论文火灾报警系统胡设计.doc

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1、毕业设计（论文）题 目火灾报警系统的设计 系 （院）自动化系专 业电气自动化技术班 级2008级3班学生姓名安佰昊，王英竹，公绪超，王栋学 号2009022348 2008091033 2008091035 20080910442008091040指导教师邢 进职 称助 教二一一年六月二十日独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法

2、律后果由本人承担。作者签名: 二一一年 月 日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名: 二一一年 月 滨州学院专科毕业设计（论文）PLC控制的抢答器设计摘 要用触摸屏和PLC(可编程逻辑控制器)实现四路抢答器的控制是现代工业控制中的一种新方法。文中基于

3、三菱F940GOT-LWD-C型触摸屏和FX0S-30MR型PLC，提出了4路抢答器控制系统。本文描述了触摸屏的工作原理及特点，阐述了控制系统硬件与软件设计方案，实现了对四路抢答器的监控。系统软件设计包括触摸屏端的画面运行系统的设计和基于顺序功能图的控制程序设计。实际应用表明，该系统具有运行稳定、可靠性高、实用性强等特点。关键词：触摸屏；抢答器；PLC可编程序控制；Title：In the four-way touch screen PLC device application AnswerAbstract: With touch screen and PLC (Programmable Lo

4、gic Controller) to achieve four-way control is the Answers in the modern industrial control, a new method. Based on the Mitsubishi F940GOT-LWD-C-type touch screen and FX0S-30MR-based PLC, raised 4-way Control System Answer. This paper describes the working principle of the touch screen and features

5、on the control system hardware and software design, the realization of the four monitoring devices Answer. System software design, including touch-screen operating system side of the screen design and Sequential Function Chart Based on the design of control procedures. Practical application show tha

6、t the system has stable operation, high reliability and practical features such as.Keywords: Touch Screen; Answer devices; PLC can be made available for process controlI目 录绪论1第一章 毕业设计的意义和目的3 1. 1 毕业设计的目的3 1. 2 毕业设计意义和要求3第二章 PLC 概述 4 2. 1 PLC的命名与定义4 2. 2 PLC的主要特点和应用范围4 2. 3 PLC的发展趋势5第三章 硬件电路设计63. 1 可

7、编程控制器的基本结构6 3. 2 PLC的选择6 3. 3 I /O口分配表7 3. 4 硬件接线原理图8第四章 软件程序设计9 4.1 梯形图程序的设计9 4.2 指令表程序12第五章 模拟实验调试13 5.1 调试前的准备135.2 梯形图程序写入和调试13总 结16参考文献173.3.2.(1)状态显示模块53.3.3声音及闪烁报警系统63.3.4故障检测模块7第四章 烟雾检测报警系统的程序设计94.1 编程软件keil c5194.2 主程序及其流程图94.3 滤波方法104.3 报警程序流程图12第五章 结论13参考文献14致 谢15第一章 绪论火灾自动报警系统，一般由火灾探测系统、

8、报警系统和灭火系统组成；当然，我们也可以根据各种不同的需求，适当的增减部分功能。即由高灵敏探测火源、自动报警、自动灭火、过程控制、档案管理等组成一个完整的消防控制系统。 火灾探测系统是探测火灾的第一个步骤。火灾发生时，会产生大量的烟雾、耀眼的火光和超高的温度，探测器探测这些烟、光和热，通过单片机发出电信号报警或使自动灭火系统启动，进行灭火的操作。报警器是系统在检测到火灾之后，进行声光报警的过程，同时将火灾信息显示在控制端。如果是楼房，就可以显示出事哪间房屋着火，如果是平房类我们可以具体到哪个地方是火源，以便能够精确的灭火。还可迅速发出指示和向消防队报警。灭火系统是报警之后火灾报警系统完成的初步

9、自动化灭火，能够很大程度上减轻灭火队员的负担。1.1火灾自动报警现状及特点消防报警系统，包括信息传输设备、火灾探测设备、报警分析控制器、消防控制联动，是物理传感技术、自动控制、计算机技术、数据传输和管理、智能楼宇等技术综合而成的高新技术。这个行业在党中央的大力支持下得到迅速发展，具备了一定实力。但在中国，大多企业做的是下游的制造和服务，分取极少一部分的利润，像消防报警产品那样又拥有自我知识产权，又拥有大量市场的行业其实是很少的。类似于国外消防报警产品的大批量规模化的生产才刚起步，有待于积累经验和技术。 1.2 发展前景二十多年前，中国的消防报警产品刚刚起步，无论产品技术含量、产品系列完整性、使

