基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警器設(shè)計(jì)

1、.課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)：電子信息工程 學(xué)號(hào):4091426 學(xué)生姓名（簽名）：設(shè)計(jì)題目：基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警器設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)條件微機(jī)實(shí)驗(yàn)室二、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1. 根據(jù)題目要求進(jìn)行資料收集及監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)；2. 主要功能要求：（1）實(shí)時(shí)檢測(cè)至多8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境溫度、煙霧濃度等因素變化，以判斷是否出現(xiàn)火警；（2）判定某監(jiān)控點(diǎn)出現(xiàn)火警時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警，并顯示此監(jiān)控點(diǎn)編號(hào)；（3）能手動(dòng)報(bào)警和取消報(bào)警；（4）能手動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)；（5）監(jiān)控點(diǎn)數(shù)目可以通過鍵盤設(shè)置。3. 撰寫課程設(shè)計(jì)說明書；三、設(shè)計(jì)報(bào)告的內(nèi)容1. 設(shè)計(jì)題目與設(shè)計(jì)任務(wù)（設(shè)計(jì)任務(wù)書）2. 前言（緒論）(設(shè)

2、計(jì)的目的、意義等)3. 設(shè)計(jì)主體（各部分設(shè)計(jì)內(nèi)容、分析、結(jié)論等）4. 結(jié)束語（設(shè)計(jì)的收獲、體會(huì)等）5. 參考資料四、設(shè)計(jì)時(shí)間與安排1、設(shè)計(jì)時(shí)間： 2周2、設(shè)計(jì)時(shí)間安排： 熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備、收集資料： 2 天設(shè)計(jì)圖紙、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算、程序編寫調(diào)試： 9天編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告： 2天答辯： 1天目 錄. v.1 緒論11.1 課題研究的背景和意義11.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀21.3 本文內(nèi)容的結(jié)構(gòu)安排32 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)42.1火災(zāi)產(chǎn)生原理及過程42.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)62.2.1 系統(tǒng)硬件總體構(gòu)架62.2.2 系統(tǒng)軟件總體構(gòu)架62.3系統(tǒng)主要器件的選擇82.3.1 火災(zāi)探測(cè)器的選擇82.3.2 單片

3、機(jī)的選擇153 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)163.1復(fù)位電路與晶振電路163.1.1晶振電路163.1.2 復(fù)位電路163.2傳感器信息采集電路173.3聲光報(bào)警顯示電路183.4系統(tǒng)控制電路194火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)204.1軟件開發(fā)環(huán)境204.2火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)214.2.1數(shù)據(jù)采集子程序224.2.2火災(zāi)判斷/報(bào)警子程序234.2.3控制系統(tǒng)子程序255 總結(jié)265.1 總結(jié)265.2 展望27附錄1 系統(tǒng)程序29附錄2 系統(tǒng)原理圖38參考文獻(xiàn)39致謝40. v.1 緒論1.1 課題研究的背景和意義在各種災(zāi)害中，火災(zāi)是最經(jīng)常、最普遍地威脅公眾安全和社會(huì)發(fā)展的主要災(zāi)害之一?；馂?zāi)是世界上發(fā)

4、生頻率較高的一種災(zāi)害，幾乎每天都有火災(zāi)發(fā)生。據(jù)聯(lián)合國(guó)“世界火災(zāi)統(tǒng)計(jì)中心(WFSC)2000統(tǒng)計(jì)資料”，全球每年大約發(fā)生火災(zāi)600萬至700萬次，全球每年死于火災(zāi)的人數(shù)約為65000至75000人。其中，歐美地區(qū)發(fā)生的火災(zāi)較多，死亡人數(shù)卻相對(duì)較少，這與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的生活水平以及消防技術(shù)和設(shè)施有關(guān);相比較而言，亞洲地區(qū)發(fā)生火災(zāi)次數(shù)較少，但死亡人數(shù)較多，這與亞洲經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度不高、消防設(shè)施不完善等因素有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)70年代火災(zāi)年平均損失不到2.5億元，80年代火災(zāi)年平均損失接近3.2億元。進(jìn)入90年代，特別是1993年以來，火災(zāi)造成的直接財(cái)產(chǎn)損失上升到年均十幾億元，年均死亡2000多人。隨著經(jīng)濟(jì)和

5、城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市高層、地下以及大型綜合性建筑日益增多，火災(zāi)隱患也大大增加，火災(zāi)發(fā)生的數(shù)量及其造成的損失呈逐年上升趨勢(shì)。一旦發(fā)生火災(zāi)，將對(duì)人的生命和財(cái)產(chǎn)造成極大的危害1。嚴(yán)峻的事實(shí)證明，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)財(cái)富日益增加，火災(zāi)給人類、社會(huì)和自然造成的危害范圍不斷擴(kuò)大，它不僅毀壞物質(zhì)財(cái)產(chǎn)，造成社會(huì)秩序的混亂，還直接危脅生命安全，給人們的心靈造成極大的傷害。殘酷的現(xiàn)實(shí)讓人們逐漸認(rèn)識(shí)到監(jiān)控預(yù)警和消防工作的重要性，良好的監(jiān)控系統(tǒng)和及時(shí)的報(bào)警機(jī)制可以大大降低人員的傷亡，為社會(huì)減少不必要的損失2?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)(FAS)就是為了滿足這一需求而研制出的，并且其自身的技術(shù)水平也在隨著人們需求的不斷

6、地提高，在功能、結(jié)構(gòu)、形式等方面不斷地完善。火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)能迅速監(jiān)測(cè)火情，可發(fā)現(xiàn)人們不易發(fā)覺的火災(zāi)早期特征，可將火災(zāi)帶來的生命財(cái)產(chǎn)損失降到最低限度?；馂?zāi)發(fā)生的早期，會(huì)使得燃燒物質(zhì)分解，析出大量的有毒氣體CO，人們可能在毫無察覺火情的情況下就發(fā)生了CO中毒，從而無力逃生，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)到CO濃度的變化，為人們提供CO濃度超標(biāo)報(bào)警信息，通知人們及時(shí)疏散3?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)可作為城市消防系統(tǒng)的單元，通過城市消防專用網(wǎng)與城市消防報(bào)警中心聯(lián)網(wǎng)，及時(shí)將報(bào)警信息傳遞到消防報(bào)警中心，城市消防報(bào)警中心會(huì)自動(dòng)查找到火災(zāi)發(fā)生的位置，并為消防隊(duì)員制定消防路線圖，以便消防隊(duì)員可以迅速抵達(dá)火災(zāi)地點(diǎn)4?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)

