摘 要
火灾已成为我国常发性和破坏性以及影响力最强的灾害之一。随着经济和城市建设的快速发展，城市高层、地下建筑以及大型综合性建筑日益增多，火灾隐患也大大增加，火灾的数量及其造成的损失呈逐年上升趋势。因此，火灾报警系统对现代建筑起着极其重要的安全保障作用。
根据中华人民共和国国家标准GB4717-93对火灾报警控制器的要求，完成设计。系统分成探头，探测器，控制器三部分，分别完成信号检测，信号传输，信号处理三部分功能，并同时实现了火灾报警信息的存储、时间的显示、键盘的扫描、系统的安全维护等功能。探头由一片AT89C2051控制；探测器由两片AT89C2051控制；控制器由一片C8051F020控制。设计了三种不同规格的探头以满足不同场地对报警灵敏度的要求；设计了两种不同模式，使系统更人性化；采用无线通信方式，并从节能的角度出发，兼顾性能的可靠性，提出了一种合理的无线火灾报警信息模式。
关键词 火灾报警系统 火灾探测器 C8051F020 无线通讯
Fire Alarm control System with the
fire protection linkage
Abstract
In our country, as a disaster, the fire has many characteristics, such as: mediocrity, breakage and influence. In recent years, the economy and the construction develop quickly ,modern building, Underground architecture and large-scale construction are increasing ,the occasion of fire is also increasing ,The quantity of fire and the losing it leads raise gradually. For that reason, the fire alarm system has important functions of safety guarantee to the modern buildings.
The system was designed according to national standard GB4717-93 of the People’s Republic of China for the requirements of the fire alarm controller. This System is divided into three parts: probe, detector and controller, which can complete the functions of signal detection, signal transmission and signal processing respectively. Besides, it can realize the functions of storing the information of the fire alarm, displaying time, scanning keyboards, the safe maintenance of system and so on. The probe is controlled by one piece of AT89C2051; The irradiation detector is controlled by two pieces of AT89C2051; The controller is controlled by one piece of C8051F020. Three kinds of probe are designed in different specification to satisfy the request for the warning sensitivity of different location ; Two different kinds of patterns which can make the system user-friendlier are designed. The design selects the wireless communication method, gives a kind of reasonable signal-transmission mode of wireless fire alarm ,which not only saves energy but also ensures reliability.
Key Words fire alarm system fire detector C8051F020 wireless communication
系统功能要求
火灾报警控制器总体设计根据国家标准《GB4717-93火灾报警控制器通用技术条件》进行[8]，其功能主要有：
1) 有备用电源、实现主、备电自动切换，保证电源不间断。
2) 故障时，则必须有故障报警，并伴有声光显示。当发生火灾时，记录第一个探头的时间、部位并进行锁存等。当发生火灾时，首先报出预警信号，延时30秒，在这30秒内管理人员可以根据此时指示的探测器位置进一步确认，若属于误报可以按复位退出。由于标准要求不间断电源，当主电故障转换使用备用电时，必须有明确指示灯，同时为节省电能在正常监视无异常信息状态下，处于休眠方式，当故障或火警时，立即唤醒，进行显示处理。
探测器总线上应含有下列信息：
1) 地址信息：地址数量可由编码器决定一般一个总线回路上不应超过256个探测器，这是由于各个国家对探测器巡检时间做出的明确限制，若探测器数量过多，导致巡检时间过长，影响控制器对火灾、故障的反应时间，如我国规定了火灾报警控制器应在10秒钟内对火灾信号做出反应。联动信号应在3秒内进行联动。
2) 火灾现象数据：在整个系统中，火灾现象数据可以连续变化，多级变化信号的形式传输。
3) 制信号以及探测器的反馈信号：用来确认火警信息，驱动门等以及启动测试程序等。
火灾报警系统对现代建筑起着极其重要的安全保障作用，随着现代社会对火灾安防系统要求的不断提高，火灾报警系统已经独立成为一个研究领域，国内外也有许多专门从事此部研究、生产的科研机构和公司。本文对火灾报警系统进行了深入的分析，设计了探头、探测器、控制器、无线通讯等模块，具体设计如下：
(1) 火警探头：能够完成对传感器信息的融合，计算出火警预警等信号并通过无线通讯发送给探测器；设有手动报警按钮，提高报警可靠性；电池供电，使用输出可调稳压器保证MCU供电，并设置电池监测电路以保障供电的可靠性。设有三种不同规格的探头，可以满足不同场所对报警精度的要求。
(2) 探测器：是整个系统的信息传输枢纽，能够完成对探头的巡检，收集各种报警信息，并发送给上位机、值班人员和控制器；具有模式选择功能，可以选择白天、夜间两种模式，以满足无人参与状态下系统工作的完整性；具有声光报警功能；供电方式与探头相同。
(3) 控制器：这是对于各种报警信号做出处理并控制相应操作的部分；主要分成显示、键盘、时钟存储、消防驱动几个功能模块；其中键盘可以完成探头数的输入、消音、手动消防、打印控制等功能；LCD显示模块完成各种信息显示功能；时钟存储模块实现的是为控制器提供实时时钟，并对报警时间进行存储的功能。
(4) 通信部分：设计了两种无线通信模块，无线通信模块一使用的是nRF41单片收发机，完成的是探头与探测器、探测器与控制器之间信号的传递，通讯信号中包含各种报警信号和探头地址，控制器可以通过地址判断火警位置，自行设置了通信协议以提高传输可靠性；无线通信模块二使用的是手机代替GSM模块通信方式，完成的是探测器与值班人员和上位主机之间的通信，用以提高确报率，并方便配合上位机进行联网报警。
目 录 22000字
1 绪论 …………………………………………………………………………………… 1
1.1 课题背景 ……………………………………………………………………… 1
1.2 国内外报警系统的现状以及发展情况 ……………………………………… 1
1.3 火灾报警系统的组成和种类 …………………………………………………… 3
2 总体设计方案……………………………………………………………………… 6
2.1 系统设计背景……………………………………………………………………… 6
2.2 系统实现方案……………………………………………………………………… 7
3 系统硬件设计…………………………………………………………………… 10
3.1 探头硬件设计…………………………………………………………………… 10
3.2 无线通讯模块1的硬件设计…………………………………………………… 13
3.3 无线通讯模块2的硬件设计…………………………………………………… 14
3.4 时钟与存储模块硬件设计……………………………………………………… 15
3.5 探测器硬件设计………………………………………………………………… 16
3.6 控制器硬件设计………………………………………………………………… 17
4 系统的软件设计…………………………………………………………………… 25
4.1 软件设计要求与完成方法……………………………………………………… 25
4.2 探头部分软件设计……………………………………………………………… 25
4.3 探测器部分软件设计…………………………………………………………… 31
4.4 控制器部分软件设计…………………………………………………………… 36
结论 ………………………………………………………………………………… 39
致谢 ………………………………………………………………………………… 40
参考文献……………………………………………………………………………… 41
附录A 程序清单 ……………………………………………………………………… 42
附录B 探头探测器硬件图 …………………………………………………………… 75
附录C 控制器硬件图 ………………………………………………………………… 76
参 考 文 献
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