10、用性，还是社会影响程度都是相当低的。国外的产品和品牌依托先进的技术，占领中国的大部分市场。但是在党中央的支持下先是国家的科研院所，后是一批国营企业、民营企业，花了十多年时间，凝聚一大批国内的技术和管理精英，通过几次技术创新，产品逐渐更新换代，使自己的产品紧紧跟上了国际水平，使中国自己的品牌逐渐占据了前景广阔的中国市场。第二章 火灾自动报警系统的方案设计2.1火灾自动报警系统的设计方案本论文中的火灾自动报警系统以AT89C51单片机芯片为核心，利用多种传感器共同控制系统精密运行。火灾自动报警系统能够自动检测火灾的发生，并及时报警其控制部分一般包括三部分组成：信号采集系统、AT89C51单片机控制

11、系统、报警系统。信号采集系统主要由信号采集器以及A/D转换器组成，负责收集火灾信息以及将模拟信号转化成单片机可识别的数字信号。AT89C51单片机控制系统是火灾报警系统控制的核心，一旦传感器发现火情，单片机就控制报警系统进行报警工作。报警系统是火灾报警系统的关键部分，单片机控制着报警器发出爆鸣声报警，并将火灾信息传达给119信号采集器单片机报警系统图2-1图2-1 系统设计图2.2火灾自动报警系统的设计思路火灾报警系统的设计包括硬件部分设计和软件部分设计。硬件部分由信号采集器、时间状态显示器、声音及闪烁报警器、单片机控制器、故障检测器等组成。信号采集器主要实现烟雾光热的检测，以确定火灾的发生及

12、强度。时间状态显示器主要显示火灾的等级状态、持续时间以及现在的时间。声音及闪烁报警器主要实现火灾发生时的声音报警以及闪烁报警，同时控制台也得到报警。单片机控制器主要负责整个系统的程序控制，是火灾自动报警系统的核心。故障检测器，用于系统故障的自动检测及报警。软件部分只要有自动控制系统和手动控制系统组成。包括主要的程序流程图及子程序流程图。第三章 火灾自动报警系统的硬件部分设计3.1各个模块的整体分布火灾自动报警系统的模块整体分布图如图3-1所示，系统以单片机控制模块为核心，信号检测模块分布在楼宇房间的必要角落，状态及时间显示模块显示当前楼宇温度湿度以及火险等级，在信号检测模块检测到火灾之后，显示

13、器修改状态，声音及闪烁报警及时报警。在出现系统故障的时候，故障检测自动检测故障部位，若是软件故障，系统自动复位修复，硬件故障及时报告控制台，已完成整个的火灾自动系统的工作过程1。信号检模块单片机控制模块故障检测声音及闪烁报警状态时间显示图3-1 模块图3.2控制芯片的选择为保证火灾自动报警系统能够精确性可靠的完成预定程序，而且体积小，成本低廉，所以要采用高性能的单片机，而AT89C51单片机体积小，成本低，反应灵敏，功耗低，适用于大规模生产，而且AT89C51单片机可用c语言编写程序，这给系统的程序编写和调试带来了极大的方便。3.3火灾自动报警系统设计电路分布3.3.1信号采集器设计我们采用的

14、是以MQ-2为基础的烟雾传感器，在较宽的浓度范围内对可燃气体有良好的灵敏度，适合小型便携式气体检测器。而且长寿命、低成本，使用简单的驱动电路即可。图为信号采集器的电路图设计。MQ-2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烟雾时，传感器的电导率随空气中烟雾浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与烟雾浓度相对应的输出信号2。图3-2 以MQ-2为基础的信号采集器电路图MQ-2的技术规格如图：表3-1 技术规格表 符号参数名称 技术参数 备注Tas储存温度-2070 符号参数名称 技术参数 备注VC回路电压24VDC 续表3

15、-1VH加热电压5.0V0.2VACorDCRL负载电阻可调RH加热电阻313室温PH加热功耗900mWRs敏感体表面电阻2K-20K(2000ppm C3H8 )适用范围：300-10000ppm烟雾浓度斜率0.6标准工作条件 温度： 202 Vc:5.0V0.1V 相对湿度： 65%5% VH: 5.0V0.1V预热时间 不少于48小时 图3-4 实物侧面图 图3-5 实物俯视图 3.3.2状态及时间显示模块3.3.2.（1）状态显示模块我们用三位数的数码管来显示当前烟雾的浓度，数字随着烟雾浓度的改变而不断变化。图3-6 数码管显示器另外我们用普通的单色LED点阵显示屏（型号：HS-108

