基于單片機(jī)的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)[知識(shí)材料]

1、基于單片機(jī)的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展與進(jìn)步，人們的生活水平也在不斷的提高，科技給人們帶來了越來越多的便利，例如電力科技的迅速發(fā)展和應(yīng)用，各種合成材料也不斷的產(chǎn)生，新型能源也不斷的被發(fā)現(xiàn)，電氣自動(dòng)化的程度不斷的提高等等，這都極大的改善了人們衣食住行等生活的基本必需品的條件。但是其負(fù)面的影響也伴隨著顯現(xiàn)出來，例如石油液化氣，多種電子產(chǎn)品，易燃易爆的裝飾物品等我們周圍經(jīng)常能接觸到的很多常見的生活用品，這必然埋下了巨大的隱患，造成了以后火災(zāi)的發(fā)生，因此人們雖然在無時(shí)無刻的享受科學(xué)技術(shù)所帶來的方便與好處，但也無時(shí)無刻不在受到那些潛藏的火災(zāi)的暴發(fā)的威脅。正如人們所說的一樣，水火無情，

2、所以為了避免火災(zāi)的發(fā)生以及最大限度的減少火災(zāi)所造成的損失，給人們帶來更加安寧的生活，通過殘酷的現(xiàn)實(shí)和那些令人震驚的教訓(xùn)，我們務(wù)必要設(shè)計(jì)出更加完善的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，來提高火災(zāi)的預(yù)警度和早期對其的處理水平，以便我們能順得的將還處在萌芽狀態(tài)下的火災(zāi)及時(shí)的消滅，從而最大限度地降低火災(zāi)的發(fā)生對社會(huì)財(cái)富造成的損失。基于此種情況，本設(shè)計(jì)從人們生活中的現(xiàn)實(shí)情況開始出發(fā)，設(shè)計(jì)出了一種可以應(yīng)用到多種公共場所的報(bào)警系統(tǒng)，即基于單片機(jī)的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。該火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的控制中心是AT89C51單片機(jī)，它可以接受并處理火災(zāi)探測器所顯示出的煙霧濃度信號和溫度信號，并發(fā)出聲光報(bào)警。該系統(tǒng)通過不斷的向火災(zāi)發(fā)生現(xiàn)場發(fā)射出巡檢

3、信號來監(jiān)測現(xiàn)場的煙霧濃度和溫度等參數(shù)，并連續(xù)不斷的向報(bào)警控制器反饋，接著控制器將接收到的參數(shù)信號與內(nèi)部存儲(chǔ)的正常整定值進(jìn)行比較和判斷，以確定此環(huán)境是否會(huì)有火災(zāi)發(fā)生。當(dāng)此環(huán)境中的煙霧濃度或者溫度參數(shù)發(fā)生異常時(shí)，發(fā)或者火災(zāi)發(fā)生時(shí)，便可立即實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警、溫度和煙霧濃度報(bào)警限設(shè)置、故障的自我診斷、報(bào)警延時(shí)等。本設(shè)計(jì)中的煙霧傳感器不僅結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，而且操作方便，價(jià)格低廉，并且是智能化的，具有一定的實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞智能報(bào)警;AT89C51單片機(jī);控制器;傳感器AbstractWith the rapid development and progress of science and technolo

4、gy, peoples living standard has been improved, science and technology have brought more and more convenience to people, such as the rapid development and application of electric power technology, various kinds of synthetic materials have been produced, new energy has been found, the electrical and a

5、utomation degree unceasing enhancement, the have greatly improved the basic necessities of life such as the condition of the people basic necessities of life.But its negative effects are accompanied by the show, such as liquefied petroleum gas, a variety of electronic products, a lot of flammable an

6、d explosive decorative items around us can often come into contact with the common daily activities , which buried the huge hidden trouble, caused after the fire, so people in every hour and moment to enjoy the convenience and the benefits of science and technology, but also every hour and moment is

7、 not in the hidden fire outbreak threat.As they say, Fire and water have no mercy., so in order to avoid the occurrence of fire and minimize the losses caused by the fire, bring more peaceful life, by the cruel reality and the shocking lesson, we must design a more perfect intelligent fire alarm sys

8、tem, to improve the fire warning degree and early on the processing level, so that we can arrange so will also in the bud under the fire timely eliminated, thus minimizing the occurrence cause of the loss of wealth of society of fire.Based on this situation, the design starts from the reality of peo

9、ples life, and designed a variety of alarm system can be applied to public places, namely intelligent fire alarm system based on the single chip microcomputer.The fire alarm control center of the system is AT89C51 mcu,It can accept and process the fire detector shows a concentration of smoke signals

10、 and temperature signals, and send out sound and light alarm.The system through continuous to the fire scene to emit the inspection signal to monitoring parameters in the field of smoke concentration and temperature,and continuous feedback to the alarm controller, then the controller parameter signa

11、l and the internal storage received normal setting value comparison and judgment, to determine whether the environment will fire.When the environment of the smoke concentration or temperature parameters when an exception occurs, or when the fire occurs, can immediately achieve sound and light alarm,

12、 temperature and smoke concentration alarm limit setting, fault self diagnosis, alarm delay. The design of the smoke sensor has the advantages of simple structure, stable performance, convenient operation,low price, and is intelligent, has a certain practical value.KeywordsIntelligent alarm;AT89C51

13、single chip microcomputer;Controller, Sensor目 錄摘 要1Abstract31 緒論61.1 選題的背景及意義61.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r和現(xiàn)狀71.2.1 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展歷程71.2.2 國內(nèi)外火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀92 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)及其整體方案設(shè)計(jì)112.1 火災(zāi)發(fā)生時(shí)的特點(diǎn)112.2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的功能112.3 系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)122.3.1 系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)142.3.2 系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)153 系統(tǒng)的硬件選擇與設(shè)計(jì)173.1 主要元件的選擇173.1.1 單片機(jī)的選擇173.1.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換元件的選擇183.2 傳感器的選擇223.2.1

14、 火災(zāi)探測器的分類223.2.2 溫度傳感器的選擇243.2.3 煙霧傳感器的選擇273.3 各電路模塊的設(shè)計(jì)293.3.1單片機(jī)外圍接口電路293.3.2 A/D轉(zhuǎn)換電路313.3.3 煙霧信號調(diào)理電路333.3.4 光報(bào)警電路343.3.5 聲報(bào)警電路353.3.6 報(bào)警器故障自我診斷354 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)364.1 軟件開發(fā)環(huán)境364.2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)364.2.1主程序流程圖364.2.2 主程序的初始化流程圖374.2.3 數(shù)據(jù)采集子程序384.2.4 火災(zāi)判斷與報(bào)警程序404.2.5 濾波子程序415.結(jié)語43致 謝44參考文獻(xiàn)45附 錄46附錄1 系統(tǒng)程序46附錄

