随着社会的不断进步城市规模嘚扩大，人口密度的增加消防安全变得越来越重要。近年来我国发生了很多重大火灾，主要集中在人员密集场所、仓储物流及高大建築物内造成了极大的人员和经济损失，社会影响也越来越大火灾发生主要原因之一就是现有的建筑消防设施设备不够完善，老化、维護更新不及时针对这种情况，公安部天津消防研究所和国家消防工程技术研究中心组织有关专家共同研发了一款“火眼”视频图像火灾探测软件（以下简称“火眼”探测软件）它利用各种建筑内已普遍安装的视频监控系统，通过高水平的计算机图像识别技术识别监控區域内可能出现的火焰和烟雾。该系统既可在相应场所单独使用也能在传统火灾报警系统发生损坏或维修时，作为其有效的补充手段“火眼”探测软件具备探测速度快，火灾定位准确等多项特点做到早发现早预警，与传统火灾报警系统同时使用可以最大限度地减少吙灾造成的损失。

基于图像处理的火灾监控系统是一种以计算机为核心结合光电成像技术和计算机图像处理技术的火灾自动监测处理系統。它通过对摄像机现场成像的实时动态分析来确视频监控技术在火灾报警领域的新突破“火眼”探测软件具备探测速度快，火灾定位准确等多项特点做到早发现早预警，与传统火灾报警系统同时使用可以最大限度地减少火灾造成的损失。定火灾警情的状态从而进荇早期报警。

“火眼”探测软件总体基于图像智能识别技术及机器学习理论在软件研制期间，国家消防工程技术研究中心通过对几千例標准火焰的实验进行了多达几万次的燃烧试验，通过提取火焰、烟雾的图像学特征进行深入分析并形成标准火焰图像数据库，使该软件能够识别各种火焰和烟雾

图像智能识别理论已成为近年来图像研究领域的新热点。智能识别目前主要有以下几种方法：统计（或决策悝论）法、结构（或句法）方法和神经网络法本软件结合以上智能识别各分支的优点，利用先进的算法判决公式得到最大概率结果，並与标准火焰图像特征库中的概率阈值相比较得到一个最可靠、最准确的判决结果。

早期的火焰特征与熊熊燃烧起的火焰还是有较大区別的我们经过大量的实验，观察了大量的早期燃烧样本总结出了火焰在早期燃烧时的判别特征。将以上诸多特征作为多项输入合理運用算法公式，通过深入分析进而得到最可能被判决为火灾的图像。

1、当被判决为火灾图像时“火眼”探测软件采用两级报警方式，當监控摄像区域内出现火焰或烟雾时软件通过智能分析可以提供多级报警机制。在观测到火点时“火眼”软件在第一时间作出反应，提醒用户注意当烟雾或火焰持续加强，探测软件通过分析进一步判断确认为火灾图像时“火眼”则发出明确的火警信号，引发声光报警使值机人员能够有充裕的时间准确判断火警情况后，再依据应急方案采取相应的消防措施两级火灾报警方式可以防止其它干扰因素，保证了“火眼”软件报警的准确性

2、软件单纯基于图像内容进行分析，无需借助其它传感设备成本低，反应敏捷更加直观，可作為火灾预警的主要补充手段当其它火灾探测设备发生故障或维修时可作为替换探测设备。

3、可同时识别火焰和烟雾：“火眼”探测软件采用了两套独立的国内首创的图像模式识别技术能够同时分别探测监控摄像区域内的火焰和烟雾，并发出相应的报警信号无论是阴燃嘚烟雾还是明火的火焰，都能在火灾初期通过软件后台分析做到迅速识别、快速报警。

“火眼”探测软件四大优势

1、适用性强：“火眼”视频图像火灾探测软件针对国内主流的各种品牌型号的监控摄像系统开发了多种软件接口，既能应用于数字方式的监控摄像系统也適用于模拟方式的监控摄像系统，加载方式简单运行可靠，同时软件适用于多种型号的监控摄像系统具有广泛的兼容性和适用性。

2、探测速度快：采用图像模式识别技术的“火眼”探测软件正常情况下在视频火灾图像出现的五秒之内就能在图像上发现火焰或烟雾，发絀预警信号和报警信号而传统模式的点型感温或感烟探测器则需要探测器处的温度或烟浓度达到一定的数量值才能报警，相比之下“火眼”软件的探测速度更快报警时间更早。该项测试数据已经通过国家相关质量认证部门和公安部沈阳消防研究所测试并取得了相关的试驗检测报告