7、警系統(tǒng)能對(duì)火災(zāi)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和準(zhǔn)確報(bào)警，有著防止和減少火災(zāi)危害、保護(hù)人身安全和財(cái)產(chǎn)安全的重要意義，有著很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。1.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀根據(jù)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的突發(fā)性、立體性和區(qū)域不確定性,使攻防界線模糊,作戰(zhàn)方向多變,戰(zhàn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)已有百余年的發(fā)展歷史，19世紀(jì)40年代美國(guó)誕生的火災(zāi)報(bào)警裝置標(biāo)志著火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)首次進(jìn)入人們的視野5。1890年在英國(guó)，感溫式火災(zāi)探測(cè)器研制成功并應(yīng)用于火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)，標(biāo)志著火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展走上正軌6。此后，隨著世界科技取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步和各種新興技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，火災(zāi)監(jiān)測(cè)技術(shù)也相應(yīng)迅速發(fā)展，各種類型的火災(zāi)探測(cè)器相繼問世，并日臻完善，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系

8、統(tǒng)也在此基礎(chǔ)上逐漸地蓬勃發(fā)展起來，其發(fā)展過程可以分為以下幾個(gè)階段:第一階段，從19世紀(jì)40年代至20世紀(jì)40年代，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)處于發(fā)展的初級(jí)階段，采用的探測(cè)器主要是感溫式的探測(cè)器，它通過采集溫度信號(hào)，然后判定是否超出設(shè)定的閡值，從而判斷是否有火災(zāi)發(fā)生。這一階段，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)簡(jiǎn)單，僅靠單一的溫度參量進(jìn)行火災(zāi)判斷。但是它易受環(huán)境中其他干擾源的影響，靈敏度低，響應(yīng)速度慢，無法判斷陰燃火災(zāi)，也無法滿足智能化火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的要求。第二階段，20世紀(jì)40年代末，瑞士物理學(xué)家 Emst Meili研究的離子感煙探測(cè)器推出以后，引起了人們對(duì)離子感煙探測(cè)器的重視，隨后感煙探測(cè)器得到廣泛應(yīng)用，并逐漸占據(jù)了絕大部分市

9、場(chǎng)，迫使感溫式探測(cè)器退居其次；到70年代末，光電式感煙探測(cè)器在光電技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，并很快得到大力發(fā)展，它的使用壽命長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)，沒有離子感煙探測(cè)器的放射性問題。在這一階段，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)普遍采用多線制布局方式，布線、調(diào)試、系統(tǒng)可靠性是系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。第三階段，20世紀(jì)80年代初期，總線型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)開始興起，在火災(zāi)報(bào)警領(lǐng)域中邁出了一大步，并得到了較普遍的應(yīng)用。它使得布線工作量顯著減少，安裝調(diào)試更加容易，更能精確報(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(duì)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)及智能技

10、術(shù)的快速發(fā)展，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)步入智能化時(shí)代，智能化火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)迅速發(fā)展起來，各種智能型的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)相繼出現(xiàn)。模擬量可尋址技術(shù)的應(yīng)用使得火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的安全性、精準(zhǔn)性和智能性有了很大提高，在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展史上具有里程碑的意義7。近年來，采用無線通信方式的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在國(guó)外悄然興起。這種系統(tǒng)引入了無線電通信技術(shù)，利用無線通信方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線通信方式，將大多的電器裝置通過無線連接方式進(jìn)行信息傳輸與控制，適用于各類建筑和場(chǎng)所。無線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)起初僅用于特殊場(chǎng)合，如博物館、名勝古跡等不宜布線的場(chǎng)合，而且其價(jià)格也比較高8。隨著科技進(jìn)步和元器件成本的降低，無線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的研發(fā)和生

11、成成本也隨之降低，它在性能和價(jià)格上都具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，其市場(chǎng)潛力已經(jīng)嶄露頭角9。在我國(guó)，采用的無線通信方式的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)日益受到重視。由于其具有安裝簡(jiǎn)便、對(duì)建筑物無損壞作業(yè)、靈活性好，易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，適用于許多場(chǎng)合，如名勝古跡、體育館、博物館、展覽中心、處于施工階段的建筑物、醫(yī)院等?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的智能性主要體現(xiàn)在火災(zāi)判決和統(tǒng)籌管理方面，一般分為分散式、集中式和分布式，分散式系統(tǒng)由非智能型控制器若干智能型探測(cè)節(jié)點(diǎn)組成，由探測(cè)節(jié)點(diǎn)完成火災(zāi)狀態(tài)的判斷;集中式系統(tǒng)由智能型控制器和若干非智能探測(cè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，探測(cè)節(jié)點(diǎn)僅將火災(zāi)參量傳送給控制器，由控制器智能地判斷火災(zāi)狀態(tài)；分布式系統(tǒng)的控制器和探測(cè)節(jié)點(diǎn)均

12、為智能型，也是今后火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展方向10。1.3 本文內(nèi)容的結(jié)構(gòu)安排基于社會(huì)和經(jīng)濟(jì)方面的需求，本課題旨在開發(fā)一個(gè)能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。智能型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是一個(gè)集信號(hào)檢測(cè)、傳輸、處理、報(bào)警于一體的系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市高層、地下建筑以及大型綜合性建筑日益增多，火災(zāi)隱患也大大增加，火災(zāi)的數(shù)量及其造成的損失呈逐年上升趨勢(shì)，市場(chǎng)上迫切需要一種容量大、可靠性高、使用簡(jiǎn)單的智能型火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)。該火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是以AT89C52單片機(jī)作為控制中心，接受、處理火災(zāi)探測(cè)器輸出的煙霧濃度信號(hào)、溫度信號(hào)，并進(jìn)行聲光報(bào)警。本文的結(jié)構(gòu)安排如下：第1章：緒論。主要介紹課

