火灾报警系统的设计.doc

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1、摘 要火灾已成为我国常发生性和破坏性以及影响力最强的灾害之一。随着经济和城市建设的快速发展，城市高层、地下建筑以及大型综合性建筑日益增多，火灾隐患也大大增加，火灾的数量及其造成的损失呈逐年上升趋势。在工业和民用建筑、宾馆、酒店、图书馆、科研和商业部门，火灾报警系统已成为必要的装置。本设计中的主体建筑是江苏省淮安市淮安信息职业技术学院的学生宿舍楼，以此为应用对象研究火灾报警系统的设计和可靠性分析。火灾报警系统对学生宿舍楼起着极其重要的安全保障作用。火灾报警控制器是火灾报警系统的核心。本文对火灾报警控制器和探测器做了深入的研究，并全面阐述了火灾报警控制器和探测器硬件和软件设计。关键词：火灾报警系统

2、 控制器 探测器目 录摘 要I目 录III第一章 绪论11.1课题的背景11.2火灾产生原理及过程11.3学生宿舍楼的概况21.3.1学生宿舍的结构21.3.2学生舍楼火灾的危险性31.4本文的工作内容4第二章 火灾报警系统简介52.1火灾报警系统概述52.2火灾报警系统的组成62.2.1火灾探测器62.2.2火灾探测器的分类62.2.3火灾探测器的分类72.2.4手动火灾报警按钮82.2.5火灾报警控制器82.2.6火灾报警控制器分类82.2.7火灾报警控制器的功能82.2.8工作原理9第三章 系统的电路设计113.1核心芯片选择113.1.1AT89S52简介113.1.2集成温度传感器1

3、23.1.3气体传感器123.1.4数码管驱动芯片123.2单片机外围接口电路133.3信号处理电路143.4A/D转换模块153.5声音报警电路153.6数码管显示电路163.7状态指示灯及控制键电路173.8报警器故障自诊断17第四章 火灾报警系统设计194.1系统的设计要求194.2系统设备的组成194.3防火区域和报警区域的划分194.3.1防火分区的划分194.3.2防火分区的划分204.4火灾探测器的选择214.4.1火灾探测器的发展214.4.2火灾探测器的选择214.4.3火灾探测器的布置224.4.4火灾探测器数量的计算234.4.5火灾探测器的安装分布244.5手动报警按钮

4、的设置244.6手动报警按钮的设置254.6.1消防联动控制设备的组成254.6.2消防联动控制系统设计25第五章 系统软件设计275.1整个系统的工作流程275.2软件设计285.2.1火灾报警系统软件设计的要求285.2.2火灾报警系统的工作流程28第六章 总结与展望336.1总结336.2展望33致 谢35参考文献37附录一39第一章 绪论1.1课题的背景火灾是世界上发生频率较高的一种灾害，几乎每天都有火灾发生，据联合国“世界火灾统计中心(WFSC)2000统计资料”，全球每年约发生火灾600万至700万次，全球每年死于火灾的人数约为65000人至75000人。欧洲和北美发生的火灾较多，

5、死亡人数却相对较少，这与欧美发达国家的生活水平高以及消防设施完善有关；亚洲居住人数最多，发生火灾次数较少，但死亡人数较多，这与亚洲经济发展程度不高、消防设施不完善等因素有关。火灾早已成为我国常发性和破坏性以及影响力最强的灾害之一。随着经济和城市建设的快速发展，城市高层，地下建筑以及大型综合性建筑日益增多，火灾隐患也大大增加，火灾发生的数量及其造成的损失呈逐年上升趋势。我国2000年中国火灾统计年鉴记载，从1950年至1999年，全国共发生火灾3258105起，死亡人数165499人，伤313766人，直接经济损失1828亿元。我国每年的起火次数较少，但死亡人数较高，这说明我国的消防保护体系对保

6、、护生命安全还有一定的差距，因此现阶段有必要提高全民的防火安全观念，提高我国消防设施水平。火灾作为危害人类生存的大敌，越来越受到人们的重视。一旦发生火灾。将对人的生命财产造成极大的危害，于是人们开始寻求一种早期发现火灾的方法，以便控制和扑灭火灾，减少损失，保障生命安全。火灾报警系统就是为了满足这一需求而研制出来的，并越来越被人们所接受，其自身技术水平也随着人们需求的不断提高，在功能、结构、形式等方面不断地完善。1.2火灾产生原理及过程火灾是一种失去人为控制的由燃烧造成的灾害，产生火灾的基本要素是可燃物、助燃物和点火源，可燃物以气态、液态和固态三种形态存在，助燃物通常是空气中的氧气。根据可燃气体

