基于单片机的智能火灾报警专业系统设计要点.doc

摘 要
科学技术飞速发展和进步给大家生活带来了前所未有便利，如电力技术迅猛发展和应用等，使大家衣食住行条件得到了极大改善。然而其负面作用也随之凸显出来，如多种电子产品，易燃装饰材料等我们身边常常接触到部分一般生活用具，为火灾发生埋下了巨大隐患，大家在享受科技带来便利之外无时不在受到潜在火灾威胁。所谓水火无情，为了避免火灾和降低火灾造成损失，让大家生活愈加安宁，残酷现实和触目惊心教训要求我们必需设计和完善火灾自动报警系统，提升火灾预警和早期处理水平，将火灾消亡在萌芽状态，最大程度地降低社会财富损失。基于此，本文从生活中实际情况着手，设计了一个适适用于多个公共场所基于单片机火灾智能报警系统。该火灾报警系统是以AT89C51单片机作为控制中心，接收、处理火灾探测器输出烟雾浓度信号、温度信号，并进行声光报警。它经过不停向现场发射巡检信号来监视现场温度、烟雾浓度等，并不停反馈给报警控制器，控制器将接到信号和内存正常整定值比较、判定确定是否有火灾发生。
关键词：AT89C51单片机；智能报警；传感器；

目 录
第一章 绪论 1
第二章 火灾报警系统及其整体方案设计 2
2.1 火灾发生时特点 2
2.2火灾报警系统功效及其类型 2
2.3 本系统总体方案设计 4
2.3.1 本设计研究范围 4
2.3.2 系统硬件总体结构 4
2.3.3 系统软件总体结构 5
第三章 系统硬件选择和设计 7
3.1 关键芯片选择 7
3.1.1 单片机选择 7
3.1.2 模数转换芯片选择 8
3.2 传感器选择 11
3.2.1火灾探测器分类 11
3.2.2 温度探测器选定 11
3.2.3 烟雾传感器选择 13
3.3 各电路模块设计 16
3.3.1单片机外围接口电路 16
3.3.2 A/D转换电路 17
3.3.3 烟雾信号调理电路 19
3.3.4 光报警电路 20
3.3.5 声报警电路 20
3.3.6 报警器故障自诊疗 21
第四章 火灾报警系统软件设计 22
4.1 火灾报警系统程序设计 24
4.1.1主程序步骤图 22
4.1.2 主程序初始化步骤图 22
4.1.3数据采集子程序 23
4.1.4 火灾判定和报警程序 24
4.1.5 滤波子程序 25
第五章 功效仿真验证分析 27
5.1相关仿真和编程软件 27
5.2 Protues仿真原理图 27
第六张 总结 28
致 谢 29
参考文件 30
附 录 31

第一章 绪论

在多种灾难中，火灾是公共安全和社会发展面临最常见和最广泛威胁之一。 它威胁到大家健康，生命和财产安全，一旦发生火灾，就能够使成千上万财产立即成为灰烬，损失是大约5倍地震，第二是干旱和洪水。
残酷现实让大家逐步认识到监控预警和消防工作关键性。火灾监测预防工作已变得日益紧迫，寻求一个立即有效预防火灾产生方法已经变成大家迫切需要处理问题。良好监控系统和立即报警机制能够大大降低人员伤亡，为社会降低无须要损失。智能火灾自动报警系统就是为了满足这一需求而研制出，而且其本身技术水平也在伴随大家需求不停地提升，在功效、结构、形式等方面不停地完善。基于社会和经济方面需求，本课题意在开发一个能够对监测点实时监控、报警智能火灾报警系统。

第二章 火灾报警系统及其整体方案设计
2.1 火灾发生时特点
火灾是一个失去人为控制由燃烧造成灾难，产生火灾基础要素是可燃物、助燃物和点火源。它们燃烧基础过程是当从外部获取一定能量时，液体或固体先蒸发成蒸汽或分解出可燃气体(如CO、H2等)分子团、灰烬和未燃烧物质颗粒悬浮在空气中，称之为气溶胶。在产生气溶胶同时，产生分子较大液体或固体微粒，称为烟雾。着火后，燃烧产生热量使液体或固体表面继续放出可燃气体，并形成扩散燃烧。同时，发出含有红、紫外线火焰，散发出大量热量，形成火灾。
起火过程曲线图2-1所表示。