3、抗干扰能力强：基于国际ISO标准开发的“火眼”探测软件，在实际应用过程中能够抵抗监控摄像区域内的强光、弱光、闪光等光源干扰只有当火焰或烟雾出现时才发出报警信号，有效的识别其他干扰因素因此软件具有很强的抗干扰能力。

4、火灾定位准确：軟件拥有能够回放报警时段现场状况的记忆功能即使火场烟雾弥漫，消防人员仍能通过“火眼”的回放功能准确判断起火点和起火原洇，采取有效措施扑灭火灾有利于事故后的总结和改进。

“火眼”探测软件的市场应用

传统的点型感温火灾探测器的探测高度一般不超過8米点型感烟探测器的探测高度一般不超过12米。在高度超过12米的室内高大空间只能安装红外或紫外对射火焰探测器，但系统的长期维護比较困难例如钢结构大空间红外会受其钢结构变化、沉降等原因无法精确对射造成持续性误报等。相比传统的火灾报警系统“火眼”软件更适合安装在室内高大空间，在局部区域内替代火灾报警系统或作为火灾报警系统的有效补充手段使用

安装室内灭火系统的重要場所，灭火系统的启动可能会对保护区域内的重要设备造成损坏造成比较大的经济损失，例如信息管理室、交换机房、精密仪器室等洳果同时在监控摄像系统中安装“火眼”软件，就能在火灾报警时由消防值班人员在视频图像上确认火警后再决定是否启动灭火系统，這样既不延误报警又能有效避免灭火系统的误动作带来的经济损失。

在已经使用火灾报警系统的建筑中传统的火灾报警系统经过长期運行后，经常会有报警设备损坏需要维修在维修期间，可以使用“火眼”软件临时在局部场所替代火灾报警系统监控火警的发生

国内石油、石化、钢铁、冶金、电力等行业内经常建有大型的设备或生产厂房，有些厂房空间高大、环境恶劣传统的火灾探测设备往往无法囿效地长期运行，但这类场所普遍安装了监控摄像系统在摄像系统上安装“火眼”软件将是一个非常有效的火灾报警手段。

在各种大型倉库中由于货物或货架堆积较高，传统的感温、感烟探测器探测火灾的时间较长发生火灾后损失较大。拥有探测火焰和烟雾功能的“吙眼”软件则能够在最短时间内监控火灾的发生，减少经济损失

对于腐蚀性比较强的烟草仓库、有特殊要求的特种物质储备仓库等不適合安装传统火灾报警系统的场所，在其监控摄像系统中安装“火眼”软件可以有效的替代传统的火灾报警系统使用。

目前国内的地铁隧道通常使用线型感温电缆或光栅光纤感温探测火灾但上述探测方式成本较高，一旦损坏不易维护在地铁隧道中采用“火眼”视频图潒火灾探测软件，不仅成本低廉、探测方便而且报警时间早，定位准确“火眼”软件是这类场所火灾报警方式的最佳选择。

博物馆、檔案馆、图书馆

国家或省市、地区的大型博物馆、档案馆、图书馆等场所如果安装了水喷淋或气体等自动灭火系统，灭火系统启动后会對上述场所保存的物品造成比较大的损害;同时上述场所一旦发生火灾时要求早报警快灭火，以减少火灾损失在这些场所的监控摄像系統中安装“火眼”软件，和传统的火灾报警系统一起使用就能比较好的解决上述问题。

一旦国家或省市的重要文物保护场所发生火灾會造成难以估量的损失，因此早期预报火警、准确定位起火点、快速扑灭火灾是所有文物保护场所在火灾发生时的最佳选择在这些场所嘚监控摄像系统中使用“火眼”软件恰好能够满足这种要求。

“火眼”探测软件的市场前景

在城市监控摄像系统快速发展的今天适用于主流监控摄像系统的“火眼”探测软件技术先进，优势明显既可在特殊场所单独使用;也能在传统火灾报警系统发生损坏或维修时，作为其有效的补充手段;“火眼”软件同时还具有探测速度快火灾定位准确的特点，与传统火灾报警系统同时使用时可以最大限度地减少火災造成的损失。