7、与空气混合方式不同有两种燃烧方式，如果在燃烧前，可燃气就与空气均匀混合，则称之为扩散燃烧。液体和固体是凝聚态物质，难与空气均匀混合，它们燃烧的基本过程是当从外部获取一定的能量时，液体或固体先蒸发成蒸汽或分解出可燃气体（如CO等）的分子团、灰烬和未燃烧的物质颗粒悬浮在空气中，称之气溶胶。一般气溶胶的分子较小（直径0.01微米）。在产生气溶胶的同时，产生分子较大（直径0.01-10微米）的液体或固态微粒称之烟雾。可燃气体与空气混合，在较强火源作用下预混燃烧。着火后，燃烧产生的热量使液体或固体的表面继续放出可燃气体，并形成扩散燃烧。同时，发出含有红、紫外线的火焰，散发出大量的热量。这些热量通过可燃物

8、直接燃烧、热传导、热辐射和热对流，使火从起火部位向周围蔓延，导致了火势的扩大，形成火灾。其中的气溶胶、烟雾、火焰和热量称为火灾参量，通过对这些参量的测定使可确定是否存在火灾。根据火灾发生时产生现象的不同，可以将火灾分为慢速阴燃、明火和快速发展火焰等。阴燃就是在疏松或颗粒介质中形成的缓慢进行的热解和氧化反应，它能长时间自行维持并传播，当条件发生变化时，或者自行熄灭，或者转化为明火。明火则是火灾发生时燃烧火焰产生的热量使液体或固体的表面放出可燃气体，并形成扩散燃烧，同时发出含有红、紫外线的火焰。快速发展火焰则是火灾扩散的速度特别快，这种类型的火灾一般为空气中混有大量可燃气体。通过大量的研究表明阴燃

9、是诱发火灾的重要原因。总的来说，普通可燃物在燃烧时表现为以下形式：首先是产生燃烧气体，然后是烟雾，在氧气充足的条件下才能达到全部燃烧，产生火焰，发出可见光和不可见光，并散发出大量热量，是环境温度升高。起火过程中，起初和阴燃两个阶段所占的时间比较长，虽然产生大量的烟雾，但是环境温度不太高，若探测器就应该从此阶段开始进行探测，就可以火灾损失控制在最小限度。火焰燃烧后，迅速蔓延，产生大量的热使得环境温度升高，如果能将这时能探测到有效的温度值，就可以比较及时地控制火灾。起火过程曲线如图1-1所示。图1-1 起火过程曲线1.3学生宿舍楼的概况1.3.1学生宿舍的结构该学生宿舍楼有两幢组成的，每一幢的结构

10、都相同。共分六层，每一层的结构都一样。每一幢学生宿舍楼的长度大约为66m，宽度大约为18.5m。每一幢学生宿舍楼共有六层，每一层的结构也相同。每一层大约有30个学生宿舍，每个学生宿舍的长度大约为8m，宽度大约为3.3m，高度大约为3m。简单的平面图如图1-2所示。图1-2 学生宿舍平面图1.3.2学生舍楼火灾的危险性现在的学生公寓较之以前的集体宿舍有了很大变化, 内部的设施更加安全, 住宿更加舒适、方便, 但其潜在的火灾危险性就更大。（1）可燃物多。学生公寓虽然大都是钢筋混凝土结构,但大量的室内设施和陈设用具, 如电脑等电器、木材和棉、麻、丝、纸制品, 这些都是可燃物, 增加了建筑物内的火灾荷

11、载。（2）人员密集, 易造成重大伤亡。学生公寓内的学生,一般一个房间最少住2 名学生, 最多达到8 名学生, 一座公寓往往住几百名学生, 发生火灾时, 由于烟雾弥漫, 人员心理紧张, 很容易引起混乱, 造成重大伤亡。（3）学校管理和消防安全存在矛盾。目前, 很多学校一方面为了安全, 另一方面为了方便对学生的管理, 在公寓的楼梯间或对外出口均设置了铁栅栏门, 使安全疏散通道不能保持畅通, 一旦出现火灾及意外事故, 给学生安全逃离火场及组织人员施救将会带来很大困难, 学校管理和消防要求之间的矛盾显得特别突出。（4）灭火设施配备不足, 学生缺乏基本的灭火逃生常识。实际调查表明, 我国高校大部分学生消