图2-1 起火过程曲线
2.2 火灾报警系统功效及其类型
火灾报警系统通常由火灾探测器、区域报警器和集中报警器组成。火灾探测器经过对火灾发出物理、化学现象——气（燃烧气体）、烟（烟雾粒子）、热（温度）、光（火焰）探测，将探测到火情信号转化成火警电信号传输给火灾报警控制器。区域报警器将接收到火警信号后经分析处剪发出声光报警信号，警示消防控制中心值班人员，并在屏幕上显示出火灾房间号。集中报警是将接收到信号以声光形式表现出来，其屏幕上也显示出着火楼层和房间号，利用本机专用电话还可快速发出指示和向消防队报警。另外，也能够控制相关灭火系统或将火灾信号传输给消防控制室。整体电路框图图2-2所表示及其类型。
传感器
放大电路
A/D转换

微型计算机
状态指示灯
声音报警
浓度温度显示
按键
串口通信
图2-2 智能火灾报警系统框图
火灾报警系统，通常由火灾探测器、联动单元和控制器三部分组成。由火灾探测器首先探测到火灾萌芽以后经过联动单元传输至控制器分析其形势从而实现是否报警。火灾报警系统除了含有预防报警之外，还有遥控检测功效，它能够依据总台监测预防
要求而有所对其功效模块进行远程调整。
2.3 本系统总体方案设计
2.3.1 本设计研究范围
本文关键研究是通常场所下火灾预警和应对，这类火灾发生比较缓慢，发生之前伴随有温度非正常改变，火苗出现之前烟雾等有害气体产生。方案包含到现场温度检测，烟雾浓度检测，不一样险情不一样灯光显示等。该火灾报警系统是以AT89C51单片机作为控制中心，接收、处理火灾探测器输出烟雾浓度信号、温度信号，并进行声光报警。当现场烟雾或温度发生异常，或发生火灾时，报警系统会产生对应报警信号。本文设计用于小型防火单位单片机火灾报警系统含有以下特点:
（1）能对室内烟雾（CO2，CO）及温度突变进行报警,含有声、光双重报警功效。
（2）系统故障报警功效。当系统出现硬件故障时，能发出故障报警信号。
（3）异常报警功效。当环境出现异常(如烟雾浓度过大或是温度较高)时，能发出异常报警信号，引发大家注意，尽可能避免火灾发生。
（4）火灾报警功效。一旦真出现火灾(烟雾和温度同时出现异常)时，能立即发出声光警报。据类似本系统报警器现场模拟试验表明,本系统安全可靠,误报率低。且因为其体积小、操作维护方便、成本低廉等,含有宽广应用前景。
2.3.2 系统硬件总体结构
（1）硬件系统组成
一个完整火灾报警系统，必需包含以下多个部分：系统控制模块，火灾探测模块，数据转换模块和报警模块。本设计一单片机作为控制系统关键，以传感器作为其测温装置，来实现火灾报警系统设计。该设计能够对室内外温度和烟雾实时采集可检测，当所测温度或烟雾浓度高于临界温度时自动报警。温度信号或烟雾浓度信号采集电路将温度信号或烟雾浓度信号以数字信号形式送入单片机。单片机对该数字信号进行滤波处理，并对处理后数据进行分析，是否大于或等于某个预设值，即报警临界温度或烟雾浓度。假如大于则开启报警电路发出报警声音和显示非正常状态，反之则为正常状态。
（2）硬件系统控制方案设计
报警系统关键由数据采集模块、单片机控制模块、声光报警模块组成。图2-3为火灾报警系统结构框图。