13、題的研究背景和意義，介紹了火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r。此外，介紹了論文的主要內(nèi)容及章節(jié)安排。第2章：介紹了火災(zāi)探測(cè)原理，給出火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)構(gòu)架，分別給出硬件和軟件的整體構(gòu)架，并給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主要器件的選型。第3章：火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了單片機(jī)系統(tǒng)基本電路、傳感器信息采集電路、聲光報(bào)警顯示電路及系統(tǒng)控制電路，并給出相應(yīng)的設(shè)計(jì)原理圖。第4章：火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)控程序設(shè)計(jì)，介紹數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)判斷/報(bào)警子程序和系統(tǒng)控制子程序等。第5章：對(duì)本文工作進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)火災(zāi)報(bào)警器的發(fā)展前景進(jìn)行展望。2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)2.1火災(zāi)產(chǎn)生原理及過程火災(zāi)是一種失去人為控制的由燃燒造

14、成的災(zāi)害，產(chǎn)生火災(zāi)的基本要素是可燃物、助燃物和點(diǎn)火源。可燃物以氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種形態(tài)存在，助燃物通常是空氣中的氧氣。根據(jù)可燃?xì)怏w與空氣混合方式不同有兩種燃燒方式，如果在燃燒前，可燃?xì)饩团c空氣均勻混和，則稱之為預(yù)混燃燒；如果可燃?xì)怏w和空氣分別進(jìn)入燃燒區(qū)邊混合邊燃燒，則稱之為擴(kuò)散燃燒。液體和固體是凝聚態(tài)物質(zhì)，難與空氣均勻混合，它們?nèi)紵幕具^程是當(dāng)從外部獲取一定的能量時(shí)，液體或固體先蒸發(fā)成蒸汽或分解出可燃?xì)怏w(如CO、H2等)的分子團(tuán)、灰燼和未燃燒的物質(zhì)顆粒懸浮在空氣中，稱之為氣溶膠。一般氣溶膠的分子較小(直徑0.01m)。在產(chǎn)生氣溶膠的同時(shí)，產(chǎn)生分子較大(直徑0.01一10m)的液體或固體微粒

15、，稱為煙霧?？扇?xì)怏w與空氣混合，在較強(qiáng)火源作用下產(chǎn)生預(yù)混燃燒。著火后，燃燒產(chǎn)生的熱量使液體或固體的表面繼續(xù)放出可燃?xì)怏w，并形成擴(kuò)散燃燒。同時(shí)，發(fā)出含有紅、紫外線的火焰，散發(fā)出大量的熱量11。這些熱量通過可燃物的直接燃燒、熱傳導(dǎo)、熱輻射和熱對(duì)流，使火從起火部位向周圍蔓延，導(dǎo)致了火勢(shì)的擴(kuò)大，形成火災(zāi)。其中的氣溶膠、煙霧、火焰和熱量都稱為火災(zāi)參量，通過對(duì)這些參量的測(cè)定便可確定是否存在火災(zāi)。根據(jù)火災(zāi)發(fā)生時(shí)產(chǎn)生現(xiàn)象的不同，可以將火災(zāi)分為慢速陰燃、明火和快速發(fā)展火焰等。陰燃就是在疏松或顆粒介質(zhì)中形成的緩慢進(jìn)行的熱解和氧化反應(yīng)，它能長(zhǎng)時(shí)間自行維持并傳播，當(dāng)條件發(fā)生變化時(shí)，或者自行熄滅，或者轉(zhuǎn)化為明火。明火則

16、是火災(zāi)發(fā)生時(shí)燃燒火焰產(chǎn)生的熱量使液體或固體的表面放出可燃?xì)怏w，并形成擴(kuò)散燃燒，同時(shí)發(fā)出含有紅、紫外線的火焰?？焖侔l(fā)展火焰則是火災(zāi)擴(kuò)散的速度特別快，這種類型的火災(zāi)一般為空氣中混有大量可燃?xì)怏w。通過大量的研究表明陰燃是誘發(fā)火災(zāi)的重要原因12?？偟膩碚f，普通可燃物在燃燒時(shí)表現(xiàn)為以下形式：首先是產(chǎn)生燃燒氣體，然后是煙霧，在氧氣充足的條件下才能達(dá)到全部燃燒，產(chǎn)生火焰，發(fā)出可見光和不可見光，并散發(fā)出大量的熱，使環(huán)境溫度升高。起火過程中，起初和陰燃兩個(gè)階段所占的時(shí)間比較長(zhǎng)，雖然產(chǎn)生大量的煙霧，但是環(huán)境溫度不太高，若探測(cè)器就應(yīng)該從此階段開始進(jìn)行探測(cè)，就可以火災(zāi)損失控制在最小限度?；鹧嫒紵螅杆俾?，產(chǎn)生大量

17、的熱使得環(huán)境溫度升高，如果能將這時(shí)能夠探測(cè)到有效地溫度值，就可以比較及時(shí)地控制火災(zāi)。起火過程曲線如圖2.1所示13。圖2.1 起火過程曲線2.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.2.1系統(tǒng)硬件總體構(gòu)架報(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)警顯示模塊、系統(tǒng)控制模塊組成。圖2.2為火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。聲、光報(bào)警器顯示電路手動(dòng)控制電路單片機(jī)系統(tǒng)電路煙霧、溫度傳感器電路圖2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖單片機(jī)是整個(gè)報(bào)警系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)的工作原理是：先通過傳感器 (包括溫感和煙感)將現(xiàn)場(chǎng)溫度、煙霧等非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再通過外接電路或者芯片內(nèi)置電路將所獲取的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為單片機(jī)可讀取的信號(hào)，傳入單片機(jī)。單片機(jī)通過

18、程序的控制，對(duì)獲取的信號(hào)做出判斷，并據(jù)此控制聲、光報(bào)警器顯示電路工作。如果發(fā)生火災(zāi)，系統(tǒng)以聲光的形式報(bào)警，并顯示著火點(diǎn)位置信息。本火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)具有以下功能：(1)聲、光雙重報(bào)警及顯示編號(hào)的功能。(2)手動(dòng)報(bào)警及取消報(bào)警的功能。(3)設(shè)置并顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)功能。(4)指定檢測(cè)點(diǎn)功能。2.2.2系統(tǒng)軟件總體構(gòu)架為了便于系統(tǒng)維護(hù)和功能擴(kuò)充，采用了模塊化程序設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)各個(gè)模塊的具體功能都是通過子程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)的。本系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)判斷、報(bào)警子程序與系統(tǒng)控制子程序等，系統(tǒng)程序流程圖如圖2.3所示。開始初始化判斷手動(dòng)/自動(dòng)檢測(cè)手動(dòng)自動(dòng)輪流檢測(cè)某些監(jiān)測(cè)點(diǎn)指定某監(jiān)測(cè)點(diǎn)檢測(cè)溫度煙霧信號(hào)采集無

