传感器课程设计-多传感器火灾报警器.doc

HEFEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

《传感器原理及应用》课程
课 外 学 分

项 目 名 称 多传感器火灾报警器
项 目 组 成 员 姓名(学号)

成 绩

机械与汽车工程学院 机械电子工程系
二零一六 年 五 月

多传感器火灾报警器

摘要：近年来，随着家用电器的普及，家庭的用电量也逐年上升，火灾发生的频率也随之增高，这也推动了火灾报警器的广泛应用。本文介绍的火灾报警器就是一种运用多传感器结合单片机使之能有效解决报警准确率与灵敏度之间的矛盾，进而保证使用人群生命和财产安全。本设计具有高可靠性、低误报率等特点，有一定的实用价值。接下来本文从选题的意思﹑设计的思路﹑元器件的选择﹑系统硬件软件的调试几个方面进行论述。

关键词：火灾报警；多传感器；模糊判断；多值判断处理；单片机

1. 引言
1.1 当前火灾报警器的发展

1.1.1 火灾探测技术

当今社会火灾所引发的安全事故比比皆是，对人们的生命财产和社会安全形成了很大的威胁，所以人们对它研究预防也从未停止。
火灾的产生是一个非常复杂的非稳态过程，除了自身的化学物理变化以外，他还易受到外界环境的干扰，一旦产生便以接触式(物质流)和非接触式〔能量流)的形式向外释放能量。接触式的形式包括可燃气体、烟雾和气溶胶等。非接触式如声音、辐射等。而火灾探测技术就是将火灾中难以处理的化学物理变化特征通过敏感元件转换为易于处理的物理量各种探测器对应的火灾物理参量及探测器如图1-1所示。
图1-1 各种探测器对应的火灾物理参量及探测器
火灾
火焰（非接触式）
形状-图形探测器
燃烧产物
（接触式）
温度-感温传感器
固体产物
微粒
静电探测器
感烟探测器
离子式
光电式
烟雾形状-图形传感器
气体产物-气体传感器
燃烧音（非接触式）-声音传感器
辐射-火焰探测器

1.2 火灾探测器的未来发展趋势

探测器探测技术的进一步发展更加拓展了火灾方面的应用，解决了传统探测器无法有效处理的环境限制。先关技术的发展与改进例如低功耗MCU技术、傅立叶近红外光谱技术弱信号处理技术进一步促进了探测技术的发展，使得探测器的技术性能得到大大的提高，从早期探测向小型化、智能化方向飞速发展。
另一方面，随着单片机应用的不断深入，各种类型的单片机也根据不同的需求开发出来，单片机实际上就是一个微控制器或微处理器，是器件级计算机系统。由于单片机体积较小，成本较低，功能更全，所以常被应用到各种电子系统中去。综上所述，单片机也能符合报警技术领域的要求，使各钟报警装置的功能更加完善，可靠性大大提高，以满足社会的需要。

1.3 设计工作任务

通过参考现如今国内外的各类火灾报警系统的相关资料文献，分析其设计理念，找出现有报警器存在的不足，我们小组设计了一种基于多传感器和单片机技术的火灾报警系统，我们的设计主要包括以下部分：
系统硬件设计:包括火灾报警系统的控制器主板设计和其中各部分元件的选型，电路的设计与绘制，传感器及相关电路的设计。
系统软件设计:包括火灾报警系统主程序设计，各个功能模块的程序设计，数据收集以及系统自检程序的设计。

2. 系统方案设计
本系统属于分布式多传感器火灾报警系统，与传统火灾报警系统相比有以下优点：
l 多值判断处理：
由于系统使用多传感器进行监测，因此系统对火灾的检测也是基于多值综合判断处理的，将系统中的多个传感器所采集到的数据一同送入单片机进行统一处理，将多组参数进行组合判断，使各个传感器的数据互为补充，能让系统根据某一时刻各传感器返回值来准确区分火灾情况与干扰源，拓宽了检测灾害的范围，提高了灵敏度，同时还能大大降低误警率。
l 实时监测与模糊判断：
传感器的输出并非是其连续检测的结果，而是根据其检测周期有间隔地输出，因此传统的火灾报警系统中就存在检测实时性的问题，而本系统是使用单片机来对数据进行处理，可达到对传感器输出的信号和环境数据进行实时监测的效果；与此同时，本系统并不完全依赖数据阈值的判断，而是加入了带有持续时间检测的模糊判断，能够有效区分火灾与干扰源。