16、8AS）显示时间及日期，LED点阵采用88规格的点阵，共使用7快连成一个完整的显示屏。具体的实物图如下图：图3-7 HS-1088AS点整显示器实物图3.3.3声音及闪烁报警系统我们的声音及闪烁报警原理图如图所示，采用体积大，声音响亮无源压电式KM3712x型蜂鸣器，同时采用高亮度的红色报警指示灯共同协同完成报警工作。当烟雾浓度达到报警限，PWM整流电路整流输出一定占空比的脉冲电流，使蜂鸣器发出如警车警笛的声音，同时报警指示灯闪烁报警。同时当用户或者救援人员到达现场时可以下关闭键关闭声音及闪烁报警系统（可以选择关闭声音指示灯或者两者共同关闭），在没人关闭的情况下当火灾得到有效控制，烟雾或者可燃

17、气体浓度下降到警戒值以下后声光系统自动关闭，同时报告指挥台。图3-8 状态指示灯及声音报警电路图3.3.4故障检测模块 故障检测，官方定义为：利用各种测试和检查方法，发现系统和设备是否存在故障的过程。而故障定位为：进一步确定故障的大致位置。系统运行故障和异常时，故障检测模块及时检测故障所出位置，提供故障部位给技术人员，技术人员依据检测结果判断故障原因及修理办法，最终得出解决方案，实现故障恢复。故障检测、故障类型判断、故障定位及故障恢复为故障诊断的主要任务。只有在系统中加入了有效的故障检测修复系统，系统出现任何问题之后我们才能及时有效的修理系统，减少机器故障给使用人员带来的诸多不便。传感器的检测

18、非常简单，当MQ-2电阻传感器预热工作12分钟之后，测量传感器输出电压是否为5V，若为5V则正常输出，检测器输出高电平，P2.0口致1，故障指示闪红色灯光，若输出低电平，P2.0口致0，故障指示灯闪绿色灯光。图3-9 传感器电源连接自诊断电路第四章 烟雾检测报警系统的程序设计4.1 keil c51编程软件 针对AT89C51单片机芯片，我们有美国Keil Software公司为其量身打造的基于C语言的程序设计开发软件Keil C51，相对汇编程序的编程，C语言具有在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，简单易学，更便于程序的开发、修改和调试，我相信使用过汇编语言的程序设计员会更清楚

19、这一点。Keil C51软件使用全Windows界面，并提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，编译所生成的目标代码效率很高，而且代码联系很紧凑，易于程序员的理解和调试。这充分体现了使用C语言编写汇编语言所带来的方便。我们在Windows系统之下可直接点击运行软件包中DOS/C51DOS.exe，然后选择安装目录安装到指定文件夹即可，方便简单。现介绍AT89C51所包含的几种头文件， REG51.h其中包括了所有8051的SFR及其位定义，这是专用寄存器include文件；各存储空间的绝对地址定义在了绝对地址include文件absacc.h 中； stdlib.h中定义动态内存分配函数

20、；string.h中定义了缓冲区处理函数；stdio.h中定义了输入输出流函数。4.2 主程序及其流程图我们的主程序流程图如图4-1所示，在以MQ-2为基础的烟雾传感器预热12分钟之后，系统开始正常工作，保险起见，我们在此设定为预热三分钟。程序初始化之后，进入运行监控状态。首先，检测系统是否故障，若是故障发出警报，若是正常，询问是否正常启动，否，则关闭系统，若是正常启动，我们接下来就可以设计可燃气体警戒值和烟雾报警值。当烟雾传感器检测到超标的可燃气体浓度或者烟雾浓度时，声光系统发出报警，并把出现火灾地点，现场气体浓度，温度等相关信息传递给119报警中心控制台。 A/D转换开始程序初始化传感器预

21、热三分钟并检测故障初始警戒值设定Y是否正常开启系统N是否超过警戒值Y报警系统启动结束N图4-1主程序流程图4.3 滤波方法经过查阅大料资料进行比较，我们采用消抖滤波法，这种滤波的方法对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果,可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动。但是同时也有一定缺点，对于快速变化的参数不适用，若在计数器溢出时采样到的值恰好是干扰值,则系统会将此干扰值当作有效值导入其中，我们在使用时应当尽量避免。其方法如下：首先，设置一个滤波计数器，设计当前有效值，每次采样值与当前有效值进行比较，如果采样值与当前有效值相等，则计数器清零，若是采样值不等于当前有效值，计数器“+

