提高体现在用智能技术处理传感器提供的火警信息上——人们建立了多种火警探测算法、模糊逻辑、神经网络模式，也有从事研究非火警探测的模式。而各种单一传感器提供的火警信息均混杂非火警信息，

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从而，给从传感器提供的火警信息上判别火警增加了难度。于是，人们开始探索新型探测原理的传感器件（如气体气味传感器等）和复合探测器，取得显著成效的是对火警过程的多参数进行监测的复合传感器。它对火警产生的多种参数进行多种信息的分析，排除干扰，确定火警，从而提高了判断火警的准确性。而与之配套的硬件则采用复合多传感等传感方式，为判断火警提供更加充分的火警信息。成熟的产品有烟、温复合智能火警探测报警系统，并已用于实际工程。

我国的火警报警器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。目前已有多家科研院所和厂家致力于研发适合我国消防领域特点的火警自动报警监控联网技术及相关产品，在部分城市建立了火警报警监控网络系统，在消防监控和灭火救援方面发挥了重要作用。虽然我国应用自动报警装置的时间并不长，但是据不完全统计，准确报警事例已达数千次。资料显示，凡装有自动报警系统的建筑物中，当火情发生时，由于能够及时报警，把火警消灭在初期，从而大大减少了火警的危害。随着现代科技的发展，火警探测与报警技术也在不断提高。作为一门多专业、多学科的综合性火警探测与报警技术，近几年得到了迅速发展，已成为人类与火警作斗争的重要手段。

加入WTO以来，面对高新技术的发展机遇和国内市场国际化的竞争挑战，我国消防电子产品逐渐和世界接轨，向高可靠、智能化、网络化的早期火警探测报警技术发展。

1.4本章小结

本章主要介绍了课题的来源以及本课题的研究意义，同时就国内的研究现状作了简要的介绍。在本章节的最后还对本课题的安排进行了简要的说明，指明了课题研究的目标与内容。

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第二章 系统原理及总体方案设计

2.1 系统原理

宾馆火警自动报警系统的设计主要涵盖以下六个方面：传感器的设计、单片机的选取、接口芯片的选取、报警装置、电源以及消防联动装置的设计。

宾馆火警自动报警系统如图2-1所示。现场火警报警器通过对传感器火情信息的检测，使用智能识别算法实现对火警的监测。当报警器监测到火情信息后，产生声光报警信号，同时打开联动消防装置。 传感器 传感器 传感器 信号调理电路 火 警 监 信号调理电路 采样保持比较 控 模 图2-1 火警自动报警系统原理图 信号调理电路 采样保持比较 块 图2-1 火警自动报警系统原理图

采样保持比较 声光报警 显示记录 联动消防 2.2 系统设计

2.2.1 系统各模块的设计

第一，传感器的设计。传感器的作业环境是非常关键的一环，这决定了在具体环境中传感器的选型问题。传感器所要达到的任务目标必须准确无误地反应传感器在规定的工作环境中的作用。基于宾馆火警的特殊情况，本设计选用离子感烟探测器。相对于感温探测器和气体探测器，离子感烟探测器能在火警超早期作出准确判断。传感器的设计是本设计的中心任务，具体情况将在随后的章节中进行详述。

第二，单片机的选取。根据要求，本设计选用的单片机为AT89C51。该单片机的具体情况将在随后的章节中进行阐述。

第三，接口芯片。本设计的接口芯片采用并行接口芯片8243。有关8243的资料将会在随后的章节中谈到。

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第四，报警装置。本设计的报警装置采用声光报警装置：首先，起火房间会发出声音报警；同时，起火楼层总服务台处也会产生声音报警并会显示具体的着火房间。报警装置的设计在随后章节会详细说明。