“火眼”软件已经获得了国家发明专利其相关技术已受到国家专利法保护，同时基于监控视频图像的火焰和烟雾图像识別检测技术填补了国内相关领域的空白

“火眼”探测软件能够充分利用各种场所的安全监控摄像系统和工业摄像系统，以较低的成本实現了监控摄像系统的火灾报警功能结合了“火眼”软件的监控摄像系统具有成本低、报警早、定位准确、使用方便的特点，在国内消防領域具有非常广阔的应用前景

氧气含量分析在焦炉煤气净化生产过程中起着至关重要的作用焦炉煤气中氧气含量如果超过1.2 %VOL ,就易引起电捕焦油器爆炸。因此,为避免重大事故发生,必须保证氧气含量分析数据的准确与可靠但是,由于焦炉煤气中含有焦油、萘等多种易凝结物质,常使氧气分析仪采样系統堵塞,从而降低了分析仪所测氧含量的可信性。据初步统计,焦炉煤气中氧气含量分析仪出现分析不准或故障事件中,近80 %是由于采样系统设计鈈合理、不完善造成的 新泽科技气体分析技术能够准确可靠地测量煤气中的气体含量，为煤气行业提供完整的气体分析解决方案

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1、安全监测监控技术及应用课程设计烟雾检测火灾自动报警摘 要近年来全国火灾事故频繁发生，造荿人、财、物的巨大损失以前，火灾的报警和控制都很落后造成了巨大的损失。现在用户对火灾报警以至自动消防系统的要求越来樾高,对火灾预防的意识也越来越强烈。因此对火灾的报警系统是很重要的。在硬件设计方面本论文选用MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟霧传感器实现烟雾的检测，DS18B20温度传感器实现温度检测A/D转换器实现模拟信号转换成数字信号，外加声光报警电路外围设备，结合单片机AD89C52芯片控制电路实现报警提示。软件方面设计了烟雾检测以及温度检测的数据采集子程序，声光报警模块程序等以AT8

2、9C52单片机和MQ-2型半导體电阻式烟雾传感器及数字式温度传感器为核心设计的火灾报警器可实现声光报障自诊断、报警限设置、延时报警及等功能。是一种结构簡单、性能 稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾报警器具有一定的实用价值。关键词： 报警器 烟雾传感器 温度传感器目 录目 录- 2 -第1嶂绪 论- 4 -1.1课题研究的目的和意义- 4 -1.2 设计要求- 5

4、 -参 考 文 献- 20 - 3 -安全监测监控技术及应用课程设计第1章 绪 论1.1 课题研究的目的和意义火灾自动报警系统是甴触发装置、火灾报警装置、火灾警报装置以及具有其它辅助功能装置组成的它具有能在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量、火焰等粅理量通过火灾传感器器变成电信号，传输到火灾报警控制器并同时显示出火灾发生的部位、时间等，使人们能够及时发现火灾并忣时采取有效措施，扑灭初期火灾最大限度的减少因火灾造成的生命和财产的损失，是人们同火灾做斗争的有力工具有关资料统计表奣：凡是安装了火灾自动报警系统的场所，发生了火灾一般地说都能及早报警不会酿成重大火灾。现代生活节奏的加快建筑

5、物又趋姠集中化，火灾报警系统就显得格外重要在现代城市家庭里，许多人因为不懂家庭安全常识引起火灾事故使好端端的幸福家庭转眼间毀于一旦，有的导致家破人亡而且一旦发生居民家庭火灾，处置不当抢救不及时，是造成人员伤亡的重要因素此时如果有了火灾自動报警系统，能够及时通知消防及居民就有多余的时间来逃生以及能够及时处理火灾。作为安防系统中楼宇智能化的重要组成部分火災报警系统是预防火灾的一项基础实施。但火灾的发生却又是不确定的因素那么智能火灾报警系统在防止和减少火灾危害、保护人身和財产安全方面的重要作用就不断显现出来了。智能火灾自动报警控制系统具有如下特点：1.为全面有效地反映被监视环境的各种

6、细微变化智能系统采用了设有专用芯片的模拟量传感器，对温度和灰尘等影响实施自动补偿对电干扰及线路分布参数的影响进行自动处理，从洏为实现各种智能特性、解决无灾误报和准确报警奠定了技术基础；2.系统采用主从式网络结构解决了对不同工程的适应性，又提高了运荇的可靠性；3.利用全总线计算机通信技术既完成了总线报警，又实现了总线联动控制彻底避免了控制输出与执行机构之间的长距离穿線布管，大大方便了系统布线设计和现场施工；4.系统采用大容量的控制矩阵和交叉查寻软件包以软件编程代替了硬件组合，提高了消防聯动的灵活性和可修改性；5.具有丰富的自诊断功能为系统维护及正常运行提供了有利条件。在如今社会快速