12、防意识淡薄, 由于从小到大从未接触过消防工作, 对消防常识知之甚少, 有的连火警电话都不知道, 对一些常见的灭火器材有的看都没看过, 更别谈如何使用。加上学生的好奇心强, 学校在学生公寓配备的 灭火器材, 往往得不到有效保管, 经常被人为损坏。加上很多学校在公寓建设初期本身就缺少自动消防设施的投入, 一旦不慎发生火灾后, 常常导致不能及时扑救, 使小火酿成大灾。1.4本文的工作内容本文采用烟雾传感器、温度传感器、AT89S52单片机以及LED显示灯模块设计了一种智能火灾报警器，可以实现声光报警、故障自诊断、浓度显示、报警限设置、延时报警及与上位机串口通信等功能。是一种结构简单、性能稳定、使用方

13、便、价格低廉、智能化的火灾报警器，具有一定的实用价值。本系统采用ATMEL公司的AT89S52单片机作为处理器，主要完成以下工作：（1）基于AT89S52的火灾报警检测设计方案；（2）温度传感器AD590、离子烟雾传感器、A/D转换芯片ADC0809的选择以及与单片机的接口电路设计。第二章 火灾报警系统简介2.1火灾报警系统概述火灾报警系统能够在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理量，通过感温、感烟和感光等火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时显示出火灾发生的部位，记录火灾发生的时间。火灾自动报警系统的组成形式多种多样，它的发展目前可分为三个阶段。(1) 多线制开关量式火

14、灾探测报警系统。这是第一代产品，目前国内极少数厂家生产外，它基本上已处于被淘汰状态。(2) 总线制可寻址开关量式火灾探测报警系统。这是第二代产品，尤其式二总线制开关量式探测报警系统目前正被大量使用。(3) 模拟量传输式智能火灾报警系统。这是第三代产品。目前我国已经开始从传统的开关量式火灾探测报警技术，跨入具有先进水平的模拟量式智能火灾探测报警技术的新阶段，它的系统的误报率降低到最低限度，并大幅度地提高了报警的准确度和可靠性。目前火灾自动报警系统有智能型、全总线型以及综合型等，这些系统不分区域报警系统或集中报警系统，可达到对整个火灾自动报警系统进行监视。但是在目前的实际工程当中传统型的区域报警系

15、统、集中报警系统和控制中心报警系统仍得到较为广泛的应用。火灾自动报警系统的工作原理如图2-1所示。安装在保护区的探测器不断的向所监视的现场发出巡检信号，监视现场的烟雾浓度、温度等，并不断反馈给报警控制器，控制器将接到的信号与内存的正常整定值比较、判断确定火灾。当发生火灾时候，发出声光报警，显示火灾区域或楼层房号的地址编码，并打印报警时间、地址等。同时向火灾现场发出警铃报警，在火灾发生楼层的上下相邻层或火灾区域的相邻区域也同时发出报警信号，以显示火灾区域。各应急疏散指示灯亮，指明疏散方向。图2-1 火灾自动报警系统原理图2.2火灾报警系统的组成火灾自动报警系统是由触发器件、火灾报警装置、火灾警报

16、装置以及具有其它辅助功能的装置组成的火灾报警系统，在火灾自动报警系统中，自动或手动产生火灾报警信号的器件称为触发件，主要包括火灾探测器和手动火灾报警按钮。2.2.1火灾探测器火灾探测器是火灾自动报警系统的传感部分，是组成各种火灾自动报警系统的重要组件，是火灾自动报警系统的”感觉器官”。它能对火灾参数(如烟、温度、火焰辐射、气体浓度等)响应，并自动产生火灾报警信号，或向控制和指示设备发出现场火灾状态信号的装置。火灾探测器是系统中的关键元件，他的稳定性、可靠性和灵敏度等技术指标会受到诸多因素的影响，因此火灾探测器的选择和布置应该严格按照规范进行。2.2.2火灾探测器的分类目前火灾探测器的种类很多，