15、2 系統(tǒng)原理圖531 緒論1.1 選題的背景及意義火作為人類生存必須的能源之一，對人類的生產(chǎn)具有重大的意義，但是對火本身的控制以及防御火災(zāi)的產(chǎn)生是生存的必需，從1975年到1987年，我國總共發(fā)生了44萬起的火災(zāi)，在這些起火災(zāi)中有6萬多人喪失生命，其中造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)32.5億，尤其是1987年在大興安嶺發(fā)生的火災(zāi)，直接造成了很嚴(yán)重的損失，各級的政府人員漸漸的意識(shí)到了火災(zāi)控制的重要性，產(chǎn)生了一部分的火災(zāi)控制手段，但是對火災(zāi)控制的效果并不怎么的理想，在1989年一共發(fā)生了30起火災(zāi)，其所造成的經(jīng)濟(jì)損失仍高達(dá)30萬元之多，甚至在10天內(nèi)就發(fā)生了3起的火災(zāi)，最嚴(yán)重的一次造成的經(jīng)濟(jì)損失竟然有700萬

16、元之多，然而引發(fā)火災(zāi)的因素很多，也很難控制，尤其是人為造成的火災(zāi)不僅多且也最難控制，因此提高消防技術(shù)成為了提高控制火災(zāi)效率的必然途徑，固必須徹底貫徹預(yù)防火災(zāi)的方針，同時(shí)還要提高消防技術(shù)，其中火災(zāi)報(bào)警控制作為重要環(huán)節(jié)。本設(shè)計(jì)著重介紹近些年來廣泛應(yīng)用于建筑中的基于單片機(jī)的火災(zāi)智能控制儀器的原理及其技術(shù)，并盡量完善設(shè)計(jì)，考慮到避免漏報(bào)、誤報(bào)、遲報(bào)、不報(bào)等方面的技術(shù)改進(jìn)，隨著近些年來單片機(jī)技術(shù)不斷的更新，單片機(jī)逐漸在更多的自動(dòng)控制領(lǐng)域中得到了很廣泛的運(yùn)用，本設(shè)計(jì)結(jié)合了近些年來單片機(jī)設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀，并根據(jù)建筑人口的密集度、火災(zāi)的高發(fā)區(qū)，對建筑中的火災(zāi)監(jiān)測及報(bào)警進(jìn)行了更深一步的探索，從而設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的

17、實(shí)用可靠的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是根據(jù)傳感器對火災(zāi)情況的信息收集，再結(jié)合傳感器的信息技術(shù)，并采用了已經(jīng)成熟的智能識(shí)別算法來實(shí)現(xiàn)監(jiān)測，即，報(bào)警器在接受到火災(zāi)信號以后，立即通過轉(zhuǎn)換，發(fā)出聲、光報(bào)警信號，并利用Modem與公用的電話網(wǎng)進(jìn)行連接，將信號迅速的傳達(dá)給消防控制中心，并同時(shí)按照設(shè)計(jì)時(shí)的預(yù)留號碼進(jìn)行連通，之后將火災(zāi)情況以信號的方式傳遞到預(yù)留號碼提部門，該部門一旦接受到信號，便可以通過信息數(shù)據(jù)庫來查詢火災(zāi)的發(fā)生位置、交通情況和水源情況等其他基本信息，通過這些基本信息的綜合能快速的確定火災(zāi)情況，以確定最佳的火災(zāi)補(bǔ)救方案，并經(jīng)信息網(wǎng)絡(luò)連接直接下達(dá)命令，為能快速的撲滅火災(zāi)提供有利的保障。1

18、.2 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r和現(xiàn)狀1.2.1 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展歷程智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展也是經(jīng)歷了由單一品種發(fā)展成現(xiàn)在樣式多樣化的過程，以前的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)誤報(bào)率比較高、安裝復(fù)雜且監(jiān)測的范圍也比較窄，而現(xiàn)在的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)測量較以前要精準(zhǔn)的多，安裝也很簡單，并且監(jiān)測范圍也變得很廣。從結(jié)這發(fā)展歷程來看，智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)大體上可歸納為以下幾個(gè)階段：第一階段，在19世紀(jì)40年代到20世紀(jì)40年代這期間，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)處在發(fā)展的初始階段，所采用的探測器以感溫式的探測器為主，它能通過采集溫度信號從而判斷設(shè)定的閡值是否被超出，進(jìn)而判斷火災(zāi)是否會(huì)發(fā)生。在1847年，美國人研發(fā)出了第一臺(tái)適用于城鎮(zhèn)的火災(zāi)報(bào)警器，隨后陸續(xù)

19、推出了差溫、定溫、差定溫等類型的火災(zāi)探測器。這個(gè)階段所產(chǎn)生的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)很簡單，只依靠單一的溫度參數(shù)對火災(zāi)進(jìn)行判斷。但是它也有不少的缺點(diǎn)，即容易受到周圍環(huán)境中其他因素的干擾，靈敏也較比低，導(dǎo)至報(bào)警器響應(yīng)速度很慢而無法判斷是否有陰燃火災(zāi)發(fā)生，更無法滿足火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)智能化的要求。第二階段，從20世紀(jì)40年代末到70年代，占據(jù)主要地位的是代替感溫式探測器的感煙式探測器。1941年瑞士科學(xué)家Emst Meili研究發(fā)明了離子感煙型探測器，雖然它的抗干擾性能比較差，而且誤報(bào)率也高，但它比感溫式探測器的靈敏度要高出許多，固而引起了人們對離子感煙型探測器的重視，隨后感煙型探測器便得到了廣泛的應(yīng)用，并

20、且在市場中逐漸占據(jù)了主導(dǎo)地位，感溫式探測器被迫退居其次；到了70年代末，在光電技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)出了光電式感煙探測器，由于它的使用壽命比較長，而且抗干擾能力也比較強(qiáng)，也不存在離子感煙型探測器的放射性問題，因此光電式感煙探測器很快便得到了大力發(fā)展。這一階段的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)通常采用的布局方式是多線制，且系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸是布線、調(diào)試的系統(tǒng)的可靠性。第三階段，從20世紀(jì)80年代初期到80年代后期這段時(shí)間里，總線型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)占據(jù)了主導(dǎo)地位，而瑞士的cerberus公司則最先推出了總線制方式的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警領(lǐng)域中取得了一大進(jìn)步。1990年國內(nèi)開始生產(chǎn)總線型智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，并開始大面積推廣，