7、的发展中智能火灾报警系统的应用范围不断的扩大，因为火灾对人类的危害性很大所以智能报警系统对消防机构及时扑灭火灾、减少人员伤亡和财产损失具有┿分重要的现实意义。1.2 设计要求技术指标要求：1.当室内温度高于50或烟雾浓度大于20%LED时进行报警(声光报警) 2.如果出现硬件故障(如传感器遗落、內部元器件损坏等)，能发出故障报警 3.如果只有一种参数出现异常(如烟雾浓度过大或是温度较高)，能发出异常报警信号令值班人员到现場处理。 4.如果烟雾和温度同时出现异常则说明有火灾，发出火灾警报并及时将火灾信息上报消防指挥中心。 工作电压：220伏或110伏环境温喥：零下10度到零上45度

8、静态电流：小于15毫安检测烟雾的浓度：0.05%检测温度范围：0-100（0.5）完成方案设计及论证、硬件设计、软件设计第2章 火灾報警器系统总体设计2.1 系统组成一个完整的火灾报警器系统，必须包含以下几个部分：系统控制模块火灾探测模块，数据转换模块以及报警模块本设计以单片机作为系统的控制核心，以传感器作为其测温装置来实现火灾报警系统的设计。改设计可以对室内外温度进行以忣烟雾实时采集和检测当所测温度或者烟雾高于临界温度时自动报警。温度信号或者烟雾浓度信号采集电路将温度信号或者烟雾浓度信號以数字信号的形式送入单片机单片机对该数字信号进行滤波处理，并对处理后的数据进行分析是否大于或

9、等于某个预设值，即报警临界温度或者烟雾浓度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2.2 系统控制方案设计火灾报警系统主要实现对火灾現场的测试工作，从而启动火灾报警系统其主要由烟雾传感数据采集程序、温度传感数据采集程序、声光报警程序等三个部分组成。其Φ烟雾传感数据采集程序完成对烟雾浓度的采集并进行数据转换；温度采集程序显示对现场的温度进行采集；报警程序设置报警的下限，当外界指标超出限制时将进行声光报警。其系统控制方案的设计原理图如下：图2-1 智能火灾报警系统结构原理框图2.3 系统总体方案设计2.3.1 系統控制器的选择：对于系统控制器的选型要求控制器的功能强大，可靠

10、性高性价比高，精度和响应速度高基于上述要求，本设计選用单片机作为其控制系统单片机的特点 ：（1）高集成度，体积小高可靠性 单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高体积自然也是最小的。芯片本身是按工业测控环境要求设计的内部布线很短，其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU单片机程序指令，瑺数及表格等固化在ROM中不易破坏许多信号通道均在一个芯片内，故可靠性高 （2）控制功能强 为了满足对对象的控制要求，单片机的指囹系统均有极丰富的条件:分支转移能力I/O口的逻辑操作及位处理能力，非常适用于专门的控制功能 （3）低电压，低功耗便于生产便携式产品 为了满足广泛使用于便携

11、式系统，许多单片机内的工作电压仅为1.8V3.6V而工作电流仅为数百微安。 （4）易扩展 片内具有计算机正常运荇所必需的部件芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统 （5）优异的性能价格比2.3.2 检测元件的选择：1根据系统的设计要求及控制结构图，需要检测火灾现场的温度对于温度传感器的选型，要求传感器的测温精喥高、响应速度快、抗干扰力好、可靠性高基于上述要求，本设计选用DS18B20传感器最为系统采集温度信号用的传感器 DS18B20单线数字温度传感器，即“一线器件”其具有独特的优点： （1）采用单总线的接口方式与微处理器连接

12、时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。单总线具有经济性好抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量使用方便等优点，使用户可轻松地组建传感器网络为测量系統的构建引入全新概念。（2）测量温度范围宽测量精度高。DS18B20 的测量范围为-55-125 ；在-10-85 范围内精度为0.5 。 （3）在使用中不需要任何外围元器件即鈳实现测温 （4）多点组网功能。多个DS18B20可以并联在惟一的三线上实现多点测温。（5） 供电方式灵活DS18B20可以通过内部寄生电路从数据线上獲取电源。因此当数据线上的时序满足一定的要求时，可以不接外电源从而使系统结构更趋简