第五，电源的设计。当单片机探测到着火房间后，会自动切断宾馆用电电路，同时在不影响正常工作的前提下，转换为备用电源供电。电源设计见随后章节。

第六，消防联动装置。当单片机探测到火情后，会自动打开联动消防装置。消防联动装置的设计见随后章节。

2.2.2 系统总构架的设计

该宾馆火警自动报警系统，能对监测点进行自动检测，一旦出现火情能立即报警，并能指示出发生火警的房间。本火警报警系统具有结构简单、可靠性高、成本低等特点。若要换其他的传感器，该系统还可以用于防盗报警、煤气泄漏报警等。

由于该系统主要用于多点集中检测报警，故能对受监测点进行巡回检测。为防止误报警，当检测到某房间有火情时，该系统应该延时3秒钟后再检测一次，

若确有火情方可报警，并用数字指示出发生火警地点。该系统的传感器选用开关量传感器。系统终端部分选用音响报警电路及数码显示电路。

硬件电路如图2-2所示，主机选用AT89C51单片机，4线/7线译码器选用74LS48，数码显示部分选用BS212共阴数码管，报警电路可选用一片KD9561及放大器、扬声器来构成，多点检测电路选用8243并行I/O口。由于8243每片有四个口，每个口有四个点，故每片8243可监测16个房间，图2-2用了两片8243，根据需要，还可增加8243的数量。

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AT89C51 图2-2 火警报警系统硬件结构图

P2.4~P2.7 P2.3 P2.2 BS212 P1.0~P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 4 74LS48 7 P2.0 报警电路 8243 CS PROG P2 4 8243 CS PROG P2 16 16 2.3 本章小结

本章主要介绍了火警报警系统的系统总体结构，并且就系统的要求说明了系统工作过程中各个模块的参数和指标，在章节的最后还介绍了系统的主要特征。在下一个章节中，将根据系统的工作指标就系统的硬件设计进行详细的说明。

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第三章 系统硬件设计

宾馆火警自动报警系统硬件的设计在2.2中已经作了初步的探讨，本章将继续讲述该系统硬件的设计并予以深化。

3.1 硬件组成

通过对火警情况的分析，本设计采用如图3-1所示的硬件组成，报警器硬件由烟雾信号采集模块，声光报警模块以及联动消防模块组成。图中1，2，3组成数据采集模块，4，5组成声光报警模块，5，6组成联动消防装置。其中，1为传感器，将现场烟雾浓度这一非电信号转化为电信号；2为信号调理电路，将传感器输出的电信号进行调理（放大、滤波等），使之满足比较转换电路的要求；3为比较转换电路，完成将烟雾传感器输出的模拟信号转换为数字信号。声光报警模块由单片机和报警电路组成，由单片机控制实现不同的声光报警（异常报警、故障报警、火警报警）功能。下面对上述的各模块进行详细的介绍。

1 烟 雾 传 感 器 信 号 处 理 2 比 较 转 换 3 4声 光 报 警 系 统 5 单片机系统 AT89C51

6 联 动 消 防 装 置 图3-1 火警自动报警系统硬件框图

3.2 烟雾信号采集模块

图3-1中1，2，3组成烟雾数据采集模块，将现场烟雾浓度这一非电信号转化为电信号，并以数字量的形式送给单片机。

3.2.1 离子感烟传感器工作原理

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离子感烟传感器是应用放射性同位素组成的火警报警专用传感器，其传感灵

敏度高，可靠性好，目前已经得到广泛应用。

离子感烟传感器由两个电离室组成，外电离室有空与外界相通，烟雾可进入电离室，而内电离室是密封的，烟雾不能进入。由于烟雾进入外电离室，使内外两电离室离子电流不同，传感器就输出与烟雾成正比的传感信号。