19、異常報(bào)警判斷異常報(bào)警取消報(bào)警是否取消報(bào)警結(jié)束圖2.3 程序流程圖2.3系統(tǒng)主要器件的選擇2.3.1 火災(zāi)探測(cè)器的選擇1）探測(cè)器簡(jiǎn)介火災(zāi)探測(cè)器是火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的重要組成部分，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，把火災(zāi)產(chǎn)生的各種非電量參數(shù)(如煙霧，溫度)變成電量參數(shù)傳送給控制器。其特點(diǎn)是模擬量傳輸，跟隨各種非電量參數(shù)的變化而變化16?；馂?zāi)探測(cè)器根據(jù)火災(zāi)發(fā)生時(shí)所表現(xiàn)出來的物理現(xiàn)象可以分為：氣敏型、感溫型、感煙型、感光型、感聲型五大類。 (l)感溫探測(cè)器感溫探測(cè)器一般分為定溫式和差溫式。單一的感溫探測(cè)器靈敏度低、探測(cè)速度慢、探測(cè)范圍小，尤其對(duì)陰燃情況不響應(yīng)，因此不適用于火災(zāi)早期的探測(cè)，而在設(shè)計(jì)時(shí)

20、往往安裝在不宜安裝感煙探測(cè)器的區(qū)域17。(2)感煙探測(cè)器感煙探測(cè)器可以分為離子感煙探測(cè)器和光電感煙探測(cè)器18。感煙探測(cè)器具有非常好的早期報(bào)警功能，即使在不太好的環(huán)境條件場(chǎng)所也會(huì)有比較好的探測(cè)效果，它一般適用于極高的房屋或空心花板或地下室中。感煙探測(cè)器適用于火災(zāi)前期及早期，產(chǎn)生大量的煙和少量的熱，但它不能區(qū)分火災(zāi)信號(hào)與非火災(zāi)信號(hào)，如廚房煙、水蒸氣等，所以誤報(bào)率較高。(3)氣體探測(cè)器氣體探測(cè)器的主要作用是在發(fā)生可燃?xì)怏w泄漏危險(xiǎn)時(shí)，提醒有關(guān)人員采取相關(guān)措施以保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)工作人員、生產(chǎn)設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)以及周圍環(huán)境。氣體探測(cè)器適用于散發(fā)可燃?xì)怏w和可燃蒸汽的場(chǎng)所。但由于氣體探測(cè)器探測(cè)對(duì)像CO易與還原氣體發(fā)生化學(xué)

21、反應(yīng)，因此在有還原氣體的場(chǎng)所可能會(huì)發(fā)生誤報(bào)警。(4)圖像探測(cè)器圖像火災(zāi)探測(cè)器分為煙霧圖像探測(cè)器、火焰圖像探測(cè)器、激光圖像感煙探測(cè)器等，它們都非常適合于商場(chǎng)大空間建筑。但煙霧圖像火災(zāi)探測(cè)器對(duì)不規(guī)則物體或相似圖像可能發(fā)生誤報(bào)警;而火焰圖像探測(cè)器則對(duì)高溫物體或太陽光照射可能發(fā)生誤報(bào)警;激光圖像感煙火災(zāi)探測(cè)器則由于其良好的探測(cè)性能，發(fā)生誤報(bào)警的概率小，非常適合商場(chǎng)建筑的火災(zāi)探測(cè)19。(5)紅、紫外火焰探測(cè)器火災(zāi)中能夠輻射出紅外線的不僅僅是火焰，一些高溫物體的表面都能發(fā)出與火焰紅外線頻帶相吻合的紅外線，因此這些并非火災(zāi)的紅外源就容易使單波段紅外火焰探測(cè)器產(chǎn)生誤報(bào)警20。紫外火焰探測(cè)器靈敏度高(ms級(jí))，

22、反應(yīng)快，適合在火災(zāi)時(shí)有強(qiáng)烈的火焰輻射而無陰燃階段且需對(duì)火焰做出快速反應(yīng)的場(chǎng)合，但當(dāng)環(huán)境中有紫外輻射、高溫物體或有太陽光直射時(shí)可能或產(chǎn)生誤報(bào)警，因此，紫外火焰探測(cè)器不宜用于火焰出現(xiàn)前有濃煙擴(kuò)散或有陽光直射的地方。煙霧濃度是火災(zāi)的特性參數(shù)之一，在較大范圍的監(jiān)視場(chǎng)所，煙霧探測(cè)一直被廣泛使用的火災(zāi)探測(cè)方法。火災(zāi)中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，溫度也是火災(zāi)的另一特性參數(shù)，和環(huán)境溫度相比火災(zāi)的溫升是很明顯的，所以溫度也被用來進(jìn)行火災(zāi)探測(cè)21。然而煙霧探測(cè)器在受到外界非火災(zāi)的干擾信號(hào)會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)警，且對(duì)于某些黑煙的探測(cè)并不敏感。溫度探測(cè)器可以很好地補(bǔ)充煙霧探測(cè)器造成的漏報(bào)，但由于只有在燃燒的后兩個(gè)階段才會(huì)發(fā)生明顯的變化，報(bào)

23、警的響應(yīng)時(shí)間慢。因此根據(jù)以上情況以及本系統(tǒng)的要求，采用感煙探測(cè)器和感溫探測(cè)器相結(jié)合的多傳感器探測(cè)方法22，可以發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)、彌補(bǔ)不足之處，在火災(zāi)發(fā)生的早期就能夠更加準(zhǔn)確的報(bào)警。2）煙霧探測(cè)器本設(shè)計(jì)的感煙探測(cè)器采用的是MQ-2氣體傳感器，其特點(diǎn)有：廣泛的探測(cè)范圍、高靈敏度、快速響應(yīng)恢復(fù)、優(yōu)異的穩(wěn)定性、壽命長(zhǎng)、簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路等等。MQ-2傳感器可應(yīng)用于家庭和工廠的氣體泄漏監(jiān)測(cè)裝置，適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測(cè)。MQ-2的規(guī)格3）溫度探測(cè)器溫度探測(cè)器使用的是DALLAS（達(dá)拉斯）公司生產(chǎn)的DS18B20溫度傳感器。超小的體積，超低的硬件開消，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，附加功