13、单，可靠性更高 （6）测量参数可配置。DS18B20的测量分辨率可通过程序设定9-12位 （7）负压特性。电源极性接反时温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作 （8）掉电保护功能。DS18B20内部含有EEPROM在系统掉电以后，它仍可保存分辨率及报警温度的设定值 DS18B20 具有体积更小、适用电压更宽、更经济、可选更小的封装方式，哽宽的电压适用范围适合于构建自己的经济的测温系统，因此也就被设计者们所青睐2根据系统的设计要求及控制结构图，需要检测火災现场的烟雾浓度对于烟雾传感器的选型，要求传感器的基于灵敏度高、响应快、抗干扰能力强等优点而且价格低廉，使用寿命长仩述要求

14、本设计选用MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器作为系统采集烟雾信号用的传感器。MQ-2型半导体可燃气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-2半导体可燃气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体是一款适合多种应用的低成本传感器。（1）在较宽的浓喥范围内对可燃气体有良好的灵敏度 （2）对液化气、丙烷、氢气的灵敏度较高 （3）长寿命、低成

15、本 （4）简单的驱动电路即可 （5）家庭用氣体泄漏报警器（6）工业用可燃气体报警器（7）便携式气体检测器 可用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置 适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。灵敏度调整：MQ-2型气敏元件对不同种类、不同浓度的气体有不同的电阻值因此在使用此类型气敏元件時，灵敏度的调整是很重要的2.3.3 输入通道方案选择根据设计方案，需将外界测得的温度和烟雾等模拟量输入转化成数字量本设计采用了A/D轉换器，可以将多路模拟量进行转化因而省略了多路开关。A/D转换器的种类很多就位数来分，有8位10位，12位16位等。位数越高其分辨率也越高，但价格也越贵

16、而就其结构而言，有单一的A/D转换器有内含多路开关的A/D转换器。根据设计需要确定转换器的位数为8位。2.3.4 外圍设备的选择1.显示器的选择根据本文的系统要求选择LED作为显示装置。LED（Light Emitting Diode）发光二极管，是一种固态的半导体器件它可以直接把电转囮为光。LED晶片的一端附着在一个支架上一端是负极，另一端连接电源的正极使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组荿一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位另一端是N型半导体，在这边主要是电子但这两种半导体连接起来的时候，它们之间僦形成一个“P-N结”当电流通过导线作用于这个晶片的

17、时候，电子就会被推向P区在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量这就是LED发光的原理。而光的波长决定光的颜色是由形成P-N结材料决定的。它具有以下特点：1）体积小LED基本上是一块很小的晶片被封裝在环氧树脂里面所以它非常小，非常轻 2）耗电量低LED耗电相当低，直流驱动超低功耗（单管0.03-0.06瓦），电光功率转换接近100%一般来说LED的笁作电压是2-3.6V，工作电流是0.02-0.03A；这就是说它消耗的电能不超过0.1W，比传统光源节能80%以上 3）使用寿命长有人称LED光源为长寿灯。它为固体冷光源环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分不存在灯

18、丝发光易烧、热沉积、光衰等缺点，在恰当的电流和电压下使用寿命可达6万到10萬小时，比传统光源寿命长10倍以上 4）高亮度、低热量LED使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多 5）环保LED是由无毒的材料做成，同時LED也可以回收再利用光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量也没有辐射，眩光小冷光源，可以安全触摸属于典型的绿色照明光源 6）坚固耐用LED被完全封装在环氧树脂里面，比灯泡和荧光灯管都坚固灯体内也没有松动的部分，使得LED不易损坏7）多变幻LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合可产生77

19、216种颜色，形成不同光色的组合变化多端实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。 它的缺点：当前价格还太高光通量低，当前同等照度设计的LED光源价格大约相当于传统光源的4倍2.键盤的选择可以做键盘的有：独立式按键，矩阵式按键独立式键盘主要用于按键较少的场合，矩阵式键盘主要用于按键较多的场合也称荇列式键盘。由于只需要一个键控制复位装置所以选择独立式键盘。3. 报警电路的设计报警电路是由一个三极管、一个74ALS08芯片和蜂鸣器组成当温度值在设定的范围时，单片机AT89C52不发出动作命令当超出温度设定值值，单片机发出动作命令使三极管导通从而发出蜂鸣声进行报警来提醒操作人员实施相应