图2-3 火灾报警系统总体结构框图
2.3.3 系统软件总体结构
为了便于系统维护和功效扩充，采取了模块化程序设计方法，系统各个模块具体功效全部是经过子程序调用实现。本系统关键包含数据采集子程序、火灾判定和报警子程序等，系统程序步骤图图2-4所表示。

图2-4 程序步骤图
第三章 系统硬件选择和设计
3.1 关键芯片选择
3.1.1 单片机选择
（1）单片机比较
单片机是报警系统关键部件，首先它要接收来自传感器烟雾浓度和温度模拟信号数字信号和故障检测信号，其次要对两种信号分别进行处理，控制后续电路对应工作；同时，查询是否有键按下命令。在单片机实现功效中，将模数转换后信号做数字滤波，再进行线性化处理，这一过程软件实现，需要单片机有较快运算速度，使仪表监测人员能够观察到实时烟雾浓度，并进行对应处理。AT89C51单片机应用普遍，工具多，易上手，片源广，价格低，且适合民用、商用，用途更广泛。综合以上见解，本论文选定AC89C51作为本系统关键。
（2）相关AT89C51
本设计控制芯片使用是ATMEL企业生产AT89C51，AT89C51是一个带4K字节闪烁可编程可擦除只读存放器（FPEROM）和128字节随机存取数据存放器（RAM）低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C51引脚图图3-1所表示。芯片能够根据常规方法进行编程，也能够在线编程，其将通用微处理器和Flash存放器结合在一起，尤其是可反复擦写Flash存放器可有效地降低开发成本。

图3-1 AT89C51引脚图
3.1.2 模数转换芯片选择
模数转换(ADC)亦称模拟一数字转换，和数/模(D/A)转换相反，是将连续模拟量（如象元灰阶、电压、电流等）经过取样转换成离散数字量。比如，对图象扫描后，形成象元列阵，把每个象元亮度（灰阶）转换成对应数字表示，即经模/数转换后，组成数字图象。通常有电子式模/数转换和机电式模/数转换二种。在遥感中常见于图象传输，存贮和将图象形式转换成数字形式处理。
A/D转换器种类很多，就位数来分，有8位、10位、12位、16位等。位数越高，其分辨率也越高，但价格也越贵。而就其结构而言，有单一A/D转换器，有内含多路开关A/D转换器。美国Analog Device企业生产8位逐次迫近式模数转换器ADC0809转换速率高，自带三态输出缓冲电路，可直接和多种经典8位或16位微处理器相连而无需附加逻辑接口电路，且能和CMOS及TTL兼容。是现在中国应用最为广泛，价格适中A/D转换器。综合以上多种条件和原因，也依据本设计需要，我选择A/D转换器是ADC0809。
3.2 传感器选择
3.2.1火灾探测器分类
火灾探测器是火灾报警系统现场探测部件，它好坏直接关系到整个系统是否正常运行，它是整个系统最为关键部件，是识别火灾是否发生专门仪器。在发生火灾时，探测器经过把火灾发生时产生多种非电量参数（如烟、气体浓度等）转化成电量参数从而得到统一测量参数，然后再传送给控制器。其特点是实时性，正确性。其能够实时跟随多种非电量参数改变而改变。火灾探测器依据火灾发生时所产生物理现象能够分为：感温型、感烟型、图光型、感声型、气敏型五大类。
本文仅探讨现场温度和烟雾这两项和火灾发生相关指标检测，其它和火灾相关原因本文未予探讨。
3.2.2 温度探测器选定
（1）本设计温度探测器选择条件
依据监测温度参数不一样，通常见于工业和民用建筑中温度探测器有定温式、差温式、差定温式等多个。
①. 定温式探测器。定温式探测器是在要求时间内，火灾引发温度上升超出某个定值时开启报警火灾探测器。它有线型和点型两种结构。
②. 差温式探测器。差温式探测器是在要求时间内，火灾引发温度上升速率超出某个要求值时开启报警火灾探测器。它也有线型和点型两种结构。
③. 差定温式探测器。差定温式探测器结合了定温和差温两种作用原理并将两种探测器结构组合在一起。差定温式探测器通常多是膜盒式或热敏半导体电阻式等点型组合式探测器。在温度传感器选型过程中考虑原因：
ａ被测对象温度是否需统计、报警和自动控制，是否需要远距离测量和传送。
ｂ测温范围大小和精度要求。
ｃ测温元件大小是否合适。
ｄ在被测对象温度随时间改变场所，测温元件滞后能否适应测温要求。
综合以上多个原因，经对比，本文温度探测器使用DS18B20数字温度传感器，其引脚和实物样式图3-4所表示。
（２）相关DS18B20
DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多个场所，如管道式，螺纹式，磁铁吸附式，不锈钢 封装式，型号多个多样，有LTM8877，LTM8874等。
①. DS18B20关键特征：
ａ适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方法下可由数 据线