24、能強(qiáng)，使得DS18B20更受歡迎。對(duì)于我們普通的電子愛好者來說，DS18B20的優(yōu)勢(shì)更是我們學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)和開發(fā)溫度相關(guān)的小產(chǎn)品的不二選擇。DS18B20的主要特征：􀂄 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。 􀂄 先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信。 􀂄 最高12位分辨率，精度可達(dá)土0.5攝氏度。􀂄12位分辨率時(shí)的最大工作周期為750毫秒。􀂄 可選擇寄生工作方式。 􀂄 檢測(cè)溫度范圍為55°C +125°C (67°F +257°F) 􀂄 內(nèi)置EEPROM，限溫

25、報(bào)警功能。􀂄64位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接。􀂄 多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。 DS18B20芯片封裝結(jié)構(gòu)：DS18B20引腳功能：·GND 電壓地·DQ 單數(shù)據(jù)總線·VDD 電源電壓·NC 空引腳DS18B20工作原理及應(yīng)用：DS18B20的溫度檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。其一個(gè)工作周期可分為兩個(gè)部分，即溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理。在講解其工作流程之前我們有必要了解18B20的內(nèi)部存儲(chǔ)器資源。18B20共有三種形態(tài)的存儲(chǔ)器資源，它們分別是：ROM 只讀存儲(chǔ)器，用于存放DS18B

26、20ID編碼，其前8位是單線系列編碼（DS18B20的編碼是19H），后面48位是芯片唯一的序列號(hào)，最后8位是以上56的位的CRC碼（冗余校驗(yàn)）。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時(shí)設(shè)置不由用戶更改。DS18B20共64位ROM。RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失，DS18B20共9個(gè)字節(jié)RAM，每個(gè)字節(jié)為8位。第1、2個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第3、4個(gè)字節(jié)是用戶EEPROM（常用于溫度報(bào)警值儲(chǔ)存）的鏡像。在上電復(fù)位時(shí)其值將被刷新。第5個(gè)字節(jié)則是用戶第3個(gè)EEPROM的鏡像。第6、7、8個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元

27、。第9個(gè)字節(jié)為前8個(gè)字節(jié)的CRC碼。EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長(zhǎng)期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)，DS18B20共3位EEPROM，并在RAM都存在鏡像，以方便用戶操作?？刂破鲗?duì)18B20操作流程：1，復(fù)位：首先我們必須對(duì)DS18B20芯片進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位就是由控制器（單片機(jī)）給DS18B20單總線至少480uS的低電平信號(hào)。當(dāng)18B20接到此復(fù)位信號(hào)后則會(huì)在1560uS后回發(fā)一個(gè)芯片的存在脈沖。2，存在脈沖：在復(fù)位電平結(jié)束之后，控制器應(yīng)該將數(shù)據(jù)單總線拉高，以便于在1560uS后接收存在脈沖，存在脈沖為一個(gè)60240uS的低電平信號(hào)。至此，通信雙方已經(jīng)達(dá)成了基本的協(xié)議，接

28、下來將會(huì)是控制器與18B20間的數(shù)據(jù)通信。如果復(fù)位低電平的時(shí)間不足或是單總線的電路斷路都不會(huì)接到存在脈沖，在設(shè)計(jì)時(shí)要注意意外情況的處理。3，控制器發(fā)送ROM指令：雙方打完了招呼之后最要將進(jìn)行交流了，ROM指令共有5條，每一個(gè)工作周期只能發(fā)一條，ROM指令分別是讀ROM數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、跳躍ROM、芯片搜索、報(bào)警芯片搜索。ROM指令為8位長(zhǎng)度，功能是對(duì)片內(nèi)的64位光刻ROM進(jìn)行操作。其主要目的是為了分辨一條總線上掛接的多個(gè)器件并作處理。誠(chéng)然，單總線上可以同時(shí)掛接多個(gè)器件，并通過每個(gè)器件上所獨(dú)有的ID號(hào)來區(qū)別，一般只掛接單個(gè)18B20芯片時(shí)可以跳過ROM指令（注意：此處指的跳過ROM指令并非不發(fā)

29、送ROM指令，而是用特有的一條“跳過指令”）。4，控制器發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令：在ROM指令發(fā)送給18B20之后，緊接著（不間斷）就是發(fā)送存儲(chǔ)器操作指令了。操作指令同樣為8位，共6條，存儲(chǔ)器操作指令分別是寫RAM數(shù)據(jù)、讀RAM數(shù)據(jù)、將RAM數(shù)據(jù)復(fù)制到EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將EEPROM中的報(bào)警值復(fù)制到RAM、工作方式切換。存儲(chǔ)器操作指令的功能是命令18B20作什么樣的工作，是芯片控制的關(guān)鍵。5，執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫：一個(gè)存儲(chǔ)器操作指令結(jié)束后則將進(jìn)行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫，這個(gè)操作要視存儲(chǔ)器操作指令而定。如執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換指令則控制器（單片機(jī)）必須等待18B20執(zhí)行其指令，一般轉(zhuǎn)換時(shí)間為500uS。如執(zhí)行數(shù)據(jù)

30、讀寫指令則需要嚴(yán)格遵循18B20的讀寫時(shí)序來操作。數(shù)據(jù)的讀寫方法將有下文有詳細(xì)介紹。若要讀出當(dāng)前的溫度數(shù)據(jù)我們需要執(zhí)行兩次工作周期，第一個(gè)周期為復(fù)位、跳過ROM指令、執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)器操作指令、等待500uS溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間。緊接著執(zhí)行第二個(gè)周期為復(fù)位、跳過ROM指令、執(zhí)行讀RAM的存儲(chǔ)器操作指令、讀數(shù)據(jù)（最多為9個(gè)字節(jié)，中途可停止，只讀簡(jiǎn)單溫度值則讀前2個(gè)字節(jié)即可）。其它的操作流程也大同小異，在此不多介紹。2.3.2 單片機(jī)的選擇本設(shè)計(jì)的控制芯片使用的是ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)AT89C52其片內(nèi)含8K bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和256

31、bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052 產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU ）和FLASH由存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片適用于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。AT89C52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8字節(jié)FLASH閃速存儲(chǔ)器，256字竹內(nèi)部RAM , 32個(gè)I/O口線，3個(gè)16 位定時(shí)計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C52可降至OHz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電上作模式?？臻e方式停止CPU 的工作，但允許RAM，定時(shí)計(jì)數(shù)器