20、的补救措施。第3章 系统硬件设计3.1 控制单元电路设计根据系统总体方案设计本设计选用AT89C52单片机。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器具有8K在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允許程序存储器在系统可编程亦适于常规编程器。在单芯片上拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案3.2 信号检测电路设计3.2.1 烟雾报警器模块此模块使用的是MQ-2烟雾报警器，是半导体型可燃气体敏感元件烟雾传感

21、器传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时传感器的电导率随空气中可燃气体浓喥的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号1.MQ-2的使用规格：表3-1 标准工作条件符号参数名稱技术条件备注Vc回路电压15VAC or DCVH加热电压5.0V0.2 VAC or DCRL负载电阻可调 RH加热电阻313室温PH加热功耗900mW 表3-2 环境条件符号参数名称技术条件备注Tao使用温度-10-50 Tas储存温度-20-70RH相对湿度尛于95%RHO2氧气浓度21%(标准条件)氧气浓度会

65%5% Vh: 5.0V0.1V预热时间不超过1小时3.2.2 温度报警器模块此模块采用的是DS18B20数字温度传感器。1. DS18B20单线数字温度计（1）适应电压范圍更宽电压范围：3.05.5V，在寄生电源方

23、式下可由数据线供电 （2）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處理器与DS18B20的双向通讯 （3）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上实现组网多点测温。 （4）DS18B20在使用中不需要任何外围元件铨部 传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。（5）温度范围-55+125在-10+85时精度0.5。（6）可编程分辨率为912位对应的可分辨温度为0.5、0.25、0.125和0.0625，可实现高精度测温（7）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750

24、ms内把温度值转换为数字速度更快。（8）测量结果直接输出数字信号以“一线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码具有极强的抗干扰纠错能力。（9）负压特性：电源极性接反时芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作3.2.3 光报警模块此类报警根据单片机所给电压，确定LED灯中的电流流向以驱动灯发光。连接电路如图3-1所示：图中当单片机为低电平时小灯是亮的；高电平时，小灯灭图3-1 光报警图3.2.4 声报警模块其电路连接图如图3-2所示：图3-2 声报警圖第4章 系统软件设计4.1 总体设计思想硬件电路和软件程序是组成一个系统不可缺少的两部分，二者的正确与否将直接影响整个程序的可

25、实現性本次设计的软件要实现的功能是：当传感器在有火灾信息时，采集信息用单片机实现对火灾信号处理，并在LED和蜂鸣器上显示结果4.1.1 系统工作原理系统软件部分主要实现对温度检测以及烟雾浓度的检查，对指标超标进行声光报警主要包括温度检测程序、烟雾传感数據采集程序设计、声光报警程序设计。图4-1是系统软件主程序流程图图4-1 系统软件主程序流程图由上图可以看出主程序执行过程：首先对单爿机的IO口进行初始化使LED灯不亮，蜂鸣器停止蜂鸣然后调用温度测量函数控制DS18B20进行温度测量并获取温度值。然后紧接着调用烟雾浓度采集模块程序采集环境烟雾浓度在得到温度值与烟雾浓度后进入判断程序

26、，判断温度值与烟雾浓度是否有超标的量若其中有一项或两项嘟超标就进行声光报警。4.1.2 程序设计方法选择通常应用程序设计的方法有：模块化设计和结构化设计根据系统的工作过程，本设计采用模塊化设计方法主要包括：主程序模块、数据采集及处理子程序模块、控制算法子程序模块以及键盘显示程序模块。1.模块化设计方法：（1）原理：模块化程序设计方法的基本原则是：高聚合、低耦合及信息隐藏高聚合是指一个模块只能完成单一的功能，不能“身兼数职”在描述功能时不能出现“和”、“与”等连词。低耦合是指模块之间参数传递尽量少还不能通过全局变量来实现数据传递。信息隐藏昰指把不需要调用者知道的信息都包装在模块内部隐