图3-2 DS18B20数字温度传感器引脚图
供电。
ｂ2独特单线接口方法，DS18B20在和微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器和DS18B20双向通讯。
ｃDS18B20支持多点组网功效，多个DS18B20能够并联在唯一三线上，实现组网多点测温。
ｄDS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部 传感元件及转换电路集成在形如一只三极管集成电路内。
ｅ温范围－55℃～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃。
ｆ可编程分辨率为9～12位，对应可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。
ｇ在9位分辨率时最多在 93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度愈加快。
②. S18B20外形和内部结构。
DS18B20内部结构关键由四部分组成：64位光刻ROM 、温度传感器、非挥发温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
③. DS18B20引脚定义：
ａDQ为数字信号输入/输出端；
ｂGND为电源地；
ｃVDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方法时接地）。
3.2.3 烟雾传感器选择
（１）烟雾传感器比较分析
①. 离子式烟雾传感器
该烟雾报警器内部采取离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一个技术优异，工作稳定可靠传感器，被广泛利用到各消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类火灾报警器。
②. 光电式烟雾传感器
光电烟雾报警器内有一个光学迷宫，安装有红外对管，无烟时红外接收管收不到红外发射管发出红外光，当烟尘进入光学迷宫时，经过折射、反射，接收管接收到红外光，智能报警电路判定是否超出阈值，假如超出发出警报。
③. 气敏式烟雾传感器
气敏传感器是一个检测特定气体传感器。它关键包含半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用最多是半导体气敏传感器。它应用关键有：一氧化碳气体检测、瓦斯气体检测、煤气检测、氟利昂（R11、R12）检测、呼气中乙醇检测、人体口腔口臭检测等等。
它将气体种类及其和浓度相关信息转换成电信号，依据这些电信号强弱就能够取得和待测气体在环境中存在情况相关信息，从而能够进行检测、监控、报警；还能够经过接口电路和计算机组成自动检测、控制和报警系统。
经过比较分析，本设计感烟探测器采取是日本NEMOTO企业生产NIS-09C离子型感烟探测器，内部有微量放射性物质媚(Am)241，探测器被金属电极覆盖，放射能不会泄露。它对白色、灰白和黑色烟雾全部有良好响应，符合美国UL217标准，欧洲EN-54-7标准及GB4715-93国家标准。NIS-09C是含有低功耗、普适性传感器，适适用于高灵敏度烟雾探测器、火灾报警系统。
（2）烟雾检测器工作原理
首先，传感器送来烟雾浓度对应微小电压信号经过放大，转化成大电压信号送入AT89C51单片机；后，在AT89C51单片机内A/D转换、浓度比较，对数据进行线性化处理，将数字化电压信号转化成为对应十进制浓度值；最终，将实际可燃性气体浓度送入液晶，并判定浓度值是否超出报警限，另外因为烟雾传感器需要在加热状态下工作，温度越高，反应越快，响应时间和恢复时间就越快。为提升响应时间，确保传感器正确地、稳定地工作，报警器需要向烟雾传感器连续输出一个5V电压。为了确保其可靠性，在输出5V电压同时，进行故障监测。当传感器加热丝或电缆线和传感器断线和接触不良时，进行故障报警，发出声光报警信号。当然多个状态报警信号是各不相同。
3.3 各电路模块设计
3.3.1单片机外围接口电路
（1）晶振电路
晶振电路为单片机80C51工作提供时钟信号，芯片中有一个用于组成内部振荡器高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器输入端和输出端。这个放大器和作为反馈元件片外石英晶体或陶瓷谐振荡器一起组成自激振荡器。电路中外接石英晶体及电容C2、C3接在放大器反馈回路中组成并联振荡电路，系统晶振电路图3-3所表示。因为外接电容C2、C3容量大小会轻微影响振荡频率高低、振荡器工作稳定性、起振难易程度及温度稳定性，假如使用石英晶体，电容容量大小范围为；假如使用陶瓷谐振，则电容容量大小为。本设计中使用石英晶体，电容容值设定为30pF。
（2）复位电路
复位电路基础功效是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分合过程中引发抖动而影响复位。单片机在开启时全部需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定初始状态，并从初态开始工作。80C51复位信号是从REST引脚输入到芯片内施密特触发器中。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，假如REST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就能够响应并将系统复位。单片机系统复位方法有：手动按钮复位和上电复位，本设计采取是手动按钮复位。
AT89C51晶振电路和复位电路图3-3，图3-4所表示。

