传感器课程设计-多传感器火灾报警器.docVIP

HEFEIUNIVERSITYOFTECHNOLOGY《传感器原理及应用》课程课外学分项目名称多传感器火灾报警器项目组成员姓名(学号)成绩机械与汽车工程学院机械电子工程系二零一六年五月 多传感器火灾报警器摘要：近年来，随着家用电器的普及，家庭的用电量也逐年上升，火灾发生的频率也随之增高，这也推动了火灾报警器的广泛应用。本文介绍的火灾报警器就是一种运用多传感器结合单片机使之能有效解决报警准确率与灵敏度之间的矛盾，进而保证使用人群生命和财产安全。本设计具有高可靠性、低误报率等特点，有一定的实用价值。接下来本文从选题的意思﹑设计的思路﹑元器件的选择﹑系统硬件软件的调试几个方面进行论述。关键词：火灾报警；多传感器；模糊判断；多值判断处理；单片机1. 引言1.1 当前火灾报警器的发展1.1.1 火灾探测技术当今社会火灾所引发的安全事故比比皆是，对人们的生命财产和社会安全形成了很大的威胁，所以人们对它研究预防也从未停止。火灾的产生是一个非常复杂的非稳态过程，除了自身的化学物理变化以外，他还易受到外界环境的干扰，一旦产生便以接触式(物质流)和非接触式〔能量流)的形式向外释放能量。接触式的形式包括可燃气体、烟雾和气溶胶等。非接触式如声音、辐射等。而火灾探测技术就是将火灾中难以处理的化学物理变化特征通过敏感元件转换为易于处理的物理量各种探测器对应的火灾物理参量及探测器如图1-1所示。1.2 火灾探测器的未来发展趋势探测器探测技术的进一步发展更加拓展了火灾方面的应用，解决了传统探测器无法有效处理的环境限制。先关技术的发展与改进例如低功耗MCU技术、傅立叶近红外光谱技术弱信号处理技术进一步促进了探测技术的发展，使得探测器的技术性能得到大大的提高，从早期探测向小型化、智能化方向飞速发展。另一方面，随着单片机应用的不断深入，各种类型的单片机也根据不同的需求开发出来，单片机实际上就是一个微控制器或微处理器，是器件级计算机系统。由于单片机体积较小，成本较低，功能更全，所以常被应用到各种电子系统中去。综上所述，单片机也能符合报警技术领域的要求，使各钟报警装置的功能更加完善，可靠性大大提高，以满足社会的需要。1.3 设计工作任务通过参考现如今国内外的各类火灾报警系统的相关资料文献，分析其设计理念，找出现有报警器存在的不足，我们小组设计了一种基于多传感器和单片机技术的火灾报警系统，我们的设计主要包括以下部分：系统硬件设计:包括火灾报警系统的控制器主板设计和其中各部分元件的选型，电路的设计与绘制，传感器及相关电路的设计。系统软件设计:包括火灾报警系统主程序设计，各个功能模块的程序设计，数据收集以及系统自检程序的设计。2. 系统方案设计本系统属于分布式多传感器火灾报警系统，与传统火灾报警系统相比有以下优点： 多值判断处理：由于系统使用多传感器进行监测，因此系统对火灾的检测也是基于多值综合判断处理的，将系统中的多个传感器所采集到的数据一同送入单片机进行统一处理，将多组参数进行组合判断，使各个传感器的数据互为补充，能让系统根据某一时刻各传感器返回值来准确区分火灾情况与干扰源，拓宽了检测灾害的范围，提高了灵敏度，同时还能大大降低误警率。 实时监测与模糊判断：传感器的输出并非是其连续检测的结果，而是根据其检测周期有间隔地输出，因此传统的火灾报警系统中就存在检测实时性的问题，而本系统是使用单片机来对数据进行处理，可达到对传感器输出的信号和环境数据进行实时监测的效果；与此同时，本系统并不完全依赖数据阈值的判断，而是加入了带有持续时间检测的模糊判断，能够有效区分火灾与干扰源。2.1 系统主要功能本设计的火灾报警系统具有下列的几个功能： 火灾检测功能：传感器返回的信号经单片机判断为火灾时，发出火灾报警信号，并显示在显示器上； 分类示警功能：单片机根据不同类型火灾或气体泄漏的特征，结合传感器返回的环境信息判断示警类型并显示在显示器上； 故障检测与报警功能：单片机在工作时对每个传感器的工作状态进行实时检测，当发现传感器无响应时立即发出故障信号，并显示其具体的故障信息； 外部设备控制功能：当系统做出火灾判断的同时，启动相应的外部设备如喷水设备，报警器等。2.2 系统的结构与其工作流程我们设计的火灾报警系统由图2-1中所示的几个部分构成。将传感器安装于检测现场，通过导线与主板传感器驱动电路连接，将传感器返回的信号发送到整形电路后转换为0-5V的电信号，再由A/D转换芯片转换为数字信号送入单片机中进行下一步处理；系统的其他部分均安装在主板上，单片机接收到来自各传感器的数据后将数值显示于液晶屏上，并根据事先制定好的判断原则进行判断是否有火灾情况发生，如果有火灾发生信号则显示报警信息，同时驱动蜂鸣器发生报警，同时驱动外部安全设备进行工作。图2-1火灾报警系统整体结构框图为了提高系统的