22、1”，同时判断计数器是否大于或等于上限溢出，若是此时计数器溢出,程序将本次值替换当前有效值,，单片机接受信号，报警器启动。#define N *char filter()char count=0;char new_value;new_value = get_ad();while (value !=new_value);count+;if (count=N) return new_value;delay();new_value = get_ad();return value;4.4 报警程序流程图：是否故障Y故障报警开始程序读取滤波器气体、烟雾浓度值延迟20S检测浓度检测传感器Y浓度是否20%N

23、N报警系统启动扫描按键是否关闭返回上电状态N返回监控状态Y图4-2 流程图第五章 结论火灾自动报警系统能够最大限度的降低火灾对人们生命财产安全所带来的巨大损失。能都有效避免火灾、煤气中毒以及爆炸事故的发生。本系统简单、灵敏、价格低廉、操作方便，具有良好的市场前景。火灾自动报警系统主要以AT89C51单片机控制系统为基础而设计的，主要部件是烟雾传感器。火灾自动报警系统在综合考虑系统的使用环境、使用要求以及使用成本等诸多因素的前提下设计的，结构简单、性能稳定、体积小、成本低，数据处理能力强，片内外设丰富，工作稳定。本论文的火灾自动报警系统是最简结构设计，在此基础上我们还可以有效的扩展模块，增加其他

24、丰富实用的功能。同时本系统使用C语言编程，减少了使用汇编语言带来繁琐与不便，减少了系统容量。采集到的模拟信号经A/D转换转换成数字信号，便于消抖滤波法最大限度的降低干扰信息的干扰，从而降低火灾自动报警器的误报率。火灾自动报警系统的误差率基本维持在5%LEL之内，符合国家有关规定，达到了预期的效果。15参考文献1 宏晶科技(深圳). AT89C51系列单片机器件手册M. 2 陈连生. 可燃烟雾探测器及其设置安装要领M. 石油工程建设. 1996: 1-20 3 张保卫, 尚家峰, 赵金水. 燃气报警器的分类与选择M. 山东消防, 2003: 21-254 求是科技. 单片机应用系统开发实例导航M

25、. 人民邮电出版社, 2003. 10-12 5 李永生, 杨莉玲. 半导体气敏元件的选择性研究J. 传感器技术, 2002: 13-16 6 Yoon D h, Yu J h, Choi Gm. CO Gas Sensing Properties of Zn0-CuO Composite. Sensors and ActuatorsJ/OL. 1998: 11-187 彭军. 传感器与检测技术M. 西安电子科技大学出版社, 2003:9-20 8 谢望. 烟雾传感器技术的现状和发展趋势M. 仪器仪表用户, 2006, 3:8-13 9 Wang Xi huai，Xiao Jian mei，B

26、ao Minzhong. Multi-sensor Fire Detection Algorithm for Ship Fire Alarm System Using Neural Fuzzy Network. Signal Processing Proceedings J/OL. 2000:11-12 10 张鹏翼, 罗卫兵, 楼超英. 基于STC单片机的无人飞机控系统设计M. 设计参考, 2006:13-16 11 何衍庆. 控制系统分析设计和应用M. 化学工业出版社, 2003.15-19 12 郑郁正. 单片机原理及应用M. 四川大学出版社, 2003:20-30 13 N kansa

27、h F D. Technology and reliability of submicron 1 T2 flash EEPROM. UMI Number :9995534J/OL. Bell &Howell Information and Learning Company, 2001:1-9 14 黄再银. 带看门狗和电源监控功能的复位芯MAX813LJ. 电子世界, 2003:2-11致 谢在本次论文设计中，我们小组得到了邢进老师的大力支持和指导，自始至终督促和关心着我们的论文写作，在此期间，老师帮助我们解决了大量疑难问题，指出了我们论文中的优缺点，使我们在论文写作中少走了不少弯路，在此我代表小组全体小组成员表达我们诚挚的谢意。同时，感谢在论文写作中给予我们大力支持的同学和老师。另外，感谢系领导以及辅导员对我们的指导与支持。最后，感谢学院三年来对我们的谆谆教诲，我们在毕业以后将再接再砺，使学校自强不息、守正出奇的精神得到发扬光大。