2.1 系统主要功能

本设计的火灾报警系统具有下列的几个功能：
l 火灾检测功能：传感器返回的信号经单片机判断为火灾时，发出火灾报警信号，并显示在显示器上；
l 分类示警功能：单片机根据不同类型火灾或气体泄漏的特征，结合传感器返回的环境信息判断示警类型并显示在显示器上；
l 故障检测与报警功能：单片机在工作时对每个传感器的工作状态进行实时检测，当发现传感器无响应时立即发出故障信号，并显示其具体的故障信息；
l 外部设备控制功能：当系统做出火灾判断的同时，启动相应的外部设备如喷水设备，报警器等。

2.2 系统的结构与其工作流程

我们设计的火灾报警系统由图2-1中所示的几个部分构成。将传感器安装于检测现场，通过导线与主板传感器驱动电路连接，将传感器返回的信号发送到整形电路后转换为0-5V的电信号，再由A/D转换芯片转换为数字信号送入单片机中进行下一步处理；
系统的其他部分均安装在主板上，单片机接收到来自各传感器的数据后将数值显示于液晶屏上，并根据事先制定好的判断原则进行判断是否有火灾情况发生，如果有火灾发生信号则显示报警信息，同时驱动蜂鸣器发生报警，同时驱动外部安全设备进行工作。

温度传感器模块
CO传感器模块
烟雾传感器模块
传感器驱动电路

STC89C52RC
单片机
温度&气体浓度读数显示
外部设备
状态示警

图2-1 火灾报警系统整体结构框图

为了提高系统的可靠性，我们在系统硬件设计上采取了一些措施。设计系统的时候，不单单考虑到正常状态的运行，对干扰源也有所考虑。由于可能会因某些特定因素产生类似火灾的干扰源触发报警系统导致误警，为避免这样的情况发生，我们对系统做出如下设计：若检测到单一传感器的数据迅速变化，则检测其余传感器是否检测到触发火灾相应的数据变化，同时判断数值是否到达报警阈值，如果没有检测到相应变化则将其视为干扰源，若有相应的变化则判断有火灾发生，并根据设置的阀值直接报警。

3. 火灾报警系统硬件模块设计
本章将详细阐述系统各个硬件模块的设计，包括各个模块的选型、电路原理、功能实现和硬件设计。
该火灾报警系统由传感器和主板电路构成，综合考虑系统性能与成本，选用以单片机为核心的系统设计。其中传感器负责数据的采集，并传输回主板；单片机负责数据的分析与处理，完成传感器的检测与分析、触发火灾的判断以及驱动报警电路工作。
P00
39
P01
38
P02
37
P03
36
P04
35
P05
34
P06
33
P07
32
P21
22
P22
23
P23
24
P24
25
P25
26
P26
27
P27
28
P20
21
RXD/P30
10
TXD/P31
11
INT0/P32
12
INT1/P33
13
T0/P34
14
T1/P35
15
WR/P36
16
RD/P37
17
P10
1
P11
2
P12
3
P13
4
P14
5
P15
6
P16
7
P17
8
RESET
9
X1
19
EA/VP
31
ALE/P
30
PSEN
29
X2
18
VCC
40
GND
20
STC89C52RC

