【正文】 的復(fù)合傳感器。它對火災(zāi)產(chǎn)生的多種參數(shù)進(jìn)行多種信息的分析，排除干擾，確定火災(zāi)，從而提高了判斷火災(zāi)的準(zhǔn)確性。而與之配套的硬件則采用復(fù)合多傳感器等傳感方式，為判斷火災(zāi)提供更加充分的火災(zāi)信息。成熟的產(chǎn)品有煙、溫復(fù)合智能火災(zāi)報警探測系統(tǒng)，并以用揚州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 6 于 實際工程。 我國火災(zāi)報警系統(tǒng)起步較發(fā)達(dá)國家晚幾十年，從上世紀(jì) 70 年代我國才開始研制生產(chǎn)火災(zāi)報警系統(tǒng)產(chǎn)品。進(jìn)入 80 年代后，國內(nèi)主要廠家也多是模仿國外產(chǎn)品，或是引進(jìn)國外技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，沒有真正意義上核心技術(shù)，并且市場也剛剛開始發(fā)育?；馂?zāi)報警產(chǎn)品真正發(fā)展是在 90 年代以后，隨著政府逐漸開放國門，國外企業(yè)開始大量進(jìn)入中國消防市場，帶來先進(jìn)技術(shù)的同時也促進(jìn)了市場的成熟。這時期，我國生產(chǎn)火災(zāi)報警產(chǎn)品的企業(yè)也得到了快速發(fā)展，部分企業(yè)進(jìn)行了合資生產(chǎn)、技術(shù)合作，取得了不菲的成績，也造就了現(xiàn)今市場上許多有實力的商家，部分技術(shù)已接近 或趕上了國際水平。 第四節(jié) 主要研究內(nèi)容 本課題所研究的無線多功能火災(zāi)報警器由有線報警和遠(yuǎn)程報警兩部分組成。在有線部分實現(xiàn)火情探測功能和聲光報警功能的基礎(chǔ)上無線多功能火災(zāi)報警器通過無線通信模塊以及單片機的控制實現(xiàn)遠(yuǎn)程火災(zāi)報警。 本課題主要完成的任務(wù)包括： (l)對控制器進(jìn)行整體規(guī)劃和結(jié)構(gòu)設(shè)計。 (2)硬件部分： 以 STC89C52 單片機為核心部件， 包括傳感器的選擇，無線模塊的選 擇，火情探測電路設(shè)計，無線通訊電路設(shè)計以及報警電路設(shè)計。 (3)軟件部分：包括單片機控制程序以及無線通 信程序。 (4)硬件電路和軟件程序的綜合調(diào)試 與分析：在軟硬件完成以后，要對系統(tǒng)進(jìn)行綜合的測試與實驗，分析系統(tǒng)的可靠性與實用性，調(diào)整系統(tǒng)的不足。 揚州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 7 第二章 無線多功能火災(zāi)報警器的 總體方案 設(shè)計 本課題采用有線報警與無線報警可分離的方式設(shè)計火災(zāi)報警器，下面分別對系統(tǒng)功能要求、系統(tǒng)技術(shù)要求及系統(tǒng)實現(xiàn)方案總體闡述。 第一節(jié) 系統(tǒng)的功能要求 本系統(tǒng)的研制主要包括以下幾項功能： (1)火情探測功能：為提高火災(zāi)報警的準(zhǔn)確性和及時性，本系統(tǒng)火災(zāi)報警器需采用多種方式進(jìn)行火情的探測。在實際使用中，根據(jù)不同 的防火場所，用戶可以選用溫度探測法、可燃?xì)怏w檢測法及煙霧探測法等合適的火災(zāi)探測方法，來有效的探測火災(zāi)。 (2)無線數(shù)傳功能：當(dāng)有火災(zāi)報警、故障等異常情況發(fā)生時，單片機要啟動無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將探測器自身引導(dǎo)碼、狀態(tài)碼發(fā)送給無線通信模塊的發(fā)送端，而接收端再將接收到的編碼傳遞給單片機進(jìn)行解碼，判斷是否產(chǎn)生火情，并確定是否報警。 (3) 聲光報警功能：當(dāng)有火情產(chǎn)生、故障等異常情況發(fā)生時，報警器要進(jìn)行聲光報警。當(dāng)控制器處于火災(zāi)報警狀態(tài)時，火警指示燈應(yīng)點亮，并發(fā)出報警聲。 第二節(jié) 系統(tǒng)的技術(shù)要求 在了解本系統(tǒng)的工作原理和功 能之后，我們就可以確定系統(tǒng)的技術(shù)要求。本系統(tǒng)采用了標(biāo)準(zhǔn)的無線數(shù)傳模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和通用性。系統(tǒng)采用的單片機處理器成本均比較低，適合批量生產(chǎn)和各類工程的需要。對于完整的系統(tǒng)而言，為了提高市場競爭力，要求該系統(tǒng)應(yīng)符合體積小、重量輕、功耗低、數(shù)傳性能可靠和成本低廉等技術(shù)要求。具體參數(shù)和指標(biāo)如下： (1)小體積：探測器的體積要盡可能的小，這樣才能減少占用的空間，而且更便于安裝和更換。 (2)低功耗：系統(tǒng)采用三節(jié) 5 號干電池供電，電池電量有限，并且無線發(fā)射模塊消耗電能比較大。