21、隨著便得到了較普遍的應(yīng)用?？偩€型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)不僅布線工作量比之前的明顯減少，而且安裝調(diào)試時(shí)也更加容易，維護(hù)起來也容易，也能更加精確的報(bào)警定位。但是這一時(shí)期的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的智能化水平不高，采用有線連接對工程要求高。第四階段，從20世紀(jì)80年代中后期開始，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、集成電路技術(shù)、傳感器技術(shù)以及智能技術(shù)的迅速發(fā)展，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)真正的進(jìn)入了智能化時(shí)代，智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)也由此迅速的發(fā)展起來，各種類型的智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)接二連三的出現(xiàn)。模擬量可尋址技術(shù)及分布智能探測技術(shù)的應(yīng)用大大提高了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的安全性、精確度和智能化特性，對火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展具有極其重要的意義。第五階

22、段，從20世紀(jì)90年代開始,早期火災(zāi)自動(dòng)預(yù)報(bào)警系統(tǒng)就開始出現(xiàn)了,這個(gè)系統(tǒng)釆用了一種全新的高科技算法人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,這個(gè)算法具有非常強(qiáng)的適應(yīng)性能、并行處理能力和容錯(cuò)能力,能夠全面的判斷火災(zāi)信號是真是假,從而為火災(zāi)探測技術(shù)的發(fā)展開辟了一條新的道路。1.2.2 國內(nèi)外火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀我國火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的起步與發(fā)達(dá)國家相比晚了幾十年，我國研究生產(chǎn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)這類產(chǎn)品是從上世紀(jì)70午代開始的。在進(jìn)入80年代以后，國內(nèi)的一些主要廠家也大多是仿造國外的產(chǎn)品來生產(chǎn)，又或者是從國外引進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)來生產(chǎn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)這類產(chǎn)品，真正意義上的核心技術(shù)并不存在，而且國內(nèi)的市場也處在發(fā)育的初始階段。我國火災(zāi)

23、自動(dòng)報(bào)警產(chǎn)品的真正發(fā)展是在90年代以后才開始，隨著我國改革開放政策的實(shí)施，國外企業(yè)開始大量的涌入國內(nèi)消防市場，在帶來先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的同時(shí)也促進(jìn)了國內(nèi)市場逐漸走向成熟的這個(gè)時(shí)期里，我國生產(chǎn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警產(chǎn)品的企業(yè)也在迅速的發(fā)展，其中一部分進(jìn)行了合資生產(chǎn)、技術(shù)合作的企業(yè)，取得了極在的成績，現(xiàn)今消防市場上那些有實(shí)力的商家都是因此而產(chǎn)生的，而且部分技術(shù)也已經(jīng)接近或趕上了國際消防市場的水平。國外一些比較發(fā)達(dá)的國家，具有火災(zāi)預(yù)防、自動(dòng)報(bào)警、及時(shí)撲救、妥善處理等比較完善的消防系統(tǒng)，而且政府每年都會(huì)撥出大量的資金用于消防設(shè)施的更新、人員的培訓(xùn)以及消防設(shè)施的維護(hù)上。美國、德國、日本等國家已采用計(jì)算機(jī)與客戶端的傳感器

24、或者客戶終端的信號采集器相連接，并且對火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控以及故障遠(yuǎn)程傳輸。一些國家例如美國、日本、加拿大、澳大利亞、英國等在城市火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用方面都有許多成功的經(jīng)驗(yàn)可供參考。他們將智能火災(zāi)報(bào)警作為通用的報(bào)警手段接入監(jiān)測系統(tǒng)，并能有效的持續(xù)運(yùn)行多年，使得消防控制中心能夠很快的準(zhǔn)確判斷火災(zāi)發(fā)生的地點(diǎn)、火災(zāi)的類型，并及時(shí)調(diào)派消防部隊(duì)迅速到達(dá)火災(zāi)發(fā)生地，智能報(bào)警監(jiān)測系統(tǒng)在這里起到了非常大的作用。除此之外，這些國家在監(jiān)測系統(tǒng)的管理方面也很規(guī)范，它們專門成立了一個(gè)監(jiān)測服務(wù)機(jī)構(gòu)，這個(gè)機(jī)構(gòu)的責(zé)任即是保證消防報(bào)警數(shù)據(jù)通信暢通，為用戶服務(wù)，對用戶負(fù)責(zé)，并及時(shí)將可靠的火災(zāi)報(bào)警信息傳送給消防部

25、隊(duì)，而對這類服務(wù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行資質(zhì)審查和監(jiān)督管理則是消防部門的主要責(zé)任。2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)及其整體方案設(shè)計(jì)2.1 火災(zāi)發(fā)生時(shí)的特點(diǎn)火災(zāi)是因失控引發(fā)的燃燒而造成的災(zāi)害，火災(zāi)的產(chǎn)生要素主要包括可燃物、助燃物和點(diǎn)火源這三個(gè)。可燃物包括氣體、液體和固體三種，助燃物常是空氣中的氧氣。它們?nèi)紵幕具^程是首先產(chǎn)生氣溶膠，即為可燃物從外部獲得一定能量時(shí)，液體或固體變成蒸汽或者分產(chǎn)生出可燃的氣體(像CO、H2等)、灰燼和沒有燃燒的物質(zhì)顆粒懸浮于空氣中。與此同時(shí)，產(chǎn)生煙霧。著火以后，燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)使液體或者固體的表面持續(xù)排出可燃燒的氣體，并且燃燒向周圍擴(kuò)散。同時(shí)，伴隨有紅、紫外線的火焰發(fā)生，產(chǎn)生大量的熱氣，由此而形

26、成火災(zāi)?？傮w說，常見的可燃燒物在燃燒時(shí)主要表現(xiàn)為以下的形式：剛開始時(shí)產(chǎn)生燃燒氣體，接著產(chǎn)生煙霧，且在氧氣足夠的情況下方可達(dá)到全部燃燒，產(chǎn)生出火焰，發(fā)出能見的光和不能見的光，并且會(huì)產(chǎn)生大量的熱氣，從而造成周圍的環(huán)境溫度逐漸升高。在起火的過程中，而最初和引燃這兩個(gè)階段占的時(shí)間較長，其間會(huì)產(chǎn)生大量煙霧，但由于環(huán)境的溫度不是很高，固當(dāng)探測器就從這個(gè)階段開始進(jìn)行探測時(shí)，即可將火災(zāi)造成的損失控制在最小范圍內(nèi)。隨著火苗的點(diǎn)燃，火焰會(huì)迅速蔓延到其他地方，燃燒過程中產(chǎn)生的大量的熱氣讓此環(huán)境的溫度逐漸升高，若在此刻能探測出溫度的有效值，便可使火災(zāi)得到及時(shí)的控制。2.2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的功能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)具有以下幾個(gè)功

