探测温度参数的不同，般可以将感温型火灾报警系统分为定温式温差式等几种。传感器放大电路转换单片机状态指示灯声音报警浓度显示按键串口通信图系统原理及组成框图大学本科毕业生学士学位论文第页感烟型火灾报警系统烟雾是早期火灾的重要特征之。在火灾发生的初期，由于温度比较低，许多物质都处于阴燃阶段，产生大量的烟雾。感烟型火灾报警系统就是对空气中可见或不可见的烟雾粒子进行探测，然后将烟雾浓度的变化转换为电信号来触发报警。感烟型火灾报警系统主要有激光感烟式光电感烟式和离子感烟式等。感光型火灾报警系统物质燃烧不但会产生烟雾和热量，同时也会产生可见或不可见的光辐射。感光型火灾报警系统就是通过响应火灾中产生的光特性，即扩散火焰的光强度和闪烁频率，来触发报警系统的。根据感应的敏感波长，可以将感光型火灾报警系统分为对波长较短的光辐射敏感的紫外报警系统和对波长较长的光辐射敏感的红外报警系统。复合型火灾报警系统如果报警系统同时对温度烟雾和光辐射中的两种或两种以上参数做出响应，那么它就是复合型火灾报警系统。目前复合型火灾报警系统有感温感烟型感烟感光型感温感光型等多种形式。火灾探测器的原理火灾发生时，必然会伴随着产生烟雾高温和火光，探测器对这些都很敏感。当有烟雾高温火光产生的时候，它就改变平时的正常状态，引起电流电压或机械部分发生变化或位移，再通过放大传输等过程发出警报声，有的还能同时发出灯光信号并显示发生火灾的部位地点。火灾探测器主要分感烟感温光辐射三大类感烟探测器。种是离子感烟探测器，它在内外电离室里面有放射源镅，电离产生的正负离子，在电场的作用下各向正负电极移动。在正常的情况下，内外电离室的电流电压都是稳定的。旦有烟雾窜逃外电离室，干扰了带电粒子的正常运动，电流电压就有所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，于是就发出了信号。还有种叫光电感应探测器，它有个发光元件和个光敏元件，平常光源发出的光，通过透镜射到光敏元件上，电路维持正常，如果有烟雾从中阻隔，到达光敏元件上的光就显著减弱，于是光敏元件就把光强的变化变成电的变化，通过放大电路向人们报警。还有种叫管道抽吸式感烟探测器，他的工作原理与光电感应探测器中另种散射型相似，通过烟雾的反射或散射产生光敏电流，主要用在船舶上。近年来还出现了激光感烟探测器，它也是利用光电感应原理，不同的是光源改用激光束。这种探测器采用半导体器件，体积小价格低耐震动寿命长，很有发展前途。大学本科毕业生学士学位论文第页感温探测器。种是运用金属热胀冷缩的特性。正常的情况下，探测器的电路断开，当温度升到定值时，由于金属膨胀延伸，导体接通，于是发出了信号。种是利用些金属易熔的特性，在探测器里固定块低熔点合金，当温度升到它的熔点时，金属熔化，借助弹簧的作用力，使触头相碰，电路接通，发出信号。这两种探测器都属定温型，即当外界温度超过限值时就会报警还有类是差温型，升温的速度超过特定值时，便会感应报警。如将两者结合起来，便成为差定温组合式。光辐射探测器。种是红外光辐射探测器。物质在燃烧时，由化学反应产生闪烁的红外光辐射使硫化铅红外光敏元件感应，转变成电信号，经放大后，就能向人们报警。另种是紫外光辐射探测器，则利用有机化合物燃烧时，火光中的紫外光，使紫外光敏管的电极激发出离子，通过继电器等，就能打开开关电路报警。火灾报警器是重要的安全设备，切重要的场所，如大型物资仓库隧道大型船舶高层建筑都应该安装。它还可以与自动灭火设备起组成自动报警自动灭火的自动消防队。大学本科毕业生学士学位论文第页第章系统硬件设计核心芯片选择芯片在火灾报警器的设计中，单片机是其核心部件。它方面要接收来自传感器送来的温度烟雾对应的模拟信号和故障检测信号，另方面要对这两种信号分别进行处理，以控制后续电路进行相应动作与此同时查询是否有键按下的请求。在单片机完成这些工作的过程中，尤其是信号处理中，比较浓度值后送入显示的软件实现比较复杂，要求单片机具备较快的运算速度，使检测人员能够较准确地观测到烟雾浓度，并根据情况进行相应的处理。并且也要考虑选择低价实用的机型，并为研制同系列的低功耗产品做准备。根据多方面的比较，本设计选用公司的单片机作为控制器。是个低功耗高性能的位单片机，片内含的可反复擦写次的只读程序存储器，器件采用公司的高密度非易失性存储技术制造兼容标准指令系统及引脚结构。芯片内集成了通用位中央处理器和存储单元，功能强大的计算机可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。片内集成字节程序运行空间字节存储空间，支持最大外部存储扩展。置为低电平，三极管导通，扬声器发出鸣叫报警。其电路原理图如图所示。大学本科毕业生学士学位论文第页图声音报警电路图数码管显示电路数据采集进来并被成功地由模拟量转化为数字量后，就被传送到系统的显示模块，让人们更直接地观察到相关数据。在本系统中，对进行的是动态扫描，除了给显示器提供段的输入之外，还要对显示器进行位控制。显示器的第位显示所选择的通道号，而后三位则显示该通道传送进来的相应的数字量。