32、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位.3 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)系統(tǒng)基本電路3.1.1晶振電路晶振電路為單片機(jī)AT89C52工作提供時(shí)鐘信號(hào)，芯片中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振蕩器一起構(gòu)成自激振蕩器。電路中的外接石英晶體及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路，系統(tǒng)的晶振電路如圖3.1所示。由于外接電容C1、C2的容量大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、

33、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，電容的容量大小范圍為；如果使用陶瓷諧振，則電容容量大小為。本設(shè)計(jì)中使用石英晶體，電容的容值設(shè)定為30pF。3.1.2 復(fù)位電路復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。AT89C52的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果REST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)

34、器周期(24個(gè)振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位，本設(shè)計(jì)采用的是手動(dòng)按鈕復(fù)位。手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平,采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則Vcc的+5V電平就會(huì)直接加到RST端，系統(tǒng)復(fù)位。由于人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，設(shè)計(jì)完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求。復(fù)位電路中REST為手動(dòng)復(fù)位開關(guān)，電容C3可避免高頻諧波對(duì)電路的干擾。AT89C52的復(fù)位電路如圖3.3所示。圖3.1 晶振電路與復(fù)位電路3.2傳感器信息采集電路MQ-2氣敏元件的對(duì)不同種類、不同濃度的氣

35、體有不同的電阻值，靈敏度的調(diào)整是很重要的。煙霧傳感器的外部電路設(shè)計(jì)圖如圖3.2。圖3.2 MQ-2外圍電路DS18B20采用單數(shù)據(jù)總線傳送數(shù)據(jù)，即一個(gè)器件只占用一個(gè)AT89C52芯片的IO引腳，本系統(tǒng)要最多檢測(cè)8個(gè)位置，因此設(shè)計(jì)將AT89C52的P2口由于溫度采集。此設(shè)計(jì)圖中，撥碼開關(guān)SW1即模擬的是8個(gè)煙霧傳感器經(jīng)過外部電路處理后傳回來的電信號(hào)。圖3.3 數(shù)據(jù)采集電路3.3聲光報(bào)警顯示電路聲光報(bào)警顯示電路在AT89C52的控制下，可在外部環(huán)境異常時(shí)蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲，紅色led燈點(diǎn)亮，紅色數(shù)碼管其位置信息。AT89C52的P0口加入了大小為10K歐姆的上拉電阻，因P0口是地址數(shù)據(jù)復(fù)用口線，與其

36、它口線不一樣。所以，當(dāng)P0作普通IO時(shí)，必須用上拉電阻將其電平拉高，上拉電阻不起限流作用。以方便操作，選用了直流電壓控制型的蜂鳴器、紅色發(fā)光二級(jí)管以及紅色7段數(shù)碼管作為聲光報(bào)警顯示設(shè)備。為了簡(jiǎn)化電路節(jié)省單片機(jī)的管腳，采用了74ls47芯片為數(shù)碼管編碼，使得本來要占用的7個(gè)單片機(jī)管腳變?yōu)橹徽加?個(gè)?？紤]到之后的檢測(cè)點(diǎn)數(shù)目的顯示也要用7段數(shù)碼管（本設(shè)計(jì)采用藍(lán)色數(shù)碼管），因此采用了兩個(gè)74hc573芯片作為鎖存器，分別于兩個(gè)數(shù)碼管連接，使得單片機(jī)只需要控制之前的4個(gè)管腳和這兩鎖存器的兩個(gè)使能管腳便能控制兩個(gè)數(shù)碼管的顯示。至此P0口的8個(gè)管腳用掉了6個(gè)，剩余的兩個(gè)管腳分別連接蜂鳴器電路和紅色led電路

37、即可完成此部分的設(shè)計(jì)。圖3.4 聲光報(bào)警電路3.4系統(tǒng)控制電路系統(tǒng)控制電路包含了10個(gè)按鍵和一個(gè)藍(lán)色數(shù)碼管，18號(hào)按鍵分別對(duì)應(yīng)著18號(hào)檢測(cè)位置，9號(hào)按鍵對(duì)應(yīng)系統(tǒng)中的取消報(bào)警鍵，10號(hào)按鍵對(duì)應(yīng)系統(tǒng)中的設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)數(shù)目功能鍵，藍(lán)色數(shù)碼管則實(shí)時(shí)地顯示當(dāng)前監(jiān)測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，方便用戶調(diào)整。藍(lán)色數(shù)碼管的電路已在3.3中敘述。出于節(jié)省單片機(jī)管腳的考慮，10個(gè)按鍵被連接在兩個(gè)8-3編碼器上。這樣使得被來要占用的10個(gè)單片機(jī)管腳變?yōu)?個(gè)。同時(shí)為了提高程序運(yùn)行的效率，本設(shè)計(jì)將兩個(gè)8-3編碼器GS輸出端通過一個(gè)與門（74LS08）連接到單片機(jī)的外部中斷0口，這樣把中斷與管腳掃描結(jié)合一體，使得程序運(yùn)行效率有了大大提高。圖3

38、.5 系統(tǒng)控制電路4 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4.1軟件開發(fā)環(huán)境本系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的匯編語言而采用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。因?yàn)镃語言的描述由函數(shù)組成，是一種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語言，所以更容易實(shí)現(xiàn)模塊化，而且具有可讀性好，易于移植等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還有匯編語言一樣的位操作功能的硬件詳細(xì)控制指令29。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面，可以使用結(jié)構(gòu)體和數(shù)組，能夠處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)，可用于實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)。本系統(tǒng)的軟件編程使用的是美國(guó)Keil Software公司出品的Keil C51，是51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。 Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，Keil C51

39、生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能 體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。C52工具包的整體結(jié)構(gòu)中，Vision與Ishell分別是C52for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。 4.2火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)判斷/報(bào)警子程序與系統(tǒng)控制子程序等來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求。主要功能要求：（1）實(shí)時(shí)檢測(cè)至多8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境溫度、煙霧濃度等因素變化，以判斷是否出現(xiàn)火警；（2）判定某監(jiān)控點(diǎn)出現(xiàn)火警時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警，并