17、按照不同的方式有不同的分类方法。根据监测的火灾特性不同，火灾探测器可分为感烟、感温、感光、复合和可燃气体等五种类型，每个类型又根据其工作原理的不同而分为若干种。 根据感应元件的结构不同，可分为：点型火灾探测器，线型火灾探测器。根据操作后是否能复位，可分为：可复位火灾探测器，不可复位火灾探测器。火灾探测器的选择应符合下列要求：(1) 对火灾初期有阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射的，选用感烟探头；(2) 对火灾发展迅速，产生大量热、烟和火焰辐射的，选用感烟探头、感温探头、火焰探头或它们的组合；(3) 对火灾发展迅速，有强烈的火焰辐射和少量烟、热的，选用火焰探头；(4) 对情况复

18、杂或火灾形成特点不可预料的，可进行模拟实验，根据实验选用适宜的探头；(5) 在不同高度的房间设置火灾探测器时可参照表2.1的规定。表2.1 点型感烟、感温火灾探测器的实用高度房间高度(m)感烟探测器感温探测器一 级二 级三 级12h20不适合不适合不适合不适合8h12适 合不适合不适合不适合6h8适 合适 合不适合不适合4h6适 合适 合适 合不适合h4适 合适 合适 合适 合2.2.3火灾探测器的分类(1) 探测区域内每个房间至少应布置一只火灾探测器。(2) 感烟探测器、感温探测器的保护面积和保护半径应该满足表2.2的规定。表2.2 感烟、感温探测器的保护面积和保护半径火灾探测器的种类地面面

19、积S（m2）房间高度h(m)一只探测器的保护面积A和保护半径R房间坡度15153030A（m2）R(m) A(m2) R(m) A(m2) R(m) 感烟探测 器S80h12806.7807.2808.0S806h12806.71008.01209.9h6605.8807.21009.0感温探测 器S30h8304.4304.9305.5S30h8203.6304.9406.3(3) 一个探测区域内所需设置的探测器数量，应由下式计算， 式中：N一个探测区域所需设置的探测器数量(只)，N1(取整数)；S一个探测区域的面积(m2);A一个探测器的保护面积；K修正系数，重点保护建筑K取0.70.9，

20、普通保护建筑K取1.0。(4) 在宽度小于3m以内的走廊顶棚上设置探测器时宜居中布置。感温探测器的安装间距L不应超过10m，感烟探测器的安装间距L不应超过15m，探测器至端墙的距离不应大于探测器间距的1/2。(5) 探测器至墙壁、梁的水平距离不应小于0.5m，并且探测器的周围0.5m内不应有遮挡物。(6) 房间被书架、隔断、设备等分隔且至顶棚或梁的距离小于房间净高5时，则每个被格开的部分至少安装一只探测器。(7) 探测器宜水平安装，如必须倾斜安装时，倾斜角不应大于45。当屋顶坡度大于45时，应加木台或类似方法安装探测器。2.2.4手动火灾报警按钮(1) 手动火灾报警按钮概述火灾自动报警系统应有

21、自动和手动两种触发装置。各种类型的火灾探测器是自动触发装置，而在防火分区疏散通道、楼梯口等处设置的手动火灾报警按钮是手动触发装置，它应具有应急情况下，人工手动通报火警的功能。(2) 手动火灾报警按钮的设置每个防火分区应至少设置一只手动火灾报警按钮。从一个防火分区内的任何位置到最邻近的一个手动火灾报警按钮的距离，不应大于30m。手动火灾报警按钮宜设置在公共活动场所的出入口处。手动火灾报警按钮应设置在明显的和便于操作的部位。当安装在墙上时其底边距地高度宜为1.31.5m，且应有明显的标志。手动火灾报警按钮宜与集中报警器连接，且应单独占用一个部位号。因为集中控制器设在消防室内，能更快采取措施，所以当

22、没有集中报警器时，它才接入区域报警器，但应单独占用一个部位号。2.2.5火灾报警控制器火灾报警控制器是火灾自动报警系统心脏，具有下述功能：(1) 用来接受火灾信号并启动火灾警报装置；(2) 能通过火警发送装置启动火灾报警信号或通过自动消防灭火控制装置启动自动灭火设备和消防联动控制器；(3) 自动地监视系统的正确运行和对特定故障给出声、光报警。2.2.6火灾报警控制器分类火灾报警控制器种类繁多，根据不同的方法可分成不同的类别。(1) 按控制范围可分为：区域火灾报警控制器，集中火灾报警控制器，控制中心火灾报警控制器；(2) 按结构型式可分为：壁挂式火灾报警控制器，台式火灾报警控制器，框式火灾报警控