27、能:(1)具有聲、光雙重報(bào)警功能。(2)當(dāng)系統(tǒng)的硬件出現(xiàn)故障時(shí)，可發(fā)出故障報(bào)警的信號。(3)當(dāng)環(huán)境中出現(xiàn)像煙霧的濃度過大或者是溫度較高的異常時(shí)，會(huì)發(fā)出異常報(bào)警的信號，引起人們的注意，盡可能避免發(fā)生火災(zāi)。(4)具有火災(zāi)報(bào)警的功能。一旦真發(fā)生火災(zāi)異常時(shí)，可立郂發(fā)出火災(zāi)聲、光的警報(bào)(煙霧與溫度同時(shí)）并及時(shí)的將火災(zāi)的信息通過遠(yuǎn)程的報(bào)警電路傳達(dá)給消防中心和校保衛(wèi)處。2.3 系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)一般情況下是由火災(zāi)探測器、區(qū)域報(bào)警器和集中報(bào)警器三部分組成的?；馂?zāi)探測器可通過對燃燒氣體、煙霧粒子、熱、光即火焰等這些火災(zāi)產(chǎn)生出的化學(xué)、物理現(xiàn)象的探測，把探測到的火災(zāi)情況的信號轉(zhuǎn)普變?yōu)榛鹁碾娦盘柊l(fā)送給

28、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警的控制器。然后區(qū)域的報(bào)警器則將接收到的火警信號經(jīng)過分析和處理后發(fā)出聲、光報(bào)警的信號，以警告火災(zāi)控制中心的工作人員，并且在屏幕上明確顯示出火災(zāi)發(fā)生的房間號碼。而集中報(bào)警器則是將接收到的報(bào)警信號以聲光的形式表現(xiàn)出來，且其屏幕上也顯示出火災(zāi)發(fā)生的樓號和房間號，利用本機(jī)的專用電話還可以快速的發(fā)出指示并向消防隊(duì)報(bào)警。除此之外，也可控制相關(guān)的滅火系統(tǒng)或者將火災(zāi)信號傳輸遞給消防控制中心。整體的電路框圖如圖2所示。傳感器放大電路A/D轉(zhuǎn)換微型計(jì)算機(jī)狀態(tài)指示燈聲音報(bào)警濃度溫度顯示按鍵串口通信圖2 智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)框圖智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，通常是由火災(zāi)探測器、聯(lián)動(dòng)單元和控制器三部分組成的。首先由火災(zāi)探測器

29、探測到火災(zāi)的萌芽，然后聯(lián)動(dòng)單元再將其傳輸?shù)娇刂破鞣治銎湫蝿?，進(jìn)而執(zhí)行是否報(bào)警的命令。智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)不僅具有預(yù)防報(bào)警的功能，還具有遙控檢測的功能，即它能根據(jù)總臺(tái)的監(jiān)測預(yù)防要求而進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)它的功能模塊。根據(jù)智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中使用了不同種類的探測器，智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)可分以下幾種：1、感溫式火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)根據(jù)探測器所探測到的溫度參數(shù)的不同，一般我們可將感溫式火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)分為差溫式、定溫式、以及差定溫探測器等幾種。2、感煙式火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)感煙式火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要包括激光感煙式探測器、光電感煙式探測器和離子感煙式探測器等。3、感光式火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)感光式火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是通過響應(yīng)火災(zāi)中發(fā)生的光特性，即了擴(kuò)散的火焰的

30、光強(qiáng)度和閃爍的頻率，從而觸發(fā)智能報(bào)警系統(tǒng)。根據(jù)感應(yīng)到的敏感波長，便可將感光式火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)分為紫外報(bào)警系統(tǒng)（對波長較短的光輻射敏感）和紅外報(bào)警系統(tǒng)（對波長較長的光輻射敏感）。4、復(fù)合式火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)如果智能報(bào)警系統(tǒng)對溫度、煙霧和光輻射這三個(gè)中的任何兩種或兩種以上的參數(shù)同時(shí)做出響應(yīng)，則是復(fù)合式火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。到目前為止，復(fù)合式火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)包括感溫感煙式、感煙感光式、感溫感光式等幾種形式。2.3.1 系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)1、硬件系統(tǒng)的組成一個(gè)完整的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，必須包含有以下幾個(gè)部分：報(bào)警系統(tǒng)控制模塊、火災(zāi)參數(shù)探測模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊以和火災(zāi)報(bào)警模塊。該設(shè)計(jì)以單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心，把傳感器作為它的測

31、溫裝置，從而實(shí)現(xiàn)智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這個(gè)設(shè)計(jì)可以對室內(nèi)和室外的溫度以及煙霧進(jìn)行及時(shí)的采集可檢測，當(dāng)所測出的溫度或煙霧的濃度比臨界溫度高有時(shí)候便自動(dòng)的報(bào)警。溫度的信號或煙霧的濃度的信號的采集電路把溫度的信號或煙霧的濃度信號則用數(shù)字信號的形式傳送到單片機(jī)里。單片機(jī)則對接收到的數(shù)字的 信號進(jìn)行濾波處理，且對處理過的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，看是否高于或者等于某一個(gè)預(yù)置值，也就是報(bào)警的臨界溫度或煙霧濃度。若是大于這個(gè)預(yù)設(shè)值則立即啟動(dòng)報(bào)警電路并發(fā)出報(bào)警聲音且顯示非正常的狀態(tài)，否則為正常的狀態(tài)。2、硬件系統(tǒng)的控制方案的設(shè)計(jì)智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊、單片機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊三個(gè)模塊組成。圖3是智