图3-3 AT89C51单片机晶振电路

图3-4 AT89C51单片机复位电路、
3.3.2 A/D转换电路
经气敏传感器所检测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。
电路采取了常见8位8通道数模转换常见芯片ADC0809，烟雾、温度传感器输出端分别接到ADC0809IN0和IN1。 ADC0809通道选择地址由AT89S52P0.0～P0.2经地址锁存器74LS373输出提供。当P2.7=0时，和写信号WR共同选通ADC0809。其中ALE信号和ST信号连在一起，在WR信号前沿写入地址信号，在其后沿开启转换。图中ADC0809转换结束状态信号EOC接到AT89S52INT1引脚，当A/D转换完成后，EOC变为高电平，表示转换结束，产生中止。在中止服务程序中，将转换好数据送到指定存放单元。因为ADC0809片内无时钟，故利用8051提供地址锁存使能信号ALE经D触发器四分频后取得时钟。因为ALE信号频率是单片机时钟频率1/6，假如时钟频率为12MHZ，则ALE信号频率为2MHZ，经四分频后为500KHZ，和ADC0809经典值吻合。电路图图3-5所表示。当AT89C51ALE端口不访问外部存放器时，AT89C51ALE端以时钟振荡频率1/6输出固定正脉冲信号，故晶振设定12MKz，再经过二分频电路，单片机即可向ADC0809输出500KHz时钟信号。二分频电路由D触发器实现，R、S端接地，D接Q非，Q端作为输出端，CLK接AT89C51ALED端。D触发器特征方程为

因为当CP=1时，D触发器有效；CP=0时，触发器保持原来状态。故D触发器能实现对ALE端口信号二分频。因为本火灾报警系统只采集温度、烟雾信号，经过调理温度、烟雾信号分别进入ADC0809IN-0和IN-1端口，其它输入引脚接地，8个

图3-5 AD转换电路
数字量输出引脚接AT89C51P0口。单片机P0口接收ADC0809传输来8位数字量，向A/D输出8位地址经地址锁存器74LS373锁存，选择低3位地址作为A/D通道选通地址。
本设计使用74LS373作为地址锁存器，当三态许可控制端OE为低电平时，输出端O0~O7为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线。
3.3.3 烟雾信号调理电路
滤波电路能使有用频率信号经过，同时抑制无用频率成份，滤除或衰减无用频率信号到足够小。一阶滤波电途经渡带较宽，幅频特征最大衰减频率仅为-20dB/十倍频。为使滤波器滤波特征靠近理想特征，即在通频带内特征曲线更平缓在同频带外特征曲线衰减更陡峭，只有增加网络级数，系统使用二阶滤波器电路。因为在火灾发生早期，温度烟雾信号是一个缓变信号[25]，故系统使用二阶有源低通滤波器电路（Low Pass Filter，LPF）。将串联两节RC低通网络直接和反向电压跟随器电路相连，可组成烟雾、温度