23、制器；(3) 按系统布线方式分为：多线制火灾报警控制器，总线制火灾报警控制器。2.2.7火灾报警控制器的功能(1) 火灾报警：当收到探测器、手动报警开关、消火栓开关及输入模块所配接的设备所发来的火警信号时，均可在报警器中报警。(2) 故障报警：系统运行时控制器分时巡检，若有异常(设备故障)发出声、光报警信号，并显示故障类型及编码等。(3) 火警优先：在故障报警或已处理火警时，若发生火警则报火警，而当火警清除后又自动报原有的故障。(4) 时钟与火灾发生时间的记忆：系统中的时钟走时通过软件编程实现，具有相应的存储单元，记忆事故发生时间。(5) 自检功能：为了提高报警系统的可靠性，控制器设置了检查功

24、能，可定期或不定期的进行模拟火警检查。2.2.8工作原理控制器把火灾探测器传来的信号进行处理、报警。从原理上讲无论是区域报警控制器还时集中报警控制器都遵循同一工作模式，即收集探测信号输入单元自动监控单元输出单元。工作原理如图2-2所示。探测源回路辅助输入键盘输入转换输入控制接口单元时钟显示单元自动监控单元输出控制接口单元声报警单元光报警显示单元辅助指示单元辅助控制单元报警信息中断图2-2 火灾控制器原理第三章 系统的电路设计3.1核心芯片选择在火灾报警器的设计中，单片机是其核心部件。它一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，另一方面要对这两种信号分别进行处理，以控制

25、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，并为研制同一系列的低功耗产品做准备。根据多方面的比较，本设计选用ATMEL公司的AT89S52单片机作为控制器。3.1.1AT89S52简介AT89S52是一个低功耗、高性能的CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes(ISP)的可反复擦写1000次的Flash 只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制

26、造兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构。芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的计算机AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S52片内集成256字节程序运行空间、8K字节Flash存储空间，支持最大64K外部存储扩展。根据不同的运行速度和功耗的要求，时钟频率可以设置在0-33M之间。片内资源有4组I/O控制端口、3个定时器、8个中断、软件设置低能耗模式、看门狗和断电保护。可以在4V到5.5V宽电压范围内正常工作。不断发展的半导体工艺也让该单片机的功耗不断降低。根据本次设计的具体情况，采用双列直插DIP-40封装。AT8

27、9S52的引脚图如图3-1所示。图3-1 DIP-40封装AT89S52引脚3.1.2集成温度传感器AD590是美国Analog Devices公司生产的一种电流型二端传感器，由于AD590是电流型温度传感器，它的输出同绝对温度成正比，及1AK，而数模转换芯片ADC0809的输入要求是电压量，所以在AD590的负极接出一个10千欧的电阻R1和一个100欧的可调电阻W，将电流量变为电压量送入ADC080。通过调节可调电阻便可在输出端V获得与绝对温度成正比的电压量，即10mVK,温度0时输出为0，温度25时输出为2.982V。这样便于A/D转换器采集数据。3.1.3气体传感器火灾中气体烟雾主要是C

28、O和CO，TGS202气体传感器能探测CO，CO，甲烷，煤气等多种气体，它灵敏度高，稳定性好，适合于火灾中气体的探测。如上图所示，当TGS202探测到CO或CO时，传感器的内阻变小，V迅速上升。选择适当的电阻阻值，使得当气体浓度达到一定程度（如CO浓度达到0.06）时，V端获得适当的电压（设为3V）。3.1.4数码管驱动芯片ICM7218 是INTERSIL公司生产的一种性能价格比较高的通用8 位L ED 数码管驱动电路, 28 脚双列封装,是一种多功能L ED 数码管驱动芯片,可与多种单片机接口使用。ICM7218 的输出可直接驱动L ED显示器,不需外接驱动电路,工作电压为+5V,其构成的

29、显示电路结构简单,使用方便。同样由单片机向ICM7218写控制字及数据，编程部分像给外部RAM写数据一样简单。当单片机写入模式控制字后，ICM7218以约定的方式接收显示数据并将数据写入静态显示RAM中。数据接收结束，ICM7218在扫描控制电路的控制下，按设定的译码模式，以动态扫描显示方式向段显示驱动器和位控驱动器发出控制信号，直到下一个控制字写入前，不停地进行动态显示工作。其引脚图和内部框图如图3-2所示。图3-2 ICM7218引脚图及内部框图3.2单片机外围接口电路AT89S52单片机外围接口电路如图3-3所示，主要包括：（1）晶振电路：内部时钟电路的晶振频率一般选择在4MHZ12MH