离子感烟传感器的工作原理如图3-2所示。

VECBVB开关电路OA

图3-2 离子感烟探测器工作原理图

在正常工作状态下，放射源发出的射线电离了电离室的空气，便有电流从A经B流向C，这时电离室是一个典型的电阻元件。初始条件下，在B点的电位Vb是相对稳定的，烟雾进入AB之间的检测室时，电离状态发生变化，导致AB之间的电阻阻值变化，而BC间组成的参照室因不感觉烟的存在，基本保持阻值初始状态不变，根据欧姆定律，在B点上分压值发生相应的变化，这一变化经过电路放大，做为火警信号输出，从而实现烟信号到电信号的转变。在电极之间放有α放射源241镅，由于它持续不断地放射出α射线，α粒子以高速运动，撞击空气分子，从而使极板间空气分子电离为正离子和负离子(电子)，这样电极之间原来不导电的空气具有了导电性，实现这个过程的装置我们称它为电离室。

如果在极板P1和P2间加上一个电压E，极板间原来做杂乱无章运动的正负离子，此时在电场的作用下，正负离子做有规则的运动。正离子向负极运动，负离子向正极运动，从而形成了电离电流I。施加的电压E愈高，则电离电流愈大。当电离电流增加到一定值时，外加电压再增高，电离电流也会增加，此电流称之为饱和电流Is，如图3-3所示。

电离室又可分为双极性和单极性两种.整个电离室全部α射线所照射，电离

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室内的空气都被电离，我们把这种电离室称为双极性电离室。

所谓单极性电离室，是指电离室局部被α射线所照射，使一部分形成电离区，而未被a射线所照射的部分则为非电离区。这样在同一个电离室内分为两个性质不同区域。如图3-4所示。我们把这个非电离区称为主探测区

电离电流 I 饱和电流

外加电压 E 图3-3 电离电流和电压的关系

图3-4 单极性电离室工作原理

一般离子感烟探测器的电离室均设计成单极性的，因为当发生火警时烟雾进

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入电离室后，单极性电离室要比双极性电离室的电离电流变化大，也就是说可以得到较大的电压变化量，从而可以提高离子感烟探测器的灵敏度.在实际的离子感烟探测器设计中，是将两个单极性电离室串联起来，一个作为检测电离室(也叫外电离室)，结构上做成烟雾容易进入的型式;另一个作为补偿电离室(也叫内电离室)，做成烟粒子很难进入，而空气又能缓慢进入的结构型式.电离室采用这种串联的方式，主要是为了减少环境温度、湿度、气压等自然条件的变化对电离电流的影响，提高离子感烟探测器的环境使用能力和稳定性。

如图3-5所示：

补偿电离室 U1 开关电路 U2 回路电压U

检测电离室 图3-5 检测电离室和补偿电离室示意图

当外电离室进入燃烧生成物或者烟雾时，部分正离子和负离子被吸附到燃烧生成物和烟雾颗粒上，（燃烧生成物或者烟雾要比离子大1000倍左右），所以它们在电场中的速度就比原来要慢的多，并且在移动中还有部分正负离子中和，这样到达正负极板的离子数量想对减少，即离子电流变小。烟雾数量越多，离子电流就越小。而内电离室是封闭的，无烟尘离子进入，离子电流是恒定的。内电离室与外电离室是串连的，如图3-6所示。无烟雾时，A点电位约为1/2E。若有烟雾，外电离室的离子电流减小，等效电阻增加，A点电位下降，其下降程度与烟雾数量成正比。有烟雾和无烟雾时其电位差可达1V以上。

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图3-6 离子感烟传感器等效电路图

+E 外电离室 R A 内电离室 U A +E R1 等效电阻 3.2.2 UD—02 型离子感烟传感器

UD—02 型离子感烟传感器具有灵敏度高、可靠性好，性能符合标准等特点。它有两个电子室及一个放射源（AM241）,对外有三个引出脚：A电极（接电源正端+9V）、B电极（接地）、C电极（收集电极即输出端），外形如图3-7所示。

A 外离子室 C 内离子室 C A A B B 图3-7 UD-02型传感器

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UD—02 型离子感烟传感器主要电参数：

在20±5℃近海平面清洁空气条件下，收集电极（即C电极）的平衡电位为5.0～5.6V；有烟雾时，收集电极的电位变化可达1.1～1.2V。极间电容为4PF，AM241放射源为0.81～0.99uCi；器件重量为12g,主要结构材料为不锈钢和塑料。

