摘 要

随着工业技术和科学技术的发展，人们的生活方式也和过去大不相同，生活环境中的易燃物品变得随处可见，火灾对我们的生活威胁也变得更加严重。为了保障广大人民的生命和财产安全，火灾报警装置对于人们的生活而言已经变得不可或缺，火灾检测技术同样也有了很大的提高。

在初期的火灾报警系统中只能做到单一物理量的检测，这也造成了报警装置最大的误报问题。本次设计拟采用多路数据采集的方式实现火灾检测系统的优化，分为三个部分：

采集模块由三种传感器组成分别对温度、光强和一氧化碳浓度进行信号采集；传输模块由单片机和AD组成，AD完成模数转换并发送数据给单片机，单片机将接受到的这些数字量通过串口发送至PC机；显示模块由PC机完成。

关键词：火灾检测；数据采集；单片机

Abstract

With the development of industrial technology and scientific technology, people's way of life is also very different from the past, the environment of flammable materials become everywhere, the fire’s threat of our life has become more serious . In order to protect the lives and property of the people, the fire alarm device has become indispensable to people's lives, the fire detection technology has also been greatly improved.

In the early stage the fire alarm system can only do a single physical quantity detection, which also caused the biggest false alarm problem of the alarm device. This design is to use multiple data acquisition method to achieve the optimization of fire detection system, is divided into three parts:The acquisition module is composed of three kinds of sensors, collecting temperature, light intensity and carbon monoxide concentration signal. Transmission module consists of MCU and AD, AD completes the analog digital conversion and sends the data to the microcontroller, the microcontroller will receive these digital and through the serial port send them to the PC. Display module is completed by PC.

KeyWords: fire detection; data collection; single chip microcomputer

目录

第1章 绪论 1

1.1火灾检测技术 1

1.2 国内外火灾自动报警技术的研究现状 2

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2 国内研究现状 3

1.3 本研究课题的意义与主要内容 3

第2章 系统整体设计分析 5

2.1 系统总体构架设计 5

2.2 传感器的选型 6

2.3 AD转换器的选型 9

2.4 单片机的选型 11

2.5 本章小结 11

第3章 系统的硬件设计 12

3.1数据采集部分的电路设计 12

3.1.1 温度采集电路设计 12

3.1.2 光强采集电路设计 12

3.1.3 CO浓度采集电路设计 13

3.2 放大电路的设计 13

3.3 AD7705的引脚电路设计 15

3.4 单片机的时钟和复位电路设计 15

3.5本章小结 17

第4章 系统的软件设计 18

4.1 单片机的软件编程设计 18

4.1.1 DS18B20的编程设计 18

4.1.2 AD7705的编程设计 19

4.1.3 串口发送数据的编程设计 22

4.2 LabVIEW的软件编程设计 23

4.3 本章小结 25

第5章 总结与展望 26

5.1 总结 26

5.2 展望 26

参考文献 28

致谢 29

第1章 绪论

1.1火灾检测技术

火灾发生时，部分物理量的特性会发生较大变化，将这些变化进行综合处理作为火灾检测的判断依据就是火灾检测技术的原理^[1]。在整个的火灾检测技术的发展历程中CO浓度和烟雾浓度检测技术属于最早期的火灾探测方向，其后发展为多种火灾物理量的综合检测技术，这一技术能够更准确地判断火灾是否发生的情况，而目前最先进的网络型火灾检测技术则是具有更全面、更准确、更迅速的多个优点。

（1）CO气体浓度检测技术

火灾自动检测技术发展的初期，由于技术的不成熟性，人们只能对火灾的单一参数进行检测和判断，而这一参量的选择则影响着整个火灾检测的准确性^[2]。一般情况下，火灾发生都会产生CO和CO2气体，而这种突发性火灾往往燃烧是不充分的，也就是说火灾发生的时候CO的浓度是高于一般燃烧情况下的浓度，这是它作为检测火灾万能性的表现。而且CO 质量轻，相比较烟雾而言其扩散性更高，更能提高传感器的灵敏度，CO在火灾发生的初期就会大量产生这使它的响应更迅速。CO传感器抗干扰性更高，使它对不同环境的适用性有所提高。然而在火灾报警器研究的初期，人们对于CO传感器的了解是不够的，这也就造成了CO传感器检测技术的利用并不能达到高灵敏度、高效率以及低成本的目标。

21世纪以来人们对传感器的研究以及应用变得更加成熟，也就形成了现在这一套完整的CO火灾检测技术的体系，这套体系有着准确率高、应用便捷、性价比高以及寿命长的多个优点。

（2）多物理量综合判断的火灾检测技术

众所周知，火灾发生期间会产生多种化学气体，释放出大量的能量提升周围的温度并产生强度不等的光等物理量，如果燃烧不充分的话还会发生大量的烟雾，整个过程伴随着十分复杂的化学反应，这众多的火灾信号标志着靠单一物理量的检测就不能保证火灾预报的准确性。

火灾产生的环境中往往不能避免其他非火灾信号的混杂，只对单一的火灾信号进行采集和检测受到这些信号的干扰程度是非常高的^[3]，如果对多种信号同时采集并判断就可以大大降低非火灾参量对整个火灾检测系统的干扰，为了降低火灾系统的误报率，多物理量综合判断的火灾检测技术应运而生^[4]。而这一检测技术的产生，在提高准确率的同时，还大大提高火灾检测的响应速度和预测的效率。在火灾物理量采集方面来看，这种将火灾信号进行复合采集的方式是火灾检测技术的一次大进步。