图3-1 STC89C52RC单片机引脚分配
3.1 单片机选型
STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8Kb在系统可编程Flash存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单片机芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在线系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活。采用工业标准的C51内核，芯片的引脚分配如图3-1所示。
在内部功能及管脚排布上与通用的8xC52相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1(19脚)和XTAL2(18脚)为振荡器输入输出端口，外接12MHz晶振。RST/Vpd(9脚)为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC(40脚)和VSS(20脚)为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0到P3为可编程通用I/O脚，其功能用途由软件定义。本系统采用该系列单片机中的STC89C52RC型号，各引脚功能描述见表3-1。

表3-1 STC89C52RC引脚功能描述
名称
名称及功能
ALE
地址锁存使能
P0.0-0.7
P0口
P1.0-1.7
P1口
T2（P1.0）：定时/计数器2的外部记数输入/时钟输出
T2EX（P1.1）：定时/计数器2重装载/捕捉/方向控制
P2.0-2.7
P2口
P3.0-3.7
P3口
RXD(P3.0)：串行输入口
TXD(P3.1)：串行输出口
INT0(P3.2)：外部中断0
INT1(P3.3)：外部中断1
T0(P3.4)：定时器0外部输入
T1(P3.5)：定时器1外部输入
WR(P3.6)：外部数据存储器写信号
RD(P3.7)：外部数据存储器读信号
PSEN
程序存储选通
RST
复位端
VCC
电源：提供掉电，空闲，正常工作电压。
VSS
接地
EA/Vpp
外部寻址使能/编程电压
XTAL1
晶体1：反相振荡放大器输入和内部时钟发生电路输入
XTAL2
晶体2：反相振荡放大器输出

3.2 传感器选型
对火灾报警系统来说，传感器的性能在整个系统的工作效能上有着举足轻重的作用，因此传感器的选型尤为重要，根据本系统的设计要求，使用温度传感器、一氧化碳传感器和烟雾传感器。设计中这三种传感器均为模拟信号传感器，通过放大整形电路与A/D转换后作为送入单片机处理的数据。
本设计中对传感器的性能有着如下要求：
烟雾检测：0～5%/英尺，误差≤10％；
温度检测：0～200℃，误差≤4％；
一氧化碳：0～500ppm，误差≤5ppm。
这些性能指标即设计中各传感器的选型的主要依据，其次在选型中也应考虑到元件性价比的因素，在满足性能指标的基础上尽可能提高元件性能。
3.2.1 温度传感器
温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠，测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响，其测量误差较大。
热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。测量范围广。常用的热电偶从-50到+1600℃均可测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来方便[9]。
本设计使用高精度热电偶温度传感器YH-WEP-01/Pt100，其形为薄膜铂电阻。膜厚在2μm以内，用玻璃烧结料把Ni（或Pd）引线固定，经激光调阻制成的薄膜元件。传感器工作时因环境温度的变化，使自身内阻发生相应变化，在固定电流下转化为一定的电压，经过放大整形后送入A/D转换，成为能被单片机识别的温度数据信号。
测量范围：-50℃～500℃；R=1000Ω；工作电流：0.5mA；线性度：≤0.17%；测量误差：±(0.10+0.0017| t |)；外形结构：Φ5.0×2.0金属壳封装；延长线：Φ0.5×10.0。
由上述性能指标可知该传感器符合设计的性能要求，同时其体积小巧、温感灵敏且误差很小，适合火灾检测的温度测量。
YH-WEP-01/Pt100传感器为本设计采用的高精度热电偶温度传感器。传感器工作时因环境温度的变化，使自身内阻发生相应变化，经过放大整形后送入A/D转换，成为能被单片机识别的温度数据信号。
由热电偶的温度计算公式：
(3-1)
其中，R0是0℃时的电偶内阻，阻值1000Ω；温度系数α=0.003925。由此可得，当温度为200℃时，电偶内阻Rt|t=200=1785Ω，又知电偶在t=0℃时工作电流为0.5mA，驱动电压为5V，故选用9kΩ电阻作为负载电阻，电阻Rt则为YH-WEP-01/Pt100热电偶。
3.2.2 烟雾传感器
烟雾报警器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，烟感器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器[8]。
本设计使用的烟雾传感器为离子式烟雾传感器HIS-07，该传感器是基于类比最佳性能设计的单源双室DSCB型电离室，电离室中安装的电离源为Am-241，专用于感烟探测。当流经内外电离室的电子流不平衡时，集电极充电直到电离电流达到平衡，在无烟或无燃烧物时，集电极除手电离电流潮汐影响外保持平衡电位。当烟雾进入外电离室时对电离电流产生影响，使电离电流下降，集电极重新充电直到新的平衡电位，这时的电位变化经整形后送入A/D转换，即可得到烟雾浓度的数据。测量范围：0%～5%；工作电压：9V；测量误差：±0.1V；UL217标准大气中输出电压：5.6±0.4V；工作湿度：≤95%RH；棉芯2%/foot烟灵敏度：0.6±0.1V；集电极平衡电位：5.5±0.3V；绝缘体漏电电流：≤0.5pA；电离源活度：0.5μCi(18Kbq)±10%；电离室25cm处辐射剂量率：0.03mGy/年。

