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摘 要

电气火灾探测器是指当目标线路中的被测参数（一般为剩余电流，温度）超过预先设定的阈值时，会发出报警和控制信号，并且能反馈出报警位置的设备。同时，该系统还具有通信，声光报警，记录火灾历史，显示等附加功能。

本文首先对电气类火灾的发生原因及课题背景进行了分析，介绍了剩余电流探测器的系统组成和设计原则。然后，介绍了C8051F020单片机、交流采样算法等基础原理。然后，根据设计方案完成了详细软件设计。电气火灾探测器的软件程序包含：系统初始化程序和定时器设置程序；利用RS-485模块实现的modbus通信程序；借助数/模转换完成的数据采集程序；利用显示模块LCD12232实现的显示程序。

关键词：剩余电流 C8051F020单片机 数据采集 modbus

The Software design of electrical fire detector

Abstract

This graduation design is the electrical fire detector.This is an alarm device for preventing electrical fire,The parameters (generally residual current, temperature) of the line that are protected are more than the preset values.A warning and control signal is emitted and an apparatus capable of feeding back an alert position is also fed.whiling, the system is designed with connection, noise and light alarm, record fire history, display and other functions.The recommend of these improves the reliability and practicality of this system.The main part of the system is the residual current detector, and the electrical fire detector can prevent fire, mainly using the electromagnetic induction principle of the residual current detector.

In this paper. the occurrence and monitoring importance of electrical fire are analyzed. and the system composition and design principle of the residual current detector is described.Then, the basic principles of C8051F020 microcontroller and software design are introduced..And then gives the software.Detector software program contains: C8051F020 MCU system initialization program and timer setup; module is achieved by RS-485 Modbus communication program. The D / a converter to realize the data acquisition program. The display module lcd12232 display program.

Keywords: residual current,C8051F020 MCU,data acquisition,modbus

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1概述 1

1.2电气火灾探测器的结构组成及本文内容 4

第二章 电气火灾探测器软件设计基础 5

2.1电气火灾探测器软件设计结构 5

2.2 单片机C8051F020 5

2.2.1 12位模/数转换器ADC0 5

2.2.2 串行端口UART 6

2.2.3 定时器 6

2.3 剩余电流探测器检测原理 6

2.4交流采样原理与方法 7

2.4.1交流采样法 7

2.4.2交流采样具体算法 7

2.5 软件去抖动的原理 8

2.6 LCD显示模块 8

第三章 电气火灾探测器的软件设计 9

3.1 C语言在单片机中的应用 9

3.2 电气火灾监控探测器的程序 9

3.3 FLASH存储程序设计 11

3.4 数据采集程序设计 12

3.5数据处理程序设计 16

3.6 按键控制程序设计 17

3.7 串口通信程序设计 17

3.7.1 UART0程序设计 17

3.7.2 用于串口通信的定时器程序设计 19

3.7.3 Modbus通讯程序 22

3.8 液晶显示程序 25

总结 27

参考文献 28

致谢 29

第一章 绪 论

1.1概述

第四次工业革命过后，即电子世代的到来，使得电气火灾发生率及所造成的财产损失均位居各类火灾原因之首。因此，我们有必要开发一款探测器，对电气设备的线路进行监测，对可能导致火灾的过量剩余电流，高温进行预警。从而让工程技术人员及早发现并解决问题，降低火灾发生率，减少人员和财产的损失。

电气火灾主要由以下原因引发：

1. 2绝缘材料被击穿 当电路出现短路故障时，使得两个导体间的绝缘材料被击穿，从而产生高压电弧，而高压电弧温度较高，极易引燃周围可燃物。
2. 高电阻产生热量 由于电路接触不良，此时由于不良接触点的高电阻，使得此点产生大量热量，使附近绝缘材料损坏，从而产生短路并引发火灾。
3. 普通高温引燃周围可燃物 部分设备或者元件在运行时，尤其是在高负荷或者恶劣环境下运行时，难免会产生一定的热量，而这些热量可能会引燃周围的可燃物，比如海绵，纸品。

火灾的最大特点是隐蔽性。由于火灾产生是因为剩余电流过大，但实际电路中都会产生剩余电流，只是数值小到可以忽略。那么在失火后就会对失火原因造成误判断。因此，剩余电流检测对于电气火灾防范具有重大意义。

电气火灾监控系统是用来检测剩余电流的系统。根据GB14287—2005标准，电气火灾监控系统的定义如下：

1. 电气火灾监控系统中被保护线路中的被探测参数超过阈值时, 能够发出警报信号并能显示报警部位的系统。

（2）电气火灾监控探测器，能够探测被保护线路中的剩余电流、温度等电气火灾危险参数变化的探测器^[1]。

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