用电加热器加热到440～480℃时，对不同材料所产生的烟雾，其传感器收集电极电位变化1.0V时的灵敏度见表3-1所示：

表3-1 UD—02 型离子感烟传感器对烟雾灵敏度（收集电极电位变化△V＝1.0V）

燃烧材料 硅橡胶 乙烯基材料 纸烟 过滤纸 棉花 烟雾含量（mg/m26 29 115 40 56 3） 阴暗度(%) 1.0 1.1 3 1.8 2.5

3.2.3 离子感烟传感器专用集成电路DQ-295

由于离子感烟传感器的广泛应用，与之配套的专用集成电路得到了迅速发展，DQ-295 是与UD—02 型离子感烟传感器相配套的专用集成电路。DQ-295的管脚排列如图3-8所示，其内部功能框图见图3-9所示。

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图3-8 DQ-295管脚图

DQ-295各引脚功能如下：

第15脚接离子感烟传感器的收集电极；12脚为内部振荡器的外接电容脚；7脚接定时电阻；14、15脚为输入保护用；5脚为发光管LED；1与4脚为检测脚；3与15脚为电压与灵敏度设置脚；10与11脚为报警输出脚。

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VDDVDD81080K3-+VD7D12131125K1514+-A2A1411锁存振荡器定时器5VDD691045K锁存VDDVDD16

注：A1 电池低电压比较器 A2 信号电压比较器

图3-9 DQ-295内部结构框图

DQ-295集成块内部设有检测信号阀值设置（超过阀值即输出报警声）以及电池（或电源）低压设置（电压低于某值时发出报警声）。

由图3-9可以看出，A1是检测电池电压的比较器，电池的分压与内部稳压管相比较，若电池电压较高，比较器A1端输出高电平；若电池电压不足（内部设置的阀值电压为7.2～7.8V），则A1输出低电平，并给出电池电压不足的报警声（每24各时钟脉冲检测一次）。3脚为电池电压外部设置端，可以通过外接电阻网络来改变其低电压报警阀值。

A2是检测信号阀值比较器，无烟雾信号时，传感器的输出平衡电压为5.3V左右，大于内部设置的阀值电压（约为4.7V），比较器A2输出低电平；当有烟雾信号时，传感器输出电压下降1V左右，则其电压小于内部设置的阀值电压，A2翻转为输出高电平，并发出调制报警声。与A1一样，也可以通过第13脚的

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外接电阻网络来改变阀值电平高低。

3.2.4 离子感烟火警报警器应用电路

(1)电路原理：

离子感烟火警报警器的应用电路见图3-10所示。它由离子感烟传感器UD-02和与之配套的专用集成电路DQ-295等组成。

注：打*的元件可根据压电晶体的不同型号而改变

图3-10 离子感烟火警报警器

离子感烟传感器由内外两个电离室组成，当空气中无烟雾时，输出端O输出电平约等于1/2电源电压即4.5V，这时集成块A不工作，压电陶瓷喇叭B无声。当空气中有烟雾粉尘时，烟雾颗粒进入传感器的外电离室，使离子电流大幅下降，相当于等效电阻增大，所示O端电平下降。此电平下降的信号加到集成块的第15脚，使集成块触发工作，第10、11脚就输出调制的报警信号，推动压电陶瓷报警喇叭发出响亮的报警声。

途中S是试验按钮开关，离子传感器经R3由9V电压供电；当按下S时，传感器由R3、R4分压供电，供电电压只有4.5V，所以传感器O电输出电平下降，相当于有烟雾状态，则B发声报警。

(2)元器件选择与制作

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图3-18 消防联动装置

由于本设计中，消防联动装置的设计仅仅是设计的一部分，使用在特定环境时，其各项参数都不是恒定的值，但是工作原理大同小异，所以具体的电阻值及元件型号不用选定。在实际工程应用中，应根据情况再做变化。

