1、 本科毕业设计 (论文 ) ( 届 ) 论文题目 基于 3G 的火灾报警网络监控器的设计 软件部分 （英文） A 3G based fire alarm network monitor design - Software design 所在学院 电子信息学院 专业班级 电子信息 工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 日 中文摘要 本毕业论文设计的是一种以多种传感器和单片机为核心，通过 3G 网络传输报警信息的火灾报警网络监控器。该系统实用、准确，可以对室内的火灾进行准确及时的报警，可以广泛的应用于家庭、学校、仓库等火灾重点安全场所。 由多个不同种类传感器分别探测火灾信息，探测
2、到火灾信息时， CPU 通过从所有传感器传来的信号判断是否为误判。发生火情则通过报警网络报警。 该报警监控器利用最新的 3G 通讯网络，可以以最快的速度发出火灾报警信息。借助 3G 网络强大 的通讯能力，确保了信息的及时性和稳定性。 3G 网络具有传输距离远、带宽高、速度快、抗干扰能力强、建设费用低等诸多优势。因此3G 无线网络监控系统将是未来灭火救援监控发展的趋势。 关键词 ： 3G；报警；传感器 Abstract The design of the graduation thesis is a variety of sensors and single chip microcomputer
3、 as the core, the 3G network transmission alarm information of the fire alarm network monitor. This system is practical and accurate, and can be the fire for indoor accurate and timely alarm and can be widely used at home, school, warehouse fire key safety. By many different kinds of fire detection
4、sensor respectively information and detecting fire information, CPU through the from all the sensor signals coming to decide whether a miscalculation. The fire occurred through network alarm call the police. This alarm monitor using the latest 3G network, can with the fastest speed and a fire alarm
5、information. With 3G network strong communication ability, to ensure that the timeliness and stability. 3G network has long distance transmission, high speed and bandwidth, anti-jamming ability, construction cost low advantage. So 3G wireless network monitoring system will be the future extinguishin
6、g rescue site monitor development trend. Key Words： 3G； Alarm； Sensor 目 录 1 引 言 .1 1.1 火灾报警器的概况及发展 . 1 1.1.1 课题背景 . 1 1.2 3G 网络介绍 . 2 1.2.1 3G 标准分类 . 2 1.2.2 W-CDMA. 2 1.3 选题的目的及其意义 . 3 1.3.1 课题构成 . 3 1.3.2 课题研究的目的、意义及其市场前景分析 . 3 2 系统设计 .4 2.1 总体设计分析 . 4 2.2 硬件总体设计 . 4 2.3 控制器模块设计 . 5 2.3.1 AT89S51
7、单片机 . 5 2.4 温 度采集模块设计 . 6 2.4.1 DS18B20 介绍 . 7 2.4.2 DS18B20 的使用方法 . 7 2.4.3 温度探测程序流程图 . 8 2.4.4 温度探测程序主要部分： . 8 2.5 气体采集模块设计 . 10 2.5.1 MQ-2 传感器介绍 . 10 2.5.2 气体采集模块 . 11 2.5.3 烟雾探测程序流程图 . 13 2.5.4 烟雾探测程序主要部分 . 13 2.6 报警电路模块 . 14 2.6.1 报警模块介绍 . 14 2.6.2 报警程序流程图 . 15 2.6.3 报警程序主要部分 . 16 2.7 主程序流程 . 1
8、7 3 开发软件及调试 .18 3.1 AT89S51 单片机调试及开发工具 . 18 3.2 调试 . 19 4 总 结 .20 5 致 谢 .21 参考文献 .22 附 录 1 .23 附 录 2 .36 1 引 言 随着经济的发展和科技的进步，现代监测和报警系统正朝着分布式、网络化、智能化的方向发 展。人们不仅要求探测报警系统稳定可靠，功能齐全，而且还要求能够结合 3G网络的优势，实现快速准确的报警。传统的火灾报警系统 通过 GPRS来传输报警信息，由于技术本身的原因，经常会出现报警延迟，报警失败等问题。因此，基于 3G 的火 灾报警网络监控器在新建的小区、学校、工厂中有着很广泛的运用。
9、 1.1 火灾报警器的概况及发展 1.1.1 课题背景 火灾报警系统是各行各业必需的一种安全系统网络，可靠的监测与数据传输是该系统非常重要的环节。 现代化的建筑规模大、标准高、人员密集、设备众多，对防火要求极为严格。随着我国经济建设的 发展，各种高层建筑、大中型商业建筑、厂房不断涌现，对消防报警系统提出了更高更严的要求。为了早期发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全，保卫社会主义现代化建设，在现代化的工业民用建筑、宾馆、图书馆、科研和商业部门，火灾自动报警系统已成为必不可少的设施。工程设计、安装和使用是否正确不仅直接影响到建筑的消防安全而且也直接关系到各种消防设施能否真正发挥作