40、顯示此監(jiān)控點(diǎn)編號(hào)；（3）能手動(dòng)報(bào)警和取消報(bào)警；（4）能手動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)；（5）監(jiān)控點(diǎn)數(shù)目可以通過鍵盤設(shè)置。程序流程圖：開始初始化判斷手動(dòng)/自動(dòng)檢測(cè)手動(dòng)自動(dòng)輪流檢測(cè)某些監(jiān)測(cè)點(diǎn)指定某監(jiān)測(cè)點(diǎn)檢測(cè)溫度煙霧信號(hào)采集無異常報(bào)警判斷異常報(bào)警取消報(bào)警是否取消報(bào)警結(jié)束圖2.3 程序流程圖4.2.1數(shù)據(jù)采集子程序?qū)τ跓熿F信息，根據(jù)電路設(shè)計(jì)可知，MQ-2煙霧傳感器電路傳回單片機(jī)P1口的是高低電頻的信號(hào)。高電頻意味著沒有出現(xiàn)異常，低電頻意味著煙霧指數(shù)出現(xiàn)異常。因此，對(duì)煙霧情況的檢測(cè)實(shí)則對(duì)P1口相應(yīng)管腳上高低電頻的檢測(cè)。在讀取的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了判斷功能，因此也是把報(bào)警功能和取消報(bào)警功能跟煙霧數(shù)據(jù)采集結(jié)合于一體的原因。對(duì)于溫

41、度信息，由于DS18B20是單總線傳輸數(shù)據(jù)的器件，只需根據(jù)該器件的單總線特性設(shè)計(jì)程序。每采集一次溫度信息的流程為：讀取溫度，并轉(zhuǎn)換為所需的值器件復(fù)位跳過ROM命令，設(shè)置讀模式跳過ROM命令，執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)化命令并等待完成器件復(fù)位器件復(fù)位溫度采集子函數(shù)：unsigned int temperature(unsigned char Q)unsigned char temp1,temp2;unsigned int temp;rst18B20(Q);write18B20(Q,0xcc);write18B20(Q,0x44);rst18B20(Q);write18B20(Q,0xcc);write18B20

42、(Q,0xbe);temp1=read18B20(Q);/低8位temp2=read18B20(Q);/高8位temp=temp2;temp<<=8;temp+=temp1;temp=(unsigned int)(temp*0.625); /保留一位小數(shù)return temp;此函數(shù)中的參數(shù)值的是監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置。由于電路連接對(duì)應(yīng)的是單片機(jī)的P3口，所以該函數(shù)要借助輔助子函數(shù)unsigned char getQ（unsigned char i）來將18轉(zhuǎn)化為P2口的P20P27管腳即：0x01,0x02,0x04,0x10,0x20,0x40,0x80.以支持單總線操作。所以如果要

43、檢測(cè)第8號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，則本函數(shù)的調(diào)用應(yīng)該是：tmpT=temperature(getQ(8)。4.2.2火災(zāi)判斷/報(bào)警子程序根據(jù)任務(wù)要求，火災(zāi)判斷報(bào)警子程序要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能：1.對(duì)采集到的溫度、煙霧濃度值進(jìn)行判斷，觸發(fā)報(bào)警；2.對(duì)取消報(bào)警按鍵的讀取，當(dāng)報(bào)警產(chǎn)生時(shí)如果被按下，則取消當(dāng)前的報(bào)警，如果再次被按下，則恢復(fù)報(bào)警功能。煙霧檢測(cè)及溫度、煙霧報(bào)警判斷子函數(shù)：void checkFun(unsigned char i)unsigned char temp=0x01;temp<<=(i-1);dense=0xff;delaynms(1);tmpT=temperature(getQ(i);if

44、(dense&temp)=0) /check densewhile(cancel%2)=0)&&(dense&temp)=0)led=0;buzz=0;seg7(i,2);else if(tmpT>stdT) /check temperaturewhile(cancel%2)=0)&&(tmpT>stdT) tmpT=temperature(getQ(i);led=0;buzz=0;seg7(i,2);led=1;buzz=1;seg7(0,2);此函數(shù)中的參數(shù)則指的是檢測(cè)點(diǎn)的位置。此函數(shù)中包含了溫度采集子函unsigned int

45、temperature(unsigned char Q)和數(shù)碼管顯示子函數(shù)。數(shù)碼管顯示子函數(shù)：void seg7(unsigned char value,unsigned char lock)if(value%2=1) AA=1;else AA=0;value/=2;if(value%2=1) BB=1;else BB=0; value/=2;if(value%2=1) CC=1;else CC=0;value/=2;if(value%2=1) DD=1;else DD=0;if(lock=1) /total numberlock1=1;delaynms(20);lock1=0;delaynm

46、s(20);lock2=0;else if(lock=2)/fire numberlock2=1;delaynms(20);lock2=0;delaynms(20);lock1=0;根據(jù)數(shù)碼管顯示部分的電路設(shè)計(jì)可知，兩個(gè)數(shù)碼管的顯示只需要控制6個(gè)單片機(jī)引腳。其中AA、BB、CC、DD引腳連接的是74LS47芯片的輸入引腳，單片機(jī)控制這四個(gè)引腳輸出的2進(jìn)制數(shù)經(jīng)過74LS47譯碼，控制數(shù)碼管顯示相應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)字。其中l(wèi)ock1，lock2分別連接兩個(gè)74HC573使能端，當(dāng)lock1=0，lock2=1時(shí)，紅色數(shù)碼管保持當(dāng)前讀數(shù)不變，藍(lán)色數(shù)碼管根據(jù)AA、BB、CC、DD的輸出信號(hào)改變數(shù)字，當(dāng)loc

47、k1=1，lock2=0時(shí)，藍(lán)色數(shù)碼管保持當(dāng)前讀數(shù)不變，紅色數(shù)碼管根據(jù)AA、BB、CC、DD的輸出信號(hào)改變數(shù)字。該程序中包含了毫秒延時(shí)函數(shù)。毫秒延時(shí)函數(shù)：void delaynms(unsigned int ms)unsigned int x,y;for(x=ms;x;x-)for(y=110;y;y-);此函數(shù)中的參數(shù)即延時(shí)的時(shí)間，單位為毫秒。4.2.3系統(tǒng)控制子程序系統(tǒng)控制功能主要有三個(gè)：1.指定檢測(cè)點(diǎn)的位置；2.設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)；3.取消/恢復(fù)報(bào)警功能。本設(shè)計(jì)主要通過按鍵的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制功能。根據(jù)設(shè)計(jì)的電路可知，10個(gè)按鍵是經(jīng)過兩個(gè)8-3編碼器連接到單片機(jī)的P33P37 五個(gè)引腳上的