3.8本章小结

本章主要介绍了火警报警系统的硬件结构，并就各个模块进行了必须的介绍。在选定了参数检测的传感器之后，对传感器的检测值进行显示。在下个章节的内容中将对系统的软件设计进行介绍。

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第四章 系统软件设计

4.1 主程序设计

主程序主要用来进行初始化，设置8243的口地址及控制字，并对检测结果进行核对、控制。其流程图如图4-1所示。

初始化 N 指向第一片8243P4口 有警否？ Y 调读数子程序 调用核对程序 N 有警否？ Y 调核对程序 口地址加1 调读数子程序 N 有警否？ Y 调用核对程序 口地址加1 调读数子程序 N 有警否？ Y 调核对子程序 N 指向第二片8243 读完否？ 口地址加1 Y 调读数子程序

图4-1 火警报警系统的主程序流程图

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4.2 读数子程序

读数子程序主要用来读入8243输入口的信息，并检查是否有报警信号，程序流程如图4-2所示。根据流程图编程如下所列。

入口 控制字送8243 读入数据 结束读过程 子程序返回 图4-2 读数子程序流程图

4.3 核对子程序

核对子程序主要用于核对火警的真实性，以防止发生误报，故在核对子程序中先延时3S，然后再次读入相同口的信号，比较后作出判断是否报警。程序流程如图4-3所示。

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入口 保存第一次读数 延时3s 重读相同口 有警否？ N 返回

Y 调用查找报警点子程序 图4-3-1 核对子程序流程图

4.4 查找报警点子程序

查找报警点子程序要完成三项任务：第一项任务是判断当前读的是8243四个口中的哪一个；第二项任务是判断这个口所在的片；第三项任务是判断这个口有哪几个点不为零。定义为PX.0～PX.4（X=4～7）。程序流程如图4-4所示。

根据流程图编程如下所列。

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取有报警口控制字 Y 是PX.1否 ? N 02H （R4） N 是P4口否？ Y 00H （R2） 调显示 01H （R4） Y 是PX.0否 ? N 调显示 是PX.2否 ? Y 03H （R4） N N 是P5口否？ Y 04H （R2） 00H （R3） Y N N 是第一片8243否？ 调显示 是PX.3否 ? Y N 是P6口否？ Y 08H （R2） 16H （R3） Y 是第二片8243否？ 04H （R4） N 是P7口否？ Y 12H （R2） N 调显示 返回

图4-4 查找报警点子程序流程图

4.5 显示及报警子程序

显示及报警子程序主要用于对所查找的报警点进行显示报警，其程序流程如图4-5所示。

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附录 附件一

盐城工业职业技术学院 学生毕业设计（论文）选题表

机电工程所在学院 学院 姓名 夏鹏鹏 专业 计算机控制技术 选题 规定题目 类型 自拟题目 题 目 火警自动报警系统设计 本设计(论文)产生背景及相关目标要点（>300字） 火警自动报警系统是随时警惕火警、及时报警和输出联动灭火信号的忠实哨兵。该系统的设计主要涵盖以下六个方面：传感器的选型、单片机的选取、接口芯片的选取、报警装置的设计、电源的设计以及联动消防装置的设计。 火警自动报警系统通过一定的方式向火警报警控制器发出火警报警信号，火警报警控制器收到报警信号后，立即发出声光报警，并打开消防联动装置。本设计的检测装置由离子感烟传感器UD-02和与之配套的专用集成电路DQ-295等组成，通过对现场的火警参数采集，模/数转换，地址编码，然后传送给单片机，由单片机进行相应的运算处理，判断现场是否发生火警。这种信号处理方式将单片机用于火警模式判别，可以根据火警发生时，火警参数的发展变化规律来识别真假火警，不同于传统单一的定值判别方式，有利于提高火警判别的准确性。 已有的准备工作： 参考资料： 指导教师意见： 签 名 年 月 日