图3-6 烟雾信号调理电路
调理电路中简单二阶低通滤波器电路。二阶低通滤波电路中，。
3.3.4 光报警电路
这类报警依据单片机所给电压，确定LED灯中电流流向，以驱动灯发光。连接电路图3-7所表示：图中当单片机为低电平时，小灯是亮；高电平时，小灯灭。

图3-7 光报警电路
3.3.5 声报警电路
其电路图图3-8所表示

图3-8 声报警电路
3.3.6 报警器故障自诊疗
判定传感器电源连接情况。在传感器地端串联一个电阻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电压，单片机能够经过P2.1口检测到：假如假如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0V。
第四章 火灾报警系统软件设计
4.1 火灾报警系统程序设计
4.1.1主程序步骤图
火灾报警系统控制器上采取80C51作为主控芯片，其关键功效包含：控制IO端口、逻辑判定处理、驱动外部电路、语音报警和A/D采样等，该部分是火灾报警系统智能化集中表现。
为了便于系统维护，在火灾报警系统软件设计中采取了模块化程序设计方法，系统各个模块具体功效全部是经过子程序调用实现。既使得程序结构清楚，又便于以后深入扩展其功效。本系统关键包含主程序、温度烟雾数据采集子程序、火灾判定和报警子程序等。系统程序步骤图图4-1所表示。

图4-1 程序步骤图
4.1.2 主程序初始化步骤图
主程序初始化步骤图图4-2所表示。这部分实现功效包含多种I/O输入输出状态设定、寄存器初始化、中止使能等。首先设定定时器工作方法，然后开系统中止，方便响应中止定时，立即对气体浓度和温度进行采样。然后关闭蜂鸣器，开启绿灯，设置报警限初值。
开始
定时器初始化
开中止
关闭蜂鸣器，打开绿灯
设定初值
Y
N
是否保持报警初值
返回

图4-2 主程序初始化步骤图
4.1.3数据采集子程序
数据采集是火灾报警系统中关键步骤。为了降低误报率，系统设计时对温度烟雾采取了两次采集、两次判定方法。每次采集温度烟雾数据后，将数据存入单片机寄存器，然后在火灾判定程序中，将采集数据和设定阈值进行比较，判定现场是否发生火灾。
系统温度烟雾信号采集程序步骤图图4-3所表示。
在火灾自动报警系统程序设计中使用了延时程序，延时10ms程序以下：
void delay_10ms (uint i)
{
while (i--)
{
uchar i ， j ， k ；
for (i=5 ；i>0 ；i-- )
for (j=4 ；j>0 ；j-- )
for (k=248 ；k>0 ；k-- ) ；
}
}
4.1.4 火灾判定和报警程序
（1）火灾报警数据处理方法
固定门限检测法是使用最早，且应用最广泛火灾探测方法，优点是计算量小且易
于实现，其原理是依据火灾探测器信号幅值作为火灾报警依据，并和固定阈值进行比较：当信号幅值超出报警阈值时，则发出报警，不然解除报警。
火灾报警系统中使用是温度传感器DS18B20和烟雾传感器NIS-09，烟雾传感器输出电压v和烟雾浓度p关系为：v=-0.3p+5.6。在本设计中报警温度设为57℃，烟雾报警浓度设为3.2％FS（参考市面销售火灾报警器温度烟雾报警临界值）。经过换算可得出温度烟雾传感器输出火灾报警临界电压值为：

（2）火灾判定和报警
系统对温度和烟雾进行了两次数据采集和判定，每次信号采集后依据得到数据和设定阈值比较，当温度≥57℃，温度异常，置寄存器变量a为1，不然为0；当烟雾浓度≥3.2％，烟雾浓度异常，置寄存器变量b为1，不然为0。综合两次温度烟雾信号采集，依据温度和烟雾寄存器变量a和b状态，判定现场情况：2个寄存器变量