图3-4 HIS-07烟雾传感器工程样图

表3-2 HIS-07烟雾传感器工作参数
灵敏度特性
电源电压特性
湿度特性
烟雾浓度
%/英尺
输出电压
V
误差
ΔV
电源电压
V
输出电压
V
湿度
%RH
输出
V
0
5.6±0.4
0
6
3.3±0.3
30
5.75±0.5
1
5.3±0.5
0.3±0.1
9
5.6±0.4
60
5.60±0.4
2
5.0±0.5
0.6±0.1
12
8.0±0.7
90
5.45±0.4
3
4.7±0.5
0.9±0.2
15
10.0±0.85
温度特性
4
4.4±0.5
1.2±0.2
18
13.0±1.0
温度
℃
输出
V
5
4.2±0.5
1.4±0.2

0
5.15±0.4

25
5.60±0.4
50
5.85±0.4
注：测试条件根据UL217标准，风速0.1m/s

由上述性能指标可知该传感器符合设计的性能要求，HIS-07传感器的生产制作符合GB4715-93国家标准，采用单源双室结构，体积小，便于安装；在适用范围的环境条件下集电极平衡电位变化值基本在参数范围内，稳定性较高；集电极平衡电位一致性好，响应时间较短，适于火灾检测中的烟雾测量。
HIS-07烟雾传感器是日本为检测烟雾而设计的新型传感器，是为专用于烟雾检测的传感器外形尺寸图3-4，其特性参数如表3-2所示。
根据传感器的特性，其输出值正不需要额外的放大电路，直接由A/D转换即可得到需要的数字信号 。
3.2.3 一氧化碳传感器
一氧化碳传感器属于化学传感器。本设计使用的一氧化碳传感器为ME4-CO型电化学传感器，该传感器根据电化学的原理工作，利用待测气体在电解池中工作电极上的电化学氧化过程，通过电子线路将电解池的工作电极和参比电极恒定在一个适当的电位，在该电位下可以发生待测气体的电化学氧化，由于氧在氧化和还原反应时所产生的法拉第电流很小，可以忽略不计，于是待测气体电化学反应所产生的电流与其浓度成正比并遵循法拉第定律。于是通过将电流转换为电压信号并整形方法送入A/D转换就可以确定一氧化碳气体的浓度数据。
测量范围：0～1500ppm；工作电压：9V；测量误差：0.08±0.02uA/ppm；零点漂移(-20℃～40℃)：≤9ppm；工作湿度：15%～95%RH；响应时间：<25s；分辨率：1ppm；稳定性：<5%/年；重复性：<2%输出值。
由上述性能指标可知该传感器符合设计的性能要求，ME4-CO传感器对CO有很高的灵敏度，具有良好的重复性和长期的稳定性，抗干扰特性良好，适合是用于火灾环境下的一氧化碳气体检测。
ME4-CO传感器属于电化学型传感器，对电解容纳室作了重新设计，减少了电解液泄露的风险，体积小，大幅度的减低了成本。输出信号直线性、重复再现性优越、不受湿度影响、电池可驱动。
传感器检测烟雾的原理由以下反应式描述：
CO + H2O→CO2 + 2H+ + 2e-
此时生成的电子分布在检知电极，氢离子分布在电极旁边的电解液中，形成两层电。在此检知电极和对向电极同外部电路相结合时，电子从检知电极向对向电极流动。氢离子在电解液中移动接受对向侧电子，发生如下化学反应生成水。
4H+ + O2 + 4e-→2H2O
其主要性能参数见表3-3所示。