32、能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。煙霧，溫度傳感器信號調(diào)理電路A/D轉(zhuǎn)換電路單片機(jī)聲光報(bào)警煙霧，溫度顯示圖3 智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的功能主要是實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)發(fā)生現(xiàn)場的測試工作，來啟動(dòng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。它主要由煙霧的傳感數(shù)據(jù)采集程序、溫度的傳感數(shù)據(jù)采集程序和聲光報(bào)警程序等這三個(gè)部分組成，而其中的煙霧的傳感數(shù)據(jù)采集程序則是完成對煙霧濃度的采集并且進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；溫度的傳感數(shù)據(jù)采集程序則顯示對現(xiàn)場溫度的采集信息；該系統(tǒng)的工作原理是：首先通過傳感器(包括溫感式和煙感式)將現(xiàn)場的溫度、煙霧等不電的信號轉(zhuǎn)化成電信號，信號調(diào)理電路則將傳感器輸出的電信號進(jìn)行放大、濾波等的調(diào)理，以使之能滿足A/D轉(zhuǎn)換要求,

33、最后再由A/D轉(zhuǎn)換電路完成把傳感器(包括溫感式和煙感式)輸出的模擬信號向數(shù)字信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由此單片機(jī)便可判斷現(xiàn)場是否會(huì)有火災(zāi)發(fā)生。報(bào)警程序則設(shè)置了報(bào)警下限，當(dāng)外界的參數(shù)指標(biāo)超過限制時(shí)將進(jìn)行聲光報(bào)警。2.3.2 系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)為了系統(tǒng)維護(hù)更加方便和功能的擴(kuò)充，本設(shè)計(jì)采用了模塊化程序的設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)的各個(gè)模塊的具體功能都可以通過子程序的調(diào)用實(shí)現(xiàn)。這個(gè)系統(tǒng)主要包含數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)的判斷和報(bào)警子程序等，此系統(tǒng)的程序流程圖如圖4所示。為降低誤報(bào)率，該系統(tǒng)采用了多次采集和多次判斷的方法。每次數(shù)據(jù)采集結(jié)束后根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)對現(xiàn)場的情況進(jìn)行判斷，而后綜合多次的判斷結(jié)果做出最后的火災(zāi)情況的判斷。它的主程序

34、是一個(gè)無限的循環(huán)體，其流程是：首先在接通電源之后的系統(tǒng)的各個(gè)部分包括單片機(jī)的各個(gè)端口的輸入輸出的設(shè)置、外圍的驅(qū)動(dòng)電路及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路等完成初始化，然后是對芯片內(nèi)部的程序進(jìn)行初始化，而后是執(zhí)行智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的采集任務(wù)、通信任務(wù)以及查詢判斷任務(wù)。 火災(zāi)報(bào)警 初始化 異常報(bào)警溫度煙霧信號檢測判斷 正常報(bào)警判斷 開始圖4 程序流程圖3 系統(tǒng)的硬件選擇與設(shè)計(jì)3.1 主要元件的選擇3.1.1 單片機(jī)的選擇火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的核心是單片機(jī)，它不僅要收受傳感器傳送來的煙霧和溫度所對應(yīng)的模擬信號及故障的檢測得到的信號，還要對這2種信號分別進(jìn)行處理，以滿足對后續(xù)電路的相應(yīng)的操作，還要同時(shí)查詢看按鍵是否有被按下

35、，在單片機(jī)里完成這些指令的過程中，尤其是對信號的處理，以及把濃度的數(shù)值輸入到顯示器中的復(fù)雜的程度，這要求單片機(jī)要具備高效的運(yùn)算速度，如此檢測員才能準(zhǔn)確的觀看到煙霧的濃度值，并采取相應(yīng)的處理。考慮到價(jià)格低廉實(shí)用，為研發(fā)一系列的低功耗的產(chǎn)品做準(zhǔn)備。經(jīng)過比較，本設(shè)計(jì)選用ATMEL公司的AT89C51單片機(jī)作為控制器。AT89C51是一個(gè)低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)，帶有4KB的可反復(fù)擦寫的程序存儲(chǔ)器（PENROM）和128B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入輸出端口（I/O口），40個(gè)引腳，2個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，1個(gè)5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，1個(gè)串行通信口，片內(nèi)震蕩器和時(shí)鐘電

36、路。同時(shí)內(nèi)含有2個(gè)外部中斷口和2個(gè)全雙工串行通信口。這個(gè)種類的器件采用了ATMEL公司的高密度、不容易丟失存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，并且能夠與MCS-51系列的單片機(jī)兼容。片內(nèi)含有8位CPU和閃爍存儲(chǔ)單元，具有較強(qiáng)的功能的AT89C51單片機(jī)能夠被靈活應(yīng)用到各種控制領(lǐng)域中。另外，AT89C51還可以進(jìn)行0HZ的靜態(tài)的邏輯操作，且支持2種軟件節(jié)電模式。在閑散方式時(shí)停止CPU的工作，可以允許RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信端口以及中斷系統(tǒng)接著工作。在掉電方式時(shí)保存RAM中的內(nèi)容，但是震蕩器此時(shí)停止工作且禁止其它的所有部件的工作直到下一個(gè)復(fù)位。AT89C51的引腳圖如圖5所示。這個(gè)芯片可按照常規(guī)的方法進(jìn)行編程，也

37、可在線進(jìn)行編程，它將通用的微處理器與Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在了一起，尤其是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器能有效地降低開發(fā)成本。 圖5 AT89C51的引腳圖3.1.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換元件的選擇1、模數(shù)轉(zhuǎn)換元件參數(shù)的比較模數(shù)轉(zhuǎn)換器的種類很多，根據(jù)位數(shù)分，有8位、10位、12位、16位等。當(dāng)然位數(shù)越高，它的分辨率也就越高，不過價(jià)格也越貴。然而根據(jù)它的結(jié)構(gòu)來說，既有單一的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，也有內(nèi)部含有多路開關(guān)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。而美國Analog Device公司所生產(chǎn)的8位逐次逼近式的A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809不僅轉(zhuǎn)換速率高，而且自帶三態(tài)輸出緩沖電路，能夠不需要附加邏輯接口電路而直接和各種典型的8位或者16位的微型處理

38、器相連接，并且能夠與CMOS及TTL兼容，是目前我國應(yīng)用最為普遍、價(jià)格適中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。再加上它內(nèi)含三態(tài)輸入緩沖電路，則可以直接與各種微型處理器相連接，并且不須要附加上邏輯接口電路，內(nèi)部高精參考電壓源和與時(shí)鐘電路的設(shè)置，使得它不需要任何的外部電路和時(shí)鐘信號，便可以完成模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，應(yīng)用起來非常的方便。因此，我選擇的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是ADC0809。2、關(guān)于ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的帶有8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器、8路的多路開關(guān)和微型處理機(jī)相容的控制邏輯的CMOS組件。這個(gè)元件是逐次的逼近式的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以與單片機(jī)的接口直接相連。ADC0809是由1個(gè)8路的模擬開關(guān)、1個(gè)