48、，并且兩個(gè)8-3譯碼器的GS端還通過一個(gè)與門連接到P32即外部中斷0口，所以系統(tǒng)控制子程序是通過外部中斷0實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)外部中斷0被觸發(fā)，則開始檢測(cè)P33P37上的電位信息，經(jīng)過程序分析得出到底是哪個(gè)按鍵被按下，然后執(zhí)行相應(yīng)的控制命令。系統(tǒng)控制子程序：void keyValue() interrupt 0unsigned char temp;EX0=0;EA=0;temp=P3&0xf8;switch(temp)case 0x38:keyV= 1;/0011 1000break;case 0xf0:keyV= 2;/1111 0000 break;case 0xe8:keyV= 3;/11

49、10 1000 break;case 0xe0:keyV= 4;/1110 0000 break;case 0xd8:keyV= 5;/1101 1000 break;case 0xd0:keyV= 6;/1101 0000 break;case 0xc8:keyV= 7;/1100 1000 break;case 0xc0:keyV= 8;/1100 0000 break;case 0xb8:keyV= 9;/1011 1000 break;case 0x78:keyV= 10;/0111 1000 break;if(keyV>=1&&keyV<=8)checkN

50、um=keyV;alter=1; /check the only oneelse if(keyV=9)cancel+;else if(keyV=10)alter+; /calculate the total number the check alternatelyif(alter>8) alter=1;EA=1;EX0=1;5 總結(jié)與展望5.1 總結(jié)本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)AT89C52的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，系統(tǒng)安全可靠，誤報(bào)率低，操作方便，成本較低。本設(shè)計(jì)拋棄了傳統(tǒng)的使用單一傳感器探測(cè)報(bào)警，采用了溫度傳感器DS18B20和煙霧傳感器MQ-2相結(jié)合的多傳感器探測(cè)方法，使系統(tǒng)靈敏度高、響應(yīng)時(shí)

51、間短，在火災(zāi)發(fā)生的早期就能準(zhǔn)確的報(bào)警。在系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方面，采用了模塊化程序設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)各個(gè)模塊的具體功能都是通過子程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)的。既使得程序結(jié)構(gòu)清晰，又便于以后進(jìn)一步擴(kuò)展其功能，也便于系統(tǒng)的維護(hù)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)，系統(tǒng)以聲光的形式發(fā)出報(bào)警。在系統(tǒng)中設(shè)置了1個(gè)蜂鳴器，實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警；并且還設(shè)置了1個(gè)發(fā)光二極管。如果系統(tǒng)出現(xiàn)硬件故障，能發(fā)出故障報(bào)警；如果煙霧和溫度出現(xiàn)異常，則說明有火災(zāi)，發(fā)出火災(zāi)警報(bào)。由于時(shí)間緊迫和個(gè)人能力有限，本文設(shè)計(jì)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)還存在許多需要完善和作進(jìn)一步研究的問題，如：（1）火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)判斷的算法有待進(jìn)一步的研究改進(jìn)，應(yīng)用更先進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊識(shí)別等智能算法，降低系統(tǒng)的誤報(bào)率，

52、提高靈敏度。（2）火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)沒有聯(lián)網(wǎng)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)不能通過電話網(wǎng)絡(luò)向消防指揮中心報(bào)警。5.2 展望二十一世紀(jì)是網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，在計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展下，火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)的更新變化也非常明顯，總體來看，主要的發(fā)展變化是：數(shù)字技術(shù)和新工藝、新材料的應(yīng)用，改進(jìn)系統(tǒng)能力和減少維護(hù)要求，向著高可靠、低誤報(bào)和網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。l)早期、超早期的火災(zāi)探測(cè)報(bào)警超早期火災(zāi)報(bào)警的主要指導(dǎo)思想是：(1)提高靈敏度，在火災(zāi)早期階段生成物較少的時(shí)候即可探測(cè)報(bào)警;(2)探測(cè)火災(zāi)過程中尚未形成火災(zāi)時(shí)的生成物即超早期火災(zāi)探測(cè)報(bào)警。為此，利用提高靈敏度實(shí)現(xiàn)早期火災(zāi)探測(cè)報(bào)警的方法中，已經(jīng)將粒子計(jì)數(shù)測(cè)量技

53、術(shù)用于火災(zāi)探測(cè)。2)全新的火災(zāi)判定依據(jù)從以搜集時(shí)間信息為主作為報(bào)警依據(jù)，轉(zhuǎn)為以物性信息與時(shí)間信息相結(jié)合作為報(bào)警依據(jù)。3)采用智能技術(shù)處理傳感器提供的火災(zāi)信息目前傳感器所提供的是混合型時(shí)間信息，做好對(duì)信息的處理，以彌補(bǔ)信息源頭的缺陷，盡可能提高報(bào)警的可靠性和后續(xù)工程系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制的準(zhǔn)確性。4)火災(zāi)探測(cè)報(bào)警的網(wǎng)絡(luò)化火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是指將計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)應(yīng)用于火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，使控制器之間或者探測(cè)器之間，系統(tǒng)內(nèi)部之間和系統(tǒng)外部之間通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議交換數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)層次功能設(shè)定，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)調(diào)用管理、119自動(dòng)報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)等功能。附錄1 系統(tǒng)程序*include<r

54、eg52.h>/7segsbit AA=P00;sbit BB=P01;sbit CC=P02;sbit DD=P03;sbit lock1=P06; /redsbit lock2=P07; /blue/ledsbit led=P04;/buzzsbit buzz=P05;/fog*define dense P1*define stdD 0xff/temperature*define ww P2/10keysbit P33=P33;sbit P34=P34;sbit P35=P35;sbit P36=P36;sbit P37=P37;void init_ext0()EA=1;EX0=1;

55、IT0=1;/all parameters unsigned int keyV=0;unsigned int stdT=300;/standard temperature =30unsigned int tmpT=0;unsigned char checkNum=1; /range from 18unsigned char fireNum=0; /safe=0;danger=1;unsigned char cancel=0; /go on=0;stop=1;unsigned char alter=1; /sigle=0;alternate=1;/function1: temperaturevo