图4-3 数据采集步骤图
变量均为0，表示情况正常；2个中仅有1个为1，表示情况异常；2个均为1，表示有火灾发生。系统对现场进行报警判定后，间隔20s后（经过系统延时程序实现），再一次采集现场温度烟雾信号进行判定，即每一次语音报警连续20s，直到系统做出下一次判定结果。
当系统状态为00时，表示正常，80C51P2.2口变成低电平，绿灯亮。
当系统状态为01或10时，表示异常，P2.3口变为低电平，P2.1口变为低电平，黄灯亮，蜂鸣器报警。
当系统状态为11时，表示发生火灾，P24口变为低电平，P2.1口变为低电平，红灯亮，蜂鸣器报警。
假如两次采集同一个信号寄存器变量不相同，说明系统出现故障，P24口变为低电平，P10口变为高电平，红灯亮，蜂鸣器报警。
4.1.5 滤波子程序
在对气体浓度采样时，可能会碰到尖脉冲干扰现象。干扰通常只影响部分采样点数据，此数据和其它采样点数据相差比较大。假如采取通常平均值法，则干扰将“平均”到计算结果上去，故平均值法不易消除因为脉冲干扰而引发烟雾浓度采样值偏差。为此，可采取去极值平均滤波法，先对N个采样数据进行比较，去掉其中最大值和最小值，然后计算余下N–2个数据算术平均值。这种方法既可滤去脉冲干扰又可滤去小随机干扰。确保报警器检测烟雾浓度正确性，减小误报、错报可能。滤波子程序步骤图图4-3所表示。

图4-3 滤波子程序步骤图
第五章 功效仿真验证分析
5.1相关仿真和编程软件
此次设计首先用KeilC51进行编程开发，然后经过Protues软件进行仿真调试，最终依据调试得出应有结果。
（1）Keil C51开发系统
Keil C51相关介绍见第四章，本章不再赘述。
（2）Protues软件概述
Protues软件是英国Labcenter electronics企业出版EDA工具软件。它不仅含有其它EDA工具软件仿真功效，还能仿真单片机及外围器件。
5.2 Protues仿真原理图
当设定房间发生火情时，也就是房间一温度和烟雾水平超出传感器预设值。Protues仿真原理图以下图5-1所表示。

图5-1 仿真原理图
第六章 总结

本文设计了一个基于单片机AT89C51火灾自动报警系统，系统安全可靠，误报率低，操作方便，成本较低。本设计抛弃了传统使用单一传感器探测报警，采取了温度传感器DS18B20和烟雾传感器NIS-90C相结合多传感器探测方法，使系统灵敏度高、响应时间短，在火灾发生早期就能正确报警。系统使用了8位A/D转换芯片ADC0809，以通用芯片AT89C51作为系统控制器。系统在采集温度烟雾信号时，采取数次采集，数次判定方法，降低了误报率。在系统软件设计方面，采取了模块化程序设计方法，系统各个模块具体功效全部是经过子程序调用实现。既使得程序结构清楚，又便于以后深入扩展其功效，也便于系统维护。

致 谢

感谢我导师XX教授，她们严谨细致、一丝不苟作风一直是我工作、学习中楷模；她们循循善诱教导和不拘一格思绪给我无尽启迪。
感谢我室友们，从遥远家来到这个陌生城市里，是你们和我共同维系着相互之间弟兄般感情，维系着寝室那份家融洽。只是以后大家就难得再聚在一起吃每十二个月元旦那顿饭了吧，没关系，各奔前途，大家珍重。我们在一起日子，我会记一辈子。
在论文立即完成之际，我心情无法平静，从开始进入课题到论文顺利完成，有多少可敬师长、同学、好友给了我无言帮助，在这里请接收我真挚谢意！
参考文件
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附录1 系统原理图