39、地址鎖存和譯碼器、1個(gè)8位A/D轉(zhuǎn)換器秘一個(gè)三態(tài)的輸出鎖存器而組成的。多路的開關(guān)可以選通8個(gè)模擬的通道，允許8路的模擬量分時(shí)的輸入，共用模數(shù)轉(zhuǎn)換器來進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這三態(tài)的輸出鎖存器用來鎖存模數(shù)轉(zhuǎn)換完成的數(shù)字量，當(dāng)端口OE是高電平的時(shí)候，才可從這三態(tài)的輸出鎖存器中取走轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，其引腳圖如圖6所示。 圖6 ADC0809的引腳圖主要特性：1) 分辨率為8位。2) 單一電源：+5V。3) 模擬輸入電壓范圍：單極性05V，雙極性5V、10V（需外加一定電路）。4) 使用時(shí)不需要零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。5) 具有轉(zhuǎn)換起停控制端。6) 轉(zhuǎn)換時(shí)間：100s(時(shí)鐘是640kHz時(shí))、130s（時(shí)鐘是500kHz時(shí)）

40、。7) 工作溫度范圍：-40+85C。8) 低功耗，約15mW。3、外部特性（引腳功能）ADC0809元件有28條引腳，采用雙列直插式封裝，下面說明各引腳功能。IN0IN7：8路模擬量輸入端。D0D7：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路 ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。START： A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）。EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸

41、入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。Vcc：電源，單一+5V電源。GND：地。4、ADC0809工作過程首先是輸入3位地址，并且使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。這個(gè)地址經(jīng)過譯碼選通8路模擬輸入其中一個(gè)到比較器。START上升沿將逐次的逼近寄存器復(fù)位。下降沿則啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到模數(shù)轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖剑甘灸?shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)便已存入鎖存器中，這個(gè)信號可以用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平的時(shí)候，輸出

42、三態(tài)門就打開了，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量則輸出到數(shù)據(jù)總線上。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送：模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)該及時(shí)的傳送到單片機(jī)里進(jìn)行處理。而數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題即是如何確認(rèn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的完成，而且必須確認(rèn)完成，因?yàn)橹挥羞@樣才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。固可以采用以下三種方式： 定時(shí)傳送方式對于一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換的時(shí)間作為一項(xiàng)的技術(shù)指標(biāo)是固定的和已知的。例如ADC0809的轉(zhuǎn)換時(shí)間為128s，這相當(dāng)于6MHz的MCS-51單片機(jī)一共有64個(gè)機(jī)器周期?？筛鶕?jù)這個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)的子程序，模數(shù)轉(zhuǎn)換啟動(dòng)以后立即調(diào)用這個(gè)子程序，只要延遲時(shí)間一到，模數(shù)轉(zhuǎn)換就肯定已經(jīng)完成了，然后就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送了。 查詢方式模數(shù)轉(zhuǎn)換元件有顯示模數(shù)轉(zhuǎn)換

43、完成的狀態(tài)信號（例如ADC0809的EOC端），固可以用查詢方式，來測試EOC的狀態(tài)，便可以確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否已經(jīng)完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送。 中斷方式把顯示轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號（EOC）當(dāng)作中斷請求信號，并以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送。不論使以上的哪種方式，一旦確定了轉(zhuǎn)換完成，便可以通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送。首先在送出口地址并且信號有效時(shí)，OE信號就有效，把轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上，以供單片機(jī)接受。3.2 傳感器的選擇3.2.1 火災(zāi)探測器的分類火災(zāi)探測器是智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的火災(zāi)發(fā)生現(xiàn)場的探測部件，它的好與壞直接關(guān)系到了整個(gè)系統(tǒng)是否能正常運(yùn)行，是整個(gè)系統(tǒng)中最為重要的部件，也是識(shí)別火災(zāi)是否會(huì)發(fā)生的一個(gè)專門的

44、儀器。在發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候，該探測器通過將火災(zāi)發(fā)生時(shí)所產(chǎn)生的各種不是電量的參數(shù)（例如煙、氣體濃度等參數(shù)）轉(zhuǎn)化為電量參數(shù)從而得到統(tǒng)一的測量參數(shù)，而后再傳遞給控制器。它擁有實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性的特點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)的跟隨各種不是電量的參數(shù)的變化而變化?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)會(huì)產(chǎn)生多種物理現(xiàn)象，據(jù)此，火災(zāi)探測器根據(jù)可以分成感溫式、感煙式、圖光式、感聲式、氣敏式這五大類。但在實(shí)際的應(yīng)用過程中，考慮到測量的方便性和實(shí)用性，我們經(jīng)常用到的是感煙式、感溫式、感光式、可燃?xì)怏w式、復(fù)合式這五大類的火災(zāi)探測器。（1）感煙式火災(zāi)探測器。感煙式火災(zāi)探測器包括離子感煙式探測器和光電感煙式探測器。而離子感煙式探測器不僅靈敏度高，對黑煙敏感，而且對早

45、期火警反應(yīng)也快。但是放射性的元素在生產(chǎn)、制造、運(yùn)輸和棄置等方面會(huì)在一定程度上對環(huán)境造成污染，因此將逐步的被淘汰。光電感煙式探測器是利用紅外散射原理研制出來的，沒有污染且容易維護(hù)，而迷宮腔結(jié)構(gòu)經(jīng)過改進(jìn)后具備較高的靈敏度，基本上可以解決黑煙報(bào)警的問題。（2）感溫式火災(zāi)探測器。在火災(zāi)起火燃燒的過程中會(huì)產(chǎn)生出大量的熱量，使得周圍的溫度急劇的升高。根據(jù)溫度的變化轉(zhuǎn)換成的電信號可以得到所測量的范圍的溫度參數(shù)而作出響應(yīng)的探測器即是感溫式火災(zāi)探測器。根據(jù)測量的依據(jù)有所不同，可以把感溫式火災(zāi)探測器分成定溫式、差溫式和差定溫式三種類型。（3）感光式火災(zāi)探測器?；馂?zāi)燃燒的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生出火焰，并全伴隨著發(fā)射出多種的輻射