本系统显示用的位七段数码管由数码管专用驱动芯片驱动，脚分别接数码管的，脚为位选，分别控制位数码管的亮灭，为数据线，接单片机口，是写控制位和模式控制位，分别接单片机。其电路图如图所示。大学本科毕业生学士学位论文第页状态指示灯及控制键电路图数码管显示电路图红黄绿图状态指示灯电路大学本科毕业生学士学位论文第页图控制按键连接示意图状态指示灯及控制键电路如图所示，单片机的控制输出的状态指示灯。绿灯亮表示正常状态，环境中没有火灾危险。黄灯亮表示传感器加热丝发生断线或者接触不良。红灯亮表示环境中烟雾浓度温度超过报警限值，提醒用户尽快采取相应措施。控制键电路采用式按键设计。个按键分别接到片。和，对于这种键各程序可以采用中断查询的方法，功能就是检测是否有键闭合，如有键闭合，则去除键抖动，判断键号并转入相应的键处理。个键定义如下功能转换键，按此键则开始键盘控制。加，按此键则温度设定值加度或烟雾浓度增加。减，按此键则温度设定减少度或烟雾浓度减少。复位键，使系统复位。报警器故障自诊断判断传感器电源连接情况。在传感器的地端串联个电阻，当传感器正常连接时，电阻和传感器分压，此时电阻两端有微弱的电压，单片机可以通过口检测到如果如果传感器电源连接不正常，则会产生断路，检测到电阻两端电压为。大学本科毕业生学士学位论文第页第章系统软件设计主程序流程图主程序流程图如图所示图主程序流程图开始初始化传感器预热故障检测键盘处理报警限设置报警子程序平均值法滤波线性化处理设置指示灯状态是否按下模式切换转换是否超过报警限浓度显示大学本科毕业生学士学位论文第页首先要给传感器预热三分钟，因为传感器需要预热段时间才能正常采集烟雾和温度信息。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。程序初始化结束后，系统进入监控状态。单片机对传感器检测到的烟雾浓度和温度信号进行转换平均值法滤波线性化处理后，将检测值与报警限设定值相比较，判断是否报警。同时送入显示器显示通道及相应的数字量。主程序还包括状态指示灯及按键功能，中断子程序等，使报警器功能更加完善，给用户带来便利。主程序初始化流程图主程序初始化流程图如图所示。这部分实现的功能包括各种输入输出状态的设定寄存器初始化中断使能等。首先设定定时器工作方式，然后开系统中断，以便响应中断定时，及时对气体浓度和温度进行采样。然后关闭蜂鸣器，开启绿灯，设置报警限初值。图主程序初始化流程图滤波子程序在对气体浓度采样时，可能会遇到尖脉冲干扰的现象。干扰通常只影响个别开始定时器初始化开中断关闭蜂鸣器，打开绿灯设定初值是否保持报警初值返回大学本科毕业生学士学位论文第页采样点的数据，此数据与其他采样点的数据相差比较大。如果采用般的平均值法，则干扰将平均到计算结果上去，故平均值法不易消除由于脉冲干扰而引起的烟雾浓度采样值的偏差。为此，可采取去极值平均滤波法，先对个采样数据进行比较，去掉其中的最大值和最小值，然后计算余下的个数据的算术平均值。这种方法既可滤去脉冲干扰又可滤去小的随机干扰。保证报警器检测烟雾浓度的准确性，减小误报错报的可能。图滤波子程序流程图线性化子程序本论文报警器使用的型传感器的电阻是随着可燃气体浓度值的升高而降低的，因此输入单片机的电压也是随之降低的。电压值与气体浓度之间是开始设定采样次数调用采样求第二个到第九个采样值的累加和将累加和求平均值送入寄存器已达到设定次数将采样值排序大学本科毕业生学士学位论文第页非线性的关系，为了实时显示烟雾浓度需要对其进行线性化处理。在误差许可范围内，根据标定曲线形状，以及单片机处理能力，把曲线分成若干小段，对每小段分别线性化根据分段线性插值法求输入单片机的电压值对应的烟雾浓度的公式如下式中，为所分区间个数，为实际烟雾检测浓度，为实际气体检测浓度对应的电压值，是区间的下限浓度对应电压值，是区间的上限浓度对应电压值，为区间下限烟雾浓度值，为区间上限烟雾浓度值。分段插值法线性化程序流程图如图所示大学本科毕业生学士学位论文第页报警子程序当烟雾浓度或温度值超过报警限设定值时，蜂鸣器发声，对应通道的红灯闪亮，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，图线性化子程序开始读取滤波电压查表并确定所在电压区间求电压值与所在区间下限差求所在区间的上下限浓度值的差求上下限电压值的差求与的比求出与的和求出保存浓度值返回大学本科毕业生学士学位论文第页避免火灾和爆炸事故的发生。为防止误报，在程序设计上，对烟雾浓度和温度进行快速重复检测和延时报警，以区别出时管道中烟雾的泄露，还是由于暂时打开阀门产生的可燃烟雾的微量散失，防止误报。报警子程序流程图如图所示。大学本科毕业生学士学位论文第页图报警子程序流程图开始读取处理后的气体浓度值或温度值延迟秒后采集组数据是否烟雾浓度或温度传感器故障自诊断传感器有问题返回启动故障报警复位键是否按下烟雾浓度或温度温度启动火灾报警大学本科毕业生学士学位论文第页键盘处理子程序按键处理子程序流程图如图所示。图键盘处理子程序流程图开始扫描键值是否有键按下延时消抖是否有键按下提取键值调用键盘处理子程序结束大学本