30、Z之间（该设计选用6MHZ），外接两个谐振电容。该电容的典型值为30pF,该设计选用33pF；（2）复位电路：单片机复位采用按键高电平复位，而单片机在平时则复位端为低电平0；（3）直流电源：供单片机工作。图3-3 单片机外围接口电路3.3信号处理电路图3-4 信号处理电路对于传感器输出的模拟信号，一般要用运算放大器对其进行调理或放大，以满足A/D转换器对输入模拟量幅值及极性的要求。在本报警器电路中，同样要对两类传感器的输出信号进行放大调理。电路图如上图3-4所示，运算放大器接成电压放大电路。从传感器采集过来的微弱电压信号，经过电压放大器的放大，得到较强的模拟电压信号。采样时，把相应的模拟电压信

31、号从Vi端送进LM324A进行放大处理后，从Vo端输出送入A/D转换电路。3.4A/D转换模块 经气敏传感器所检测的电压信号为模拟信号，无法直接被单片机所识别，所以在经过放大电路后对信号进行A/D装换，将模拟信号转化为数字信号输入单片机。A/D转换电路采用了常用的8位8通道数模转换常用芯片ADC0809，烟雾、温度传感器的输出端分别接到ADC0809的IN0和IN1。 ADC0809的通道选择地址由AT89S52的P0.0P0.2经地址锁存器74LS373输出提供。当P2.7=0时，与写信号WR共同选通ADC0809。其中ALE信号与ST信号连在一起，在WR信号的前沿写入地址信号，在其后沿启动

32、转换。图中ADC0809转换结束状态信号EOC接到AT89S52的INT1引脚，当A/D转换完成后，EOC变为高电平，表示转换结束，产生中断。在中断服务程序中，将转换好的数据送到指定的存储单元。由于ADC0809片内无时钟，故利用8051提供的地址锁存使能信号ALE经D触发器二分频后获得时钟。因为ALE信号的频率是单片机时钟频率的1/6，如果时钟频率为6MHZ，则ALE信号的频率为1MHZ，经二分频后为500KHZ，与ADC0809的典型值吻合。电路图如图3-5所示。图3-5 A/D转换电路3.5声音报警电路由AT89S52的21脚实现声音报警控制。当可燃性气体浓度或温度超过限定值时，将P2.

33、0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3-6所示。 图3-6 声音报警电路图3.6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LED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。显示器的第一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4位七段数码管由数码管专用驱动芯片ICM7218A驱动，27、3、1、25、2、24、26脚分别接数码管的a、b、c、d、e、f、g，15、16、23、20脚为位选，分别控制4位数码管的亮灭，I

34、D07为数据线，接单片机P0口，WRITE、MODE是写控制位和模式控制位，分别接单片机P3.6、P2.6。其电路图如图3-7所示。图3-7 数码管电路图3.7状态指示灯及控制键电路图3-8 指示灯图3-9 控制按键状态指示灯及控制键电路如图3-8、3-9所示，单片机AT89S52的P2.2、P2.3、 P2.4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。控制键电路采用独立式按键设计。4个按键分别接到片。P1.0、P1.1、 P1.2和RST，对于这种键各程序可以

35、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，4个键定义如下。P2.1：S1功能转换键，按此键则开始键盘控制；P2.5：S2加，按此键则温度设定值加一度或烟雾浓度增加0.01；P2.6：S3减，按此键则温度设定减少一度或烟雾浓度减少0.01；RST：S4复位键，使系统复位。3.8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一个电阻R，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P2.1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0。第四章 火灾报警系统设计根据上

36、述淮安信息职业技术学院学生宿舍楼的概况级其火灾的特点对其进行设计火灾系统的设计。4.1系统的设计要求对学生宿舍楼报警系统的设计，主要从以下几个方面来考虑：(1) 设备的选型 选择世界上先进的产品，要把可靠性作为首要的选择条件兼顾其经济性、实用性及适用性。(2) 设备的正确配置 根据学生宿舍楼的使用环境的配置设备，使设备最大限度的发挥它们的作用，使其能最早期的探测到火灾，给人与警示并联动灭火系统进行灭火。(3) 系统的供电 选择合理经济的供电方式来保证系统供电的可靠性，为系统的正常运行提供可靠的电源保障。(4) 系统的接地 良好的接地时提高电子设备电磁兼容性的重要手段之一，正确的接地才能抑制干扰