46、光線。根據(jù)所探測的火焰輻射的光線的不同，感光式火災(zāi)探測器可分兩大類：一類為對波長比較長的光線輻射敏感的紅外光輻射式探測器，另一類為對波長比較短的光線輻射敏感的紫外光輻射式探測器。（4）可燃?xì)怏w式火災(zāi)探測器。在火災(zāi)起火燃燒的過程中除了會(huì)產(chǎn)生熱量、煙霧和光三種產(chǎn)物之外，也會(huì)產(chǎn)生出多種的可燃性氣體?？扇夹詺怏w式火災(zāi)探測器是對探測的單一種的或者多種的可燃性氣體濃度能做出響應(yīng)的探測器。（5） 復(fù)合式火災(zāi)探測器。復(fù)合式火災(zāi)探測器是能對兩種或者兩種以上的火災(zāi)參數(shù)做出響應(yīng)的一類探測器。目前市面上經(jīng)常用地復(fù)合式火災(zāi)探測器主要包括有煙溫復(fù)合式探測器，氣煙溫三者復(fù)合型的探測器，感溫、離子、光電三者復(fù)合型的探測器等。

47、復(fù)合式的火災(zāi)探測器不僅性能更加可靠，而且也使得火災(zāi)探測器得到了更為廣范的應(yīng)用，也能夠應(yīng)用到一些特殊場所中。本設(shè)計(jì)只探討火災(zāi)現(xiàn)場的溫度和煙霧這兩個(gè)與火災(zāi)發(fā)生有關(guān)系的指標(biāo)的監(jiān)測。3.2.2 溫度傳感器的選擇1、溫度傳感器的選擇條件根據(jù)所監(jiān)測的溫度參數(shù)有所不同，通常用于工業(yè)與民用建筑之中的溫度探測器包括定溫型、差溫型、差定溫型等幾種。1) 定溫型探測器。定溫型探測器是一種在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，當(dāng)火災(zāi)所引起的溫度上升到超過某個(gè)設(shè)定值的時(shí)候啟動(dòng)報(bào)警的火災(zāi)探測器。它有兩種結(jié)構(gòu)：線型、點(diǎn)型。其中，線型是當(dāng)局部的環(huán)境的溫度上升到規(guī)定的數(shù)值時(shí)，導(dǎo)致可熔性的絕緣物熔化而造成兩導(dǎo)線的短路，進(jìn)而產(chǎn)生的火災(zāi)報(bào)警信號。2) 差

48、溫型探測器。差溫型探測器是一種在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，當(dāng)火災(zāi)所引起的溫度的上升速率高過某個(gè)設(shè)定的數(shù)值的時(shí)候啟動(dòng)報(bào)警的火災(zāi)探測器。它同樣也有兩種結(jié)構(gòu)：線型、點(diǎn)型。線型差溫式的探測器是對廣泛的熱效應(yīng)產(chǎn)生響應(yīng)的探測串成，點(diǎn)型差溫式的探測器則對局部的熱效應(yīng)產(chǎn)生響應(yīng)。3) 差定溫型探測器。差定溫型探測器則是結(jié)合了定溫和差溫這兩種的作用原理并且將這兩種探測器的結(jié)構(gòu)組合在了一起的探測器。差定溫型探測器通常情況下多是膜盒式或者熱敏半導(dǎo)體電阻式等的點(diǎn)型組合式的探測器。在溫度傳感器的選擇的過程中應(yīng)考慮的因素： 被測量的對象的溫度是否需要記錄、發(fā)出報(bào)警和進(jìn)行自動(dòng)控制，以及是否需要遠(yuǎn)距離的測量和傳送。 測量的溫度的范圍大小和

49、精度的要求。 測量溫度的元件的大小是否合適。 在被測量的對象的溫度隨著時(shí)間而變化的場合中，測量溫度的元件的滯后是否能適應(yīng)測量溫度的要求。 被測量的對象的環(huán)境條件對測量溫度的元件是否會(huì)有損傷。 價(jià)格是否合適，使用時(shí)是否方便。綜合上述的多種原因并且經(jīng)過對比，本設(shè)計(jì)的溫度探測器選擇用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，其引腳與實(shí)物樣式如圖7所示。圖7 DS18B20數(shù)字溫度傳感器引腳圖2、關(guān)于DS18B20DS18B20能在程序中設(shè)定0.5C的精確度，也能分辨率設(shè)定到9位至12位?？蛇x擇的封裝方式也更小，其電壓的適用范圍更加的寬廣。分辨率的設(shè)定也就是用戶所設(shè)定的報(bào)警溫度被存儲(chǔ)在EEPROM（電可擦除的只讀

50、存儲(chǔ)器）之中，掉電以后依然能保存。DS18B20的內(nèi)部主要由四個(gè)部分構(gòu)成：64位光刻ROM、溫度傳感器、不是揮發(fā)性的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL和配置寄存器。新型的溫度傳感器DS18B20具有體積更小、精度更高、更加經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，而且它的接線也更方便，封裝成后可以用到多種的場合之中。DS18B20的主要特性：1) 可在更寬的電壓范圍（3.05.5V）內(nèi)適應(yīng)，且在寄生電源的方式下可以用數(shù)據(jù)線提供電流。2) 具有獨(dú)特的單線接口的方式，溫度傳感器DS18B20在和微型處理器相連接的時(shí)候只需1條口線便可以實(shí)現(xiàn)微型處理器與傳感器DS18B20的兩向通訊。3) 傳感器DS18B20也贊成多點(diǎn)組網(wǎng)的功能，多個(gè)DS1

51、8B20可并聯(lián)到獨(dú)一的三線之上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)的多點(diǎn)測溫。4) 傳感器DS18B20在運(yùn)用的過程中不需任何的外圍元件，所有的傳感元件和轉(zhuǎn)換電路都在形狀像一只三極管的電路內(nèi)集成。5) 適用的溫度范圍是55+125，在-10+85范圍內(nèi)時(shí)精確度為0.5。6) 可供編程的分辨率為9到12位，其對應(yīng)的可以分辨的溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的溫度探測。7) 在分辨率為9位時(shí)最多在93.75ms之內(nèi)夠把溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字，而在分辨率為12位時(shí)最多在750ms之內(nèi)便能把溫度值轉(zhuǎn)換成數(shù)字，且速度更快。8) 測量結(jié)果以數(shù)字溫度信號直接輸出，并以“一線總線”串行的方式傳遞給CPU，同