表3-3 ME4-CO一氧化碳传感器性能参数

产品类型
电化学气敏元件
产品封装
塑料封装（ME4）
检测范围
0—500ppm
最大测量限
1500ppm
预期寿命
2年
灵敏度
0.08±0.02uA/ppm
分辨率
1ppm
使用压力范围
标准大气压±10﹪
响应时间（T90）
<25S
湿度范围
15﹪—90﹪RH无凝结
零点漂移（﹣20℃～+40℃）
≤9ppm
重复性
＜2﹪输出值

由于传感器输出电压很小达不到单片机工作的要求，所以在一氧化碳检测电路的设中加入了放大电路，同时出于对可调整性与可更换性的考虑，设计如图3-5所示可调倍率放大电路。

图3-5 可调倍率放大电路原理图
其中R1=R2=1K，=20K，R`=10K，=50K；由图可得输入输出关系：
(3-2)

故该电路的放大增益为：
(3-3)

可见变阻器RW可以在一定范围调整整个放大电路的增益，这不仅对传感器的校准有用，也为以后更换传感器时的电路适用性起了很大帮助，降低电路成本，提高了系统硬件可移植性。
4. 系统软件设计
本章主要是介绍火灾报警系统的软件设计，只有稳定高效的软件支撑，才能充分发挥报警器的功效，保障人们生命财产安全。

4.1 火灾报警系统对软件设计的要求

水火无情，火灾有巨大的破坏力，会给人们带来巨大的生命财产损失，为此设计的火灾报警系统不仅需要能够实现火灾监控与报警，还要能在火灾严酷的环境下正常工作，即火灾报警系统不仅要有良好的硬件性能，其软件也需要满足运行环境对稳定性、兼容性和即时性的要求，在恶劣的环境中也可以继续工作。下面分别介绍这几个要求的具体内容。

l 软件运行稳定性：
由于火灾报警系统的工作环境相比其它类型系统更为复杂，往往在火灾中会处于高温、高辐射或由电气火灾引起的电磁干扰下，而这些恶劣的环境因素对系统运行稳定性的破坏十分巨大。因此在设计系统的过程中，除了硬件选型时选择抗稳定性能优异的元件之外，在系统软件设计时也要从程序运行抗干扰性的角度出发。

l 兼容性：
上一点中已经说到，火灾报警系统常工作于极端环境下，因此其硬件尤其是传感器等易损耗部件的更换会经常发生，而当没有同样型号的配件时，通常也只能用同类型器件替换，此时除了涉及到兼容性问题。在设计时，不仅需要考虑到硬件的兼容性（工作电压、电流、信号强度等），在软件方面同样需要顾及到软件系统与替换器件的兼容性（信号格式、工作周期等），以保证系统能正常运行。

l 数据处理即时性：
火灾发生时，能不能及时进行火灾告警将直接影响能否控制火灾规模、减少火灾造成的生命财产损失。因此系统信息处理的即时性也相当重要，除了硬件设计方面尽量降低信号延迟、减少硬件环节意之外，设计一个有效率的数据处理算法显得相当重要。但是数据处理算法的设计又不能一味采用高速处理算法，在同样的硬件环境下，随着处理速度的提高，误警率会呈对数形式提高，所以在软件中数据处理算法要在权衡准确性与速度的前提下做出相对最优的设计。