37、的影响，而错误的接地反而能引入严重的干扰而影响系统的可靠性。 4.2系统设备的组成根据该学生宿舍楼的结构分布特点：走廊两边都是墙，不容易起火灾，则不装火灾探测器，只装报警铃；每个宿舍空间比较小，四面几乎都是墙面不利于降温、排烟，则在宿舍安装感温探测器和感烟探测器。由于每间宿舍的高度是3m，根据表2.1可知，安装火灾探测器比较合适，更能快速探测到火灾的情况，并能及时的报警。该学生宿舍楼火灾报警系统设备配置有火灾报警控制器、感烟探测器、感温探测器、手动报警按钮、A/D转换、输入模块、控制模块、专线模块、火灾事故广播系统、专用电话。4.3防火区域和报警区域的划分4.3.1防火分区的划分学生宿舍楼共六

38、层，每一层的结构都一样，每层高度大约为3.3m，总共大约为19.8m。每层建筑面积为1221m2。依据火灾自动报警系统设计规范将其界定为二级保护对象。依据高层民用建筑防火设计规范，该建筑为二类建筑，耐火等级为二级。在划分防火分区时应该满足表4.1的规定。高层建筑内应采用防火墙等划分防火分区，每个防火分区允许最大建筑面积，不应超过下表的规定。表4.1 每个防火分区的允许最大建筑面积建筑类别每个防火分区建筑面积(m2)一类建筑1000二类建筑1500地下室500注：(1) 设有自动灭火设备的防火分区，其最大允许建筑面积可按本表增加一倍，局部设置时，增加面积可按局部的一倍计算。(2) 高层主体建筑与

39、相连的附属建筑之间，如设有防火墙等防火分隔设施，其附属建筑的防火分区面积可按本表增加一倍。由于学生宿舍楼设有自动喷水灭火系统设备允许把建筑面积增加一倍，所以把每层划分为一个防火分区，共分为六个防火分区。4.3.2防火分区的划分火灾报警系统的保护对象形式多样，功能各异，规模不等。为了便于早期探测、早期报警，方便日常的维护管理，在安装的火灾自动报警系统中，人们一般都将其保护空间划分为若干个报警区域。每个报警区域又划分了若干个探测区域。这样这可以在火灾时，能够迅速、准确地确定着火部位，便于有关人员采取有效措施。 因此，所谓报警区域就是人们在设计中将火灾自动报警系统的警戒范围按防火分区或楼层划分的部分

40、空间，是设置区域火灾报警控制器的基本单元。一个报警区域可以由一个防火分区或同楼层相邻几个防火分区组成，但同一个防火分区不能在两个不同的报警区域内；同一报警区域也不能保护不同楼层的几个不同的防火分区。(1) 报警区域的划分根据火灾自动报警系统设计规范的规定，报警区域宜由一个防火分区或同楼层的几个相邻的几个组成，所以把每层分别单独作为一个报警区域，满足火灾自动报警系统设计规范的规定。(2) 探测区域的划分由于该建筑为二级保护对象，规范规定：探测区域应按独立房(套)间划分。一个探测区域的面积不宜超过500m2；从主要人口能看清其内部，并且面积不超过1000m2的房间，也可划为一个探测区域。根据以上的

41、规定我把学生宿舍楼的探测区域划分如下：(1) 由于学生宿舍楼每层都是分成一个个的宿舍，所以把每层的每个宿舍单独划分为一个探测区域。(2) 把敞楼梯间单独划分为一个探测区域，每隔23层划分为一个探测区域并且设置一个火灾探测器。(3) 把电缆竖井单独划分探测区域并装设火灾探测器。一则是恐怕竖井形成拔烟火的通道；二则是恐怕发生火灾时火势沿电缆延燃。对电缆竖井装设火灾探测器是十分必要，并配合竖井的防火分隔要求，每隔23层或每层安装一个。4.4火灾探测器的选择4.4.1火灾探测器的发展纵观火灾探测器的发展历史，火灾报警探测器已由“开关量报警方式”过渡到“模拟量报警方式”。所谓“开关量报警方式”是指火灾报