52、時(shí)可以傳送CRC校驗(yàn)碼，且有非常強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。9) 具有負(fù)壓特性：當(dāng)電源的極性接反時(shí)，芯片DS18B20不會(huì)因發(fā)熱而被燒毀，但是不能夠正常的工作。 引腳定義：1）、DQ ：數(shù)字信號的I/O端口；2）、GND：接地端口；3）、VDD：外接供電電源的輸入端口。3.2.3 煙霧傳感器的選擇根據(jù)要求，本設(shè)計(jì)選用日本NEMOTO公司所生產(chǎn)的NIS-09C離子型感煙探測器，其內(nèi)部含有微量的放射物質(zhì)媚(Am)241，因探測器被金屬電極所覆蓋，固不會(huì)泄露放射能。此探測器對于白色、灰白以及黑色的煙霧都能有良好響應(yīng)，符合美國的UL217的標(biāo)準(zhǔn)，歐洲的EN-54-7的標(biāo)準(zhǔn)以及GB4715-93的國家標(biāo)準(zhǔn)。NI

53、S-09C傳感器有低電壓、普遍適用性的的特點(diǎn)，適用于高靈敏度的煙霧探測器和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。1、煙霧探測器的工作原理首先，由傳感器會(huì)傳送而來的煙霧濃度所對應(yīng)的微小的電壓信號經(jīng)放大，轉(zhuǎn)化為大的電壓信號送入到AT89C51單片機(jī)中；然后，在AT89C51單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換和濃度的比較，接著對數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化處理，再將數(shù)字化的電壓信號轉(zhuǎn)化為所對應(yīng)的十進(jìn)制的濃度值；之后，將實(shí)際的可燃性的氣體的濃度送入到液晶中，并判斷濃度數(shù)值是否超出了報(bào)警限；另外，由于在加熱狀態(tài)下煙霧傳感器才能工作，而且溫度越高，反映就越快，響應(yīng)的時(shí)間和恢復(fù)的時(shí)間也就越快。為了提高響應(yīng)的時(shí)間，并保證傳感器能準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地工作，報(bào)警器則需要

54、向煙霧傳感器持續(xù)的輸出一個(gè)5V的電壓。此外，為了保證它的可靠性，在輸出一個(gè)5V的電壓的同時(shí)，也要進(jìn)行故障檢測。當(dāng)傳感器的加熱絲或者電纜線與傳感器發(fā)生斷線和接觸不良的情況時(shí)，要進(jìn)行故障報(bào)警，并發(fā)出聲光報(bào)警的信號。當(dāng)然這幾種狀態(tài)下的報(bào)警信號是有所不同的。煙霧檢測器的功能如下：1) 自我診斷故障的功能2) 看門狗自我檢測單片機(jī)狀態(tài)的功能調(diào)用單片機(jī)中的看門狗程序來定時(shí)的檢查單片機(jī)的工作狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)單片機(jī)出現(xiàn)了死循環(huán)狀態(tài)，則立即復(fù)位，并保證報(bào)警器正常工作。3) 與上位機(jī)通訊的功能能實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的串口通訊，并對報(bào)警器采取統(tǒng)一的控制，以及便于采集和處理數(shù)據(jù)，還可在計(jì)算機(jī)上來更改報(bào)警限值等。2、關(guān)于NIS-0

55、9CNIS-09C煙霧傳感器是離子式的煙霧傳感器，也是日本NEMOTO公司專門為檢測延誤而精心設(shè)計(jì)的新型傳感器。檢測的方式：離子式，一源兩室。放射的參數(shù)：電源電壓為DC9v，輸出電壓為5.6+0.4v電流的損耗為27+3pA，靈敏度為0.6+0.1v。特性參數(shù)如下所示：l 靈敏度的特性（根據(jù)UL217標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速0.1M/秒）。l 電源電壓的特性（2560RH）。l 溫濕度的特性和溫度的特性。l 溫度的特性（溫度25）源：放射性元素為媚241，放射量為平均33.3KBq=0.9uCi（29K37KBq）。l 工作的環(huán)境：電源電壓為DC6.0-18.0V，最大為24V；溫度為0-50，最大為-10-

56、60，溫度95。保存的溫度為-25-80，溫度95。NIS-09C離子型煙霧探測器所探測到的為煙霧濃度的模擬量，而煙霧濃度p與輸出電壓v之間則是近似的線性關(guān)系，它的特性曲線方程為v=-0.3p+5.6。3.3 各電路模塊的設(shè)計(jì)3.3.1單片機(jī)外圍接口電路1、晶振電路晶振電路為單片機(jī)89C51的工作提供了時(shí)鐘信號，芯片內(nèi)有一個(gè)用來構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益的反相放大器，而引腳XTAL1和XTAL2則分別是這個(gè)放大器的輸入和輸出端口。該放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或者陶瓷諧振蕩器一塊構(gòu)成了自激振蕩器。電路里的外接的石英晶體以及電容C2和C3接在了放大器反饋回路之中構(gòu)成了并聯(lián)振蕩電路。系統(tǒng)的晶振電

57、路中因外接電容C2和C3的容量的大小會(huì)輕微的影響到振蕩頻率的高與低、振蕩器的工作的穩(wěn)定性、起振難易程度以及溫度的穩(wěn)定性，若使用了石英晶體，電容容量的大小的范圍為；若使用了陶瓷諧振，電容的容量的大小則為。在本設(shè)計(jì)中使用了石英晶體，且電容的容值設(shè)定成30pF。2、復(fù)位電路復(fù)位電路基本功能是：系統(tǒng)在上電的時(shí)候提供了復(fù)位信號，一直到系統(tǒng)的電源穩(wěn)定以后，才撤銷了復(fù)位信號。為了可靠起見，電源在穩(wěn)定后還需要經(jīng)過一定的時(shí)間延長才能撤銷掉復(fù)位信號，以防止電源的開關(guān)或者電源的插頭在分合過程中引起抖動(dòng)從而影響了復(fù)位。89C51單片機(jī)在啟動(dòng)的時(shí)候都是需要復(fù)位的，以使CPU和系統(tǒng)的各個(gè)部件處在確定的初始狀態(tài)，并且從初狀始態(tài)開始工作。89C51單片機(jī)的復(fù)位信號是從引腳REST輸入至芯片內(nèi)部的施密特觸發(fā)器之中的。當(dāng)系統(tǒng)處在正常的工作狀態(tài)的時(shí)候，且振蕩器穩(wěn)定以后，若REST引腳上面有個(gè)高電平并且維持了2個(gè)機(jī)器周期(一個(gè)機(jī)器周期等于24個(gè)振蕩周期)以上，則CPU便可響應(yīng)并且使系統(tǒng)復(fù)位，其復(fù)位方式包括上電復(fù)位和手動(dòng)按鈕式復(fù)位這兩種，本設(shè)計(jì)中選用了手動(dòng)按鈕式復(fù)位。手動(dòng)按鈕式復(fù)位方式需要人為的在復(fù)位的輸入端R