4.2 火灾报警系统软件流程
本系统的软件分为自检、传感器数据接收、数据分析处理与判断以及驱动显示和报警电路几个主要功能。程序开始运行后，系统首先对各个传感器进行初始化以便开始系统自检，随后系统进入自检阶段，软件将根据各个传感器返回的信息判断传感器功能是都正常，若发现异常及时把错误信息显示出来，同时挂起系统，避免继续运行对系统可能造成的损害，若传感器正常，系统会根据环境温度对照事先写入的环境权重数值表分配变量权值；然后系统开始进入循环检测各个传感器返回数据的监控状态，每一次遍历传感器返回信息后，将数据进行分析，判断是否有异常状况，数据判断方式根据设计的权重算法进行模糊判断，确定为异常时进行对应的消息提示或报警提示。软件总体流程图见图4-1。
本系统的报警方式分为2种：“显示警告消息”与“消息+蜂鸣器报警”。根据火灾从产生到发展各个阶段的特点，作了以下设计：

(1) 火灾初期示警：
由于火灾发生的初期往往会产生烟雾和一氧化碳等气体，而由于没有明火，温度的上升并不明显，根据这些特征，对火灾初期的检测就集中在烟雾与一氧化碳浓度的监控上，当监测到一氧化碳或烟雾浓度异常时，将显示气体浓度异常的警示消息，此时蜂鸣器不工作。

(2) 暗火火灾告警：
火灾从初期开始继续发展，烟雾和一氧化碳浓度会继续升高，温度开始上升，但由于仍然没有明火，仍然不会使温度达到报警阈值，此时系统通过传感器检测到气体和烟雾浓度的继续升高，将启动蜂鸣器进行报警，同时将暗火火灾的消息显示出来。

(3) 明火火灾示警：
当火灾发生至产生明火的状态时火势已经具有一定的规模了，由于明火的出现，温度会很快上升，同时消耗一定的一氧化碳和烟雾，使这两者的测量数值反而会有一定下降，在环境氧气消耗完之前，这个过程会持续。当系统检测到温度的快速上升同时存在烟雾和易燃气体时将显示明火火灾报警消息，并启动蜂鸣器报警。

图4-1 软件系统总体流程图
4.3 软件各功能模块设计
4.3.1 系统自检模块设计
该模块的软件流程图如图4-2所示。系统自检模块的功能是完成系统初期的传感器功能检测，测试传感器是否正常，并得出系统工作环境的数据以选择相应的数据权值。开机通过主函数首先调用系统自检函数system_chk()进行自检，程序首先会有一个约500μs的延时，防止因为系统初启动不稳定造成的读数错误，之后程序会依次启动各个传感器所在的A/D转换器读取信号，由图3-3、图3-5所示的传感器电路可知若温度传感器故障或拔出时，A/D转换器的输入电压将为5V，转换结果将是255，则将此数据作为判断温度传感器是否正常的判断标准，而一氧化碳传感器和烟雾传感器故障或拔出时，A/D转换器的输入电压为0，相应输出值为0，则将此数据作为判断烟雾和一氧化碳传感器是否正常的判断标准。
传感器检测确认无误之后，在屏幕上显示“SYSTEM NORMAL”字样，然后根据读取到的温度信息对照权值分配表进行权值分配，最后进入系统正式运行状态。