10、用。因此， 火灾报警系统的 设计显得尤为重要。 火灾自动报警系统 能够在火灾 发生的时候，通过探测火灾所产生的 烟雾、热量和光辐射等物理量 ，通过对应的传感器将 这些物理量转变为电信号，经过单片机的分析处理，再通过各种方法通知消防控制中心。 目前国内厂家多偏重用于大型仓库、商场、高级写字楼、宾馆等场所大型火灾报警系统的研发，他们采用集中区域报警控制方式，其系统复杂、成本较高。而在居民住宅区、机房、办公室等小型防火单位，需要设置一种 简单的 、廉价实用的火灾自动报警装置，因此，研制一种结构简单、价格低廉的火灾 自动报警系统 是非常必要的。 随着科技的进步，单片机技术突飞猛进，火灾报警器的功能越来
11、越多，反应也越来越迅速， 经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也越来 越高 1。 1.2 3G 网络介绍 1.2.1 3G 标准分类 它们分别是 WCDMA（欧洲版）、 CDMA2000（美国版）和 TD-SCDMA（中国版）。 国际电信联盟（ ITU）在 2000 年 5 月确定 WCDMA、 CDMA2000、 TD-SCDMA 三大主流无线接口标准，写入 3G 技术指导性文件 2000 年国际移动通讯计划（简称 IMT 2000）；第一代移动通信系统采用频分多址 (FDMA)的模拟调制方式，这种系统的主要缺点是频谱利用率低，信令干扰话音业务。第二代移动通信系统主要采用时分
12、多址 (TDMA)的数字 调制方式，提高了系统容量，并采用独立信道传送信令，使系统性能大大改善，但 TDMA 的系统容量仍然有限，越区切换性能仍不完善。 CDMA 系统以其频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软容量、软切换等特点显示出巨大的发展潜力。 由于 WCDMA在全球的应用比较广切稳定、速度快，因此本设计采用的是 WCDMA 模式。 1.2.2 W-CDMA 也称为 WCDMA，全称为 Wideband CDMA，也称为 CDMA Direct Spread，意为宽频分码多重存取，这是基于 GSM 网发展出来的 3G技术 规范，是欧洲提出的宽带 CDMA
13、技术 。 该标准提出了 GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演进策略。这套系统 可以架设在现有的 GSM 网络上， 对于系统 提供商而言可以较轻易地过渡。 全世界 对这套新技术的接受度 都 相当高 2。 1.3 选题的目的及其意义 1.3.1 课题构成 基于 3G 的火灾报警网络监控器研制是智能家居系统中的子课题。 此系统总体上分为单片机主控单元、传感器、 3G 信号发射器等。 系统可实现的主要功能为：准确地探测火情，并把火灾警迅速、高效的通过3G 网络发送到消防控制中心。 1.3.2 课题研 究的目的、意义及其市场前景分析 火灾报警网络监控器是火灾报警系统与城市火灾报火灾
14、报警网络监控器是火灾报警系统与城市火灾报城市火灾报警网络监控中心之间的信息转发。城市火灾报警网络监控中心只有通过火灾报警网络监控器才能将整个城市的火灾报警系统连成一个火灾报警监控网络，达到快速掌握城市火警动态的目的。另外 , 消防监督管理部门对区域内的消防管理单位不能够实时地监控和管理。随着现代建筑物的日趋复杂显得越加明显。为了改变这种局面 , 一种新型智能火灾报警监器应运而生。 2 系统设计 2.1 总体设计分析 多种火灾探测传感 器是利用 3G 网络发送火灾报警信息，可实现对室内的火灾监控。它的主控单元采用单片机控制，并遵循了单片机应用系统的设计开发原则。 根据 火灾报警系统 的具体设计要
15、求： (1)必须满足探测系统的应用要求； (2)体积小、易安装； (3)性价比高； (4)具有很好的抗干扰性； (5)可靠性高，易于操作； (6)远程报警功能； 根据各个火灾探测传感器产生的信号的不同，应实现多种信号同时识别与解码。然后根据误报检测电路单位时间内得到信号的次数得出的结果，来判断是否真有火灾发生。然后通过报警电路，把火灾信号送达消防控制中心 5。 2.2 硬件总体设计 本火灾自动报警系统中，以 AT89S51 单片机为主控核心，使用 DS18B20 温度传感器采集温度信息，使用 MQ-2 气体传感器采集气体信息 。 DS18B20 采集的数据为数字信号，可以直接发送至单片机进行处
16、理。 MQ-2气体传感器输出的信号一般比较微弱， 需要经过前置电路对其进行放大、滤波、电平调整，满足单片机对输入信号的要求。 MQ-2 半导体烟雾传感器属于电阻型，因此只需串联一个参考电阻，再经过一个放大电路即可发送给 ADC0804 采集，信号经过 A/D 转换模块后传送进入单片机进行处理 6。 单片机内部程序中预先设定报警临界值，包括温度过高报警和气体浓度过高报警。单片机正常工作后，判断所接收到的数据是否达到报警临界值，如果到达报警值，则 单片机 3G 信号发射器进行报警。如果没有达到报警值单片机继续接收并处理新数据。 图 1 硬件框图 2.3 控制器模块设计 在火灾报警网络监控器的设计中
17、，单片机是其核心部件。 单片机一方面要接收来自传各种感器送来的信号，另一方面要对不同信号分别进行处理，控制后续电路的相应工作。 如今市面上比较普遍的单片机主要是 89S51 系列。 89S51 单片机应用普遍，工具多，易上手，片源广，价格低，编程灵活，控制简单，很适合我们所要制作的火灾报警网络监控器。 2.3.1 AT89S51 单片机 AT89S51 单片机是低功耗的、具有 4KB 在线课编程 Flash 存储器的单片机。它与通用 80C51 系列单片机的指令系统和引脚兼容 。 片内的 Flash 可允许在线重新编程，也可使用非易失性存储器编程。他将通用 CPU 和在线可编程 Flash 集成在一个芯片上，形成了功能强大、使用灵活和具有较高性能性价比的微控制器。