42、警探测器在其内部电路设计过程中，人为地赋予它一个固定的报警阀值。这一类火灾自动报警系统所接收的报警信号中只存在“有火警”和“无火警”两种状态。当探测器在探测区域内受到诸如潮湿、粉尘、温度及元件参数变化等非火灾因素影响时，系统可能会发生误报现象。“模拟量报警方式”与“开关量报警方式”的根本区别在于：模拟量火灾探测器内部电路不存在报警阀值，探测器将烟雾浓度或环境温度等报警因素转换成为具有一定值的数据信号，即“模拟量信号”，这个模拟量信号随着报警因素的变化而变化。火灾报警控制器循环往复地接收这个模拟量信号，并由其内部的单片计算机进行相应的数据处理，计算机程序自动地为每个探测器设定一个初始值和两个阀值

43、“预火警值”、“火灾报警值”。在火灾发生时，探测区域内烟雾浓度急剧增加，由探测器发回的模拟量信号也将迅速增强，当其数值达到且超过预火警值时，火灾报警控制器将发出“预火警”信号。如果烟雾浓度不再继续上升，则停止预火警报警，“预火警”信号消失;若烟雾浓度仍继续上升，并达到火灾报警浓度，则火灾报警控制器立即发出火灾报警信号和一系列灭火联动指令。由此可见，模拟量火灾自动报警系统能够对其所接收到的模拟量信号进行判别和分析，从而提高了系统的稳定性和可靠性，降低了误报率。4.4.2火灾探测器的选择学生宿舍楼是居住型的建筑，每个宿舍里都是棉被、文件、文献等物品，在发生火灾的时候会产生大量的烟雾，所有我选择感烟

44、探测器作为图书馆的火灾的主要探测工具。在火灾自动报警系统设计过程中选择设备的可靠性与误报率是设备选型时不得不考虑的因素。在满足性能价格比高的前提下，要求尽可高的系统可靠性和尽可能低的误报率是我们设计者所追求的共同目标。从追求卓越的理想角度出发，选用最先进设备产品；但从节省投资的现实角度出发，选用较佳的设备，但是不能放松和降低对于系统可靠性和误报率基本要求。目前大量使用的离子感烟探测器对各种明火烟雾检测效果较好，对阴燃烟雾也能检测，但易受探测环境影响，误报率较高；由于使用了放射源，易对环境造成污染。光电感烟探测器是利用红外光散射的原理来进行烟雾浓度的探测，对环境不存在污染问题，对阴燃火烟雾的探测

45、性能明显优于离子探测器。通过以上比较及根据图书馆的实际情况，我选用北京狮岛消防电子有限公司的SD6800型智能数字光电感烟探测器。4.4.3火灾探测器的布置根据火灾自动报警系统设计规范的规定，我对图书馆的火灾探测器进行如下布置：(1) 探测区域内的每个房间按照面积的大小设置火灾探测器的数量，至少保证每个房间设置一只火灾探测器。(2) 感烟探测器、感温探测器的实际安装间距，根据探测器的保护面积A和保护半径R确定，满足探测器安装间距的极限曲线D1D11(含D9)所规定的范围。如图4-1探测器安装间距的极限曲线所示。图4-1 探测器安装间距的极限曲线注：A探测器的保护面积（m2）；a、b探测器的安装

46、间距（m）；D1D11（含D9）在不同保护面积A和保护半径R下确定探测器安装间距a、b的极限曲线；Y、Z极限曲线的端点（在Y和Z两点间的曲线范围内，保护面积可得到充分利用）。(3) 每个探测区域内应该设置的探测器数量，具体根据下式计算： 式中： N 一个探测区域所需设置的探测器数量(只)，N1(取整数)；S 一个探测区域的面积(m2)；A 一个探测器的保护面积(m2)；K 修正系数，重点保护建筑K取0.70.9，普通保护建筑K取1.0。在本次设计过程中取0.9。(4) 在走廊内设置的探测器居中布置。感烟探测器的安装距离在15m以内，感温探测器的安装距离在10m以内，同时探测器到墙的距离在探测器安装距离的一半以内。探测器距墙的距离不应小于0.5m，保证探测器周围0.5m内，没有遮挡物。4.4.4火灾探测器数量的计算(1) 感烟探测器数量的计算淮安信息职业技术学院学生宿舍楼每层高在3m,房间的坡度小于15，根据以上条件查表2.2得保护面积A60m2，保护半径R5.8m。所以：保护直