图4-2 自检模块软件流程图
4.3.2 各传感器数据采集与预处理模块
各传感器的数据都是通过A/D转换之后送入单片机的，因此在进行数据分析之前需要先启动传感器对应的A/D转换器读取数据。由于A/D转换器的采样与转换速度很快，往往会产生很多重复值，所以设计了一个采样延迟和多次采样平均值的算法：启动A/D转换之后，每一次采样之前会延时1ms，除此之外每次读取的数据并不送入分析过程，而是先暂存在内存中，每读取30个数据之后去掉最高与最低一共10个数据之后取所有剩余数据的平均值，作为一次测量的最终结果。
4.3.3 数据模糊处理与告警模块
本设计为了解决许多火灾报警系统存在的误警及适应性问题，设计了基于权重分配与时间积累的模糊判断算法，通过设置全局变量，当数据超过系统警戒阈值时，根据各数据的权值进行累加运算，当全局变量的累加值增长到一定程度时，依据各个数据的增长比例来判断告警类型或采取相应行为。整个数据处理与分析的流程图如图4-3所示。
本设计对于告警类型的判断标准设计并不是非常详细，判断标准是基于马里兰大学James A. Milke所著论文《Using multiple sensor for discriminating fire detection》中对各种可燃物在燃烧时的温度、烟雾、一氧化碳等数据的变化的记录设计的，并没有通过本地实际的燃烧数据统计来验证，所以可能会存在一定的误差。

图4-3 数据处理判断与报警模块流程图

5. 结论
火灾报警系统对现代建筑起着极其重要的安全保障作用，研制火灾报警系统的目的是改变我国防火报警技术的落后现状，提高我国防火报警产品的水平。本文对火灾报警系统进行了深入的分析，设计了火灾报警系统，该报警系统能接收、显示和传递火灾报警信号。从开始对整个题目分析，到最后的设计完成整个系统的过程中，我对单片机技术和接口技术、传感器原理及应用等有了更深刻的认识。以STC89C52RC单片机核心，结合接口电路理论和编程语言知识设计出了本系统。
系统中采用了温度传感器、烟雾传感器、一氧化碳传感器三种传感器，可以利用传感器之间的互补作用来大大减小整个系统的误差；采用了一种改进的差动放大电路，使得放大倍数可连续性的调整，同时也保证了不同传感器放大倍数不同的要求，降低了系统成本；采用蜂鸣器与液晶显示报警，达到及时告知使用处理现场事故，疏散人群的目的，系统设置了自检功能，能够检测传感器工作状态以及时通知操作人员更换故障传感器。

参考文献

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7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究
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9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统
10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究
11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究
12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发
13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制
14. 基于单片机的自动找平控制系统研究
15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发
16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发
17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现
18. 一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制
19. 基于双单片机冲床数控系统的研究
20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制
21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制
22. 基于单片机的软起动器的研究和设计
23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究
24. 基于单片机的机电产品控制系统开发
25. 基于PIC单片机的智能手机充电器
26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究
27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究
28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制
29. 基于微型光谱仪的单片机系统
30. 单片机系统软件构件开发的技术研究
31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制
32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制
33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用
34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制
35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制
36. 基于单片机的数字磁通门传感器
37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究
38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究
39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制
40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪
41. 基于单片机的电机运动控制系统设计
42. Pico专用单片机核的可测性设计研究
43. 基于MCS-51单片机的热量计
44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站
45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究
46. 基于单片机的轮轨力检测
47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现
48. 基于单片机的电液伺服控制系统
49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制
50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究
51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究
52. 单片机控制的后备式方波UPS
53. 提升高职学生单片机应用能力的探究
54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究
55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究
56. 基于单片机的多通道数据采集系统
57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制
58. 基于单片机的红外测油仪的研究
59. 96系列单片机仿真器研究与设计
60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造
61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现
62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制
63. 基于单片机的气体测漏仪的研究
64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器
65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究
66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计
67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计
68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统
69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统
70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究
71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践
72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现
73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统
74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究
75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统
76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究
77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用
78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究
79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究
80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发
81. 基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究
82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究
83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现
84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究
85. 基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现
86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现
87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统
88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现
89. 单片机监测系统在挤压机上的应用
90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用
91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用
92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用
93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发
94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计
95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计
96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发
97. 锅炉的单片机控制系统
98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计
99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制
100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现
101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计
102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现
103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制
104. 基于ADμC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究
105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计
106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究
107. 单片机实现的寻呼机编码器
108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究
109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究
110. 基于单片机的锅炉智能控制器的设计与研究
111. 超精密机床床身隔振的单片机主动控制
112. PIC单片机在空调中的应用
113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究
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