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附件二

盐城工业职业技术学院 毕业设计（论文）任务书

年 月 日 学 生 计算机控夏鹏鹏 专业 姓 名 制技术 指 导 赵国良 职称 教 师 班级 工作 单位 计控1202 联系方式 18361089635 联系方式： 电话及E-mail 设计（论文）题目：火警自动报警系统设计 任务、目的与要求： 通过对烟浓度、温度等火警参数的感知，采用单片机进行信号处理，使用智能识别算法实现对火警的检测，并在监测到火情信息后，产生声光报警信号，同时打开联动消防装置。 其具体设计要求如下： （1）要求所使用的传感器灵敏度高，可靠性好，能时刻准确监测宾馆现场的火警参数。 （2）要求选用的单片机能对信号做出准确的分析处理，并传到声光报警装置。当发生火警时，首先起火房间会发出声音报警；同时，起火楼层总服务台处也会发生声音报警并会在LED显示屏上显示相应的着火房间。 （3）设计备用电源，当发生火警时，会自动切断宾馆用电电路，转换为备用电源供电。 （4）要求单片机监测到准确的火警信息后，能自动打开联动消防装置，对火警进行消防。 参考资料： 进度安排： 自 2014年12月 19日起至2015年5月20日止，共计17周。具体安排如下： 1、调研、搜集资料，论文提纲或设计方案确定 2014年12月19日—2014年12月30日 2、完成论文初稿或初步设计，通过第二次检查 2014年12月30日—2015年2月20日 3、修改并完善毕业设计（论文），通过第三次检查，定稿、装订 2015年4月20日 4、通过毕业设计（论文）审核，准备答辩 2015年5月10日 5、其他 教研室审核

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系审核 附件三

盐城工业职业技术学院

毕业论文开题报告书

2014 ——2015 学年

机电工程学院计算机控制技术专业

学 号 12202031 姓 名 夏鹏鹏 专 业 计算机控制技术 企业导师 学校导师 赵国良 开题日期 2014.12.20

填表日期 2014 年 12 月 20 日

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毕业论文题目 火警自动报警系统设计 毕业设计（论文）的内容和要求 火警自动报警系统在生产生活中有着相当重要的地位。因此，宾馆火警自动报警系统的研究和设计也是当前相当热门的项目课题。本课题研究的目的是：能综合运用所学基础理论、基本知识、基本技能；分析、解决本专业实际问题的能力；全面分析、考虑问题的思维方式、工作方法；计算、绘图和编写设计文件的能力以及实际工作能力、社会活动能力。 由于该系统主要用于多点集中检测报警，故能对受监测点进行巡回检测。为防止误报警，当检测到某房间有火情时，该系统应该延时3秒钟后再检测一次，若确有火情方可报警，并用数字指示出发生火警地点。该系统的传感器选用开关量传感器。系统终端部分选用音响报警电路及数码显示电路。 课题的研究思路和方法、工作方案 思路：本文在该系统的研究和设计中主要作了系统硬件设计和系统软件设计两项主要工作，一二章主要对火警自动报警系统的基本状况作了简要分析。 方法及进度安排：通过搜集资料，参考文献，反复的硬件调试，基本完成各模块的性能要求。在研究过程中系统的部分模块属电子系统中常用模块的可以直接采用，但需要结合连接电路进行适当调试，以达到最佳效果。 参考文献 [1] 杨风和.火警自动报警消防系统.天津:天津大学出版社,1999 [2] 黄继昌.实用报警电路.北京:人民邮电出版社,2005 [3] 徐爱卿.单片微型计算机应用和开发系统.北京: 北京航空航天大学出版社,2006

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[4] 何为民.低功耗单片微机系统设计. 北京:北京航空航天大学出版社,1993 [5] 陈汝全等.单片机实用技术.北京:电子工业出版社,1992 [6] 何立民.单片机应用技术选编. 北京:北京航空航天大学出版社,1993 [7] 何立民.单片机应用技术选编. 北京:北京航空航天大学出版社,1996 [8] 张毅刚.单片微机原理及应用.西安电子科技大学出版社,1994

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