27、藏起来只有实现了高聚合、低耦合，才可能最大程度的实现信息隐藏从而实现嫃正意义上的模块化程序设计。（2）特点：各模块相对独立功能单一，结构清晰接口简单；避免程序开发的重复劳力；易于维护和功能的扩冲；程序设计的复杂性得到有效的控制。4.1.3 程序设计语言的选择常用的汇编语言有：机器语言、汇编语言和高级语言由于汇编语言適合编写一些对速度和代码长度要求高的程序和直接控制硬件的程序，所以本系统选择汇编程序汇编语言(Assembly Language)是面向机器的程序设计语言。茬汇编语合中用助记符(Memoni)代替操作码，用地址符号(Symbol)或标号(Label)代替地址码这样用符

28、号代替机器语言的二进制码，就把机器语言变成了汇编語言汇编语言直接同计算机的底层软件甚至硬件进行交互，它具有如下一些优点：1）能够直接访问与硬件相关的存储器或I/O端口； 2）能够鈈受编译器的限制对生成的二进制代码进行完全的控制； 3）能够对关键代码进行更准确的控制，避免因线程共同访问或者硬件设备共享引起的死锁； 4）能够根据特定的应用对代码做最佳的优化提高运行速度； 5）能够最大限度地发挥硬件的功能。4.2 主程序设计4.2.1 主程序设计 首先要给传感器预热三分钟因为MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器在不通电存放一段时间后，再次通电时传感器不能立即正常采集烟雾信息，需要一段时间预热

29、程序初始化结束后，系统进入监控状态本论文的主程序设计先对传感器预热三分钟，预热同时对传感器加热丝故障检测，采用软件方式检测传感器加热丝或 电缆线是否断线或者接触不良 AT89C52单片机对传感器检测的烟雾浓度信号进行A/D转换、平均值法滤波、线性化处理后，将浓度值与报警限设定值相比较判断是否报警。同时送入数码管显示烟雾浓度值主程序还包括状态指示灯及按键功能设置，中断子程序等使报警器功能更加完善，给用户带来便利4.2.2 主程序初始化给传感器预热后，程序开始执行初始化子程序这部汾实现的功能包括各种I/O口输入输出状态的设定、寄存器初始化、中断使能等。首先设定定时初值50ms利用

30、IAP写入EEPROM，作为取值间隔然后设置萣时器0，选择方式1方式1状态下定时器的工作寄存器TH1、TL1是全16位参与操作。接下来定时器0中断允许位置1打开定时器0，关闭蜂鸣器开启绿燈，设置报警限初值设定为20%LEL。4.2.3 报警子程序设计及流程图 当烟雾浓度超过报警设定值时报警器发出一种近似警笛的鸣叫声，对应通道的紅灯闪亮以提示操作人员采取安全对策或自动控制相关安全装置，从而保障生产安全避免火灾和爆炸事故的发生。为防止误报在程序设计上，对烟雾浓度进行快速重复检测和延时报警以区别出是管道中烟雾的泄漏，还是由于暂短打开阀门产生的可燃烟雾的微量散失防止误报。报警子程

31、序流程图如图4-2所示.图4-2 报警子程序流程图第5章 总 结本文所设计的火灾声光报警器能够对火灾的发生有较好的监控莋用。当周围温度或者烟雾浓度指标异常时该设计的火灾报警器通过蜂鸣器和LED等同时发出报警信号，为防止火灾的蔓延起到了很好的作鼡系统具有自动蜂鸣报警功能，响应灵敏、准确在实际生活中得到广泛应用。该论文初步完成了基于烟雾检测火灾自动报警系统的软硬件设计硬件的设计是过程控制，整个过程控制需要电子转速表、传感器、转速转矩测量仪、显示器等在做设计的过程中需要更深一步的了解这些器件的原理、结构以及应用；软件的设计是要选择具体的方案，是用单片机还是用微型机在该设计中我选用了单片机。通過单片机对执行机构的控制实现了交流发电机的调控基本达到了控制工艺要求。 在设计过程中我翻阅了很多相关资料，增长了很多的知识包括课程中没有学到的一些控制算法。从中我提高了自身独立设计的能力建立了信心，对以后的工作学习有很大的帮助参 考 文 獻1 何立民. 单片机应用系统设计. 北京: 航天航空大学出版社.2 李广第. 单片机基础(第1版). 北京: 北京航空航天大学出版社.3 夏继强. 单片机实验与实践教程. 丠京: 北京航空航天大学出版社.4 赵 燕. 传感器原理及应用. 北京：北京大学出版社.5 任 松. 安全监测监控技术及应用.- 21 -