C语言编程的智能火灾报警监测系统Word文档下载推荐.docx
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现代家庭陈设、装修日趋增多,用电、用火、用气不断改善,发生火灾机率相应地增大。
居民家庭起火,往往具有燃烧猛烈、火势蔓延迅速、烟雾弥漫、易造成人员伤亡等火灾特点。
一些城乡结合部居民住在平房里,其房顶有些是用可燃材料建造的,起火后,火势极易烧到顶棚,沿屋顶可燃物迅速蔓延,造成火灾扩大蔓延,导致建筑倒塌破坏。
居民家庭中,发生火灾后往往因为缺少自救能力而造成人员伤亡和严重的经济损失。
家庭起火后如果得不到及时控制,还会殃及四分邻,使整幢居民楼或整个村庄遭受到火灾危害。
因而我们除了要增强对火灾的自防自救能力和消防法制观念外,还需在房间合适位置装火灾报警系统,以便尽早检测到火灾并给予及时控制于减少人员伤亡和经济损失。
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、价格低廉的语音数字联网火灾报警器是非常必要的。
2、系统硬件设计
2.1硬件组成
当报警系统出现故障时可使用手动控制模块,只需按下控制按键系统发出声光报警,直到按下复位按键,系统复位并停止报警[4]。
图2-1
如图2-1所示本系统主要由单片机控制模块、烟雾检测模块、温度采集模块、红外检测模块、LCD显示模块、声光报警模块、手动控制模块组成。
2.2:
单片机控制模块
因本系统要求实时显示环境温度,同时考虑到功耗等问题,通过与89C51程序存储器写入方式、电源范围、工作频率、市场价格、兼容型、加密功能、抗干扰性、烧写寿命更长综合考虑后选择AT89S51作为本系统的中央控制器[10]。
采用Atmel公司的AT89S51单片机作为主控制器,AT89S51是一个低功耗,高性能的51内核的CMOS8位单片机,片内含8K空间的可反复擦些1000次的Flash只读存储器,具有256bytes的随机存取数据(RAM),32个IO口,2个16位可编程定时计数器。
且该系统的51单片机可以不用烧写器而直接用串口或并口就可以向单片机中下载程序。
2.2.1系统各模块控制端口说明
图2-2单片机控制、手动控制模块接线图
如图2-2所示P1.1用于控制发光二极管,P0口接LCD显示数据口,P0口上拉电阻为1K,P2.1、P2.2、P2.3分别接LCD使信号端(E),读写选择端(R/W),数据命令选择端(RS)。
P1.2接温度传感器DS18B20的数据脚,用于读入温度。
P1.3接红外辐射的检测口。
P1.4接烟雾传感器的检测口。
P1.5作为蜂鸣器的控制口。
P2.0接控制开关按钮,当系统检测出现故障时按下控制按键即发出声光报警。
20脚接地,40脚接电源,18、19接12MHZ晶振输入端,31脚接电源端。
2.3:
温度采集模块
图2-3温度采集模块
2.3.1:
DS18B20设计要求
这里用到温度芯片DS18B20。
DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器,具有3引脚TO-92小体积封装形式。
测温分辨率可达0.0625℃,被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出。
其工作电源既可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生。
CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信,占用微处理器的端口较少,可节省大量的引线和逻辑电路[1]。
DS18B20支持“一线总线”接口,测量温度范围为-55°
C~+125°
C,在-10~+85°
C范围内,精度为±
0.5°
C。
现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。
适合于恶劣环境的现场温度测量,如:
环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。
对硬件结构简单的单线数字温度传感器DS18B20进行操作,需要用较为复杂的程序完成。
编制程序时必须严格按芯片数据手册提供的有关操作顺序进行,读、写时间片程序要严格按要求编写[3]。
尤其在使用DS18B20的高测温分辨力时,对时序及电气特性参数要求更高,根据DS18B20的通讯协议,主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤:
每一次读写之前都要对DS18B20进行复位,复位成功后发送一条ROM指令,最后发送RAM指令,这样才能对DS18B20进行预定的操作。
复位要求主CPU将数据线下拉640微秒,然后释放,DS18B20收到信号后等待16~60微秒左右,后发出60~240微秒的存在低脉冲,主CPU收到此信号表示复位成功[2]。
本系统用于居民住宅区、机房、办公室等小型防火单位,然而室内温度一般不会超过40℃,只有发生特殊情况才会达到40℃以上。
因而本系统设置在温度大于或等于40℃时为异常(单片机P1.2口检到异常),接线如图2-3可知。
2.3.2:
DS18B20的内部结构
DS18B20内部结构图
DS18B20有4个主要的数据部件:
①64位激光ROM。
64位激光ROM从高位到低位依次为8位CRC、48位序列号和8位家族代码(28H)组成。
②温度灵敏元件。
③非易失性温度报警触发器TH和TL。
可通过软件写入用户报警上下限值。
④配置寄存器。
配置寄存器为高速暂存存储器中的第五个字节。
DS18B20在0工作时按此寄存器中的分辨率将温度转换成相应精度的数值,其各位定义如图所示。
TM
R1
R0
1
MSB
DS18B20配置寄存器结构图
LSB
其中,TM:
测试模式标志位,出厂时被写入0,不能改变;
R0、R1:
温度计分辨率设置位,其对应四种分辨率如下表所列,出厂时R0、R1置为缺省值:
R0=1,R1=1(即12位分辨率),用户可根据需要改写配置寄存器以获得合适的分辨率。
配置寄存器与分辨率关系表:
温度计分辨率/bit
最大转换时间/us
9
93.75
10
187.5
11
375
12
750
(2)高速暂存存储器
高速暂存存储器由9个字节组成,其分配如下图所示。
当温度转换命令发布后,经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。
单片机可通过单线接口读到该数据,读取时低位在前,高位在后,数据格式如图所示。
对应的温度计算:
当符号位S=0时,直接将二进制位转换为十进制;
当S=1时,先将补码变为原码,再计算十进制值。
温度低位
温度高位
TH
TL
配置
保留
8位CRC
DS18B20存储器映像图
温度值格式图DS18B20温度数据表:
23
22
21
20
2-1
2-2
2-3
2-4
S
26
25
24
典型对应的温度值表:
温度/℃
二进制表示
十六进制表示
+125
+25.0625
+10.125
+0.5
-0.5
-10.125
-25.0625
-55
0000011111010000
00000
1111111111111000
1111111101011110
1111111001101111
1111110010010000
07D0H
0191H
00A2H
0008H
0000H
FFF8H
FF5EH
FE6FH
FC90H
DS18B20最大的特点是单总线数据传输方式,DS18B20的数据I/O均由同一条线来完成。
2.4:
烟雾,红外检测模块
图2-4烟雾,红外检测模块接线图
如图2-4所示,当没有检测到火光时,光电传感器1脚(检测口)电压约为0.5V;
当光电传感器检测到火光时,1脚(检测口)电压约为4.2V。
烟雾传感器没有检测到烟雾时,YW脚(检测口)电压约为0.2V,当检测到烟雾时,YW脚(检测口)电压约为3V。
烟雾传感器供电电压为9V,因此烟雾检测模块要单独供电。
而系统其它模块的供电电压为5V,因此要把烟雾传感器的电源负
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