因此要求有線部分的功 耗要盡可能的低才能滿足時間工作的要求。 揚州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 8 (3)高可靠性 :由于系統(tǒng)工作環(huán)境可能存在不確定的電磁干擾，為了保證系統(tǒng)長時間可靠地工作，減少誤報發(fā)生的機率，選擇的無線模塊應(yīng)具有較高的抗干擾性能。 第三節(jié) 系統(tǒng)的組成及總體方案設(shè)計 本無線多功能火災(zāi)報警器主要由傳感器、單片機、無線通信模塊、控制電路、聲光報警電路、編碼解碼電路等組成。設(shè)計的關(guān)鍵在于三個傳感器電路的設(shè)計以及無線通信部分的程序設(shè)計。 系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如下： 溫度傳感器檢測電路 煙霧傳感器檢測電路 氣體傳感器檢測電路 單片機處理電路 無線收發(fā)模塊 單片機控制系統(tǒng) 蜂鳴器報警 發(fā)光二極管顯示 揚州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 9 第三章 無線多功能火災(zāi)報警器的硬件設(shè)計 總 體電路 圖 如圖 ，左邊的火情探測電路從上到下依次為溫度探測電路、煙霧探測電路、氣體探測電路。當(dāng)他們檢測到有異常時，就會分別通過 , 口輸出高電平，高電平進(jìn)入單片機進(jìn)行處理。 右上部分為單片機對信號處理后通過內(nèi)部程序 控制不同的 LED 燈亮和蜂鳴器響，實現(xiàn)聲光報警。 右下部分為無線數(shù)傳部分， (1)無線發(fā)送電路：在單片機檢測到前面控制部分輸入為火災(zāi)異常情況后先進(jìn)行編碼，然后通過數(shù)據(jù)輸出口 口傳給無線發(fā)送模塊 F05P；(2)無線接收電路，通過無線接收模塊 J04V 接收到無線發(fā)送的編碼，再通過數(shù)據(jù)輸入口傳給 口，再由另一塊單片機對收到的信號進(jìn)行解碼，判斷是否有火情發(fā)生，進(jìn)而決定是否報警。 揚州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 10 第一節(jié) 溫度傳感器電路的設(shè)計 圖 工作原理： 如圖 ，集成溫度傳感器 AD590 和 R1 也組成一個分壓電路，電容的作用是濾波，濾掉電流中的交流成分。電阻 R0 和電位器 R4 組成一個分壓電路，比較器 LM358 的反向端 (2 腳 )的電壓為 VCC 的部分電壓；比較器 LM358 的正向端（ 3 腳）的電壓隨 AD590 溫度變化而變化。 在室溫下，調(diào)節(jié)電位器 R4，使比較器 LM358 中的 2 腳電壓高 于 3 腳電壓，此時比較器輸出端 1 腳就會輸出一個低電平；當(dāng)外界溫度達(dá)到一定的高度后，集成溫度傳感器AD590 的線性輸出電流增大， 3 腳的電壓也就跟著增加，最后使比較器 3 腳電壓高于 2腳電壓， 1 腳輸出為高電平，即為有效信號，判斷有火情發(fā)生。其中，我們可以通過調(diào)節(jié)電位器 R4 的阻值大小來設(shè)置整個電路輸出為高電平時所需達(dá)到的溫度。 溫度傳感器 AD590 的 介紹： 揚州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 11 溫度傳感器：產(chǎn)生火災(zāi)時會散發(fā)出大量的熱，使得環(huán)境溫度升高，用熱敏傳感器檢測環(huán)境溫度或溫升速率，探測火災(zāi)初期征兆，也是實現(xiàn)火災(zāi)早期報警功能的一種重要手段。其特點是 :結(jié)構(gòu)簡單，電路少，與煙霧傳感器相比可靠性高、誤報率低，且可以做成密封結(jié)構(gòu)，防潮防火防腐蝕性好，可在風(fēng)速大、灰塵多、潮濕等惡劣環(huán)境中使用。 AD590 是電流型溫度傳感器，通過對電流的測量可得到所需要的溫度值。根據(jù)特性分析， AD590 的后綴以 I， J， K， L， M 表示。 AD590L， AD590M 一般用于精密溫度測量電路，其電路外形如圖 1 所示，它采用金屬殼 3 腳封裝，其中 1 腳為電源正端 V＋； 2腳為電流輸出端 I0； 3 腳為管殼，一般不用。集成溫度傳感器的電路符號如圖 2 所示。 AD590 的主特性參數(shù)如下： 工作電壓： 4～ 30V； 工作溫度： － 55～＋ 150℃ ； 保存溫度： － 65～＋ 175℃ ； 正向電壓： ＋ 44V； 反向電壓： － 20V； 焊接溫度（ 10 秒）： 300℃ ；（ 7）靈敏度： 1μA／ K。 AD590 的主要特性是： （ 1）流過器件的電流（ mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)，即： mA/K 式中： — 流過器件（ AD590）的電流，單位為 mA； T— 熱力學(xué)溫度，單位為 K。 （ 2）線性電路輸出： 1uA／ K，正比于絕 對溫度； （ 3）寬溫度范圍： 55～ +150℃ ； （ 4）精度高：激光校準(zhǔn)精度到177。 ℃ (AD590M) （ 5）線性好：滿量程范圍177。 ℃ (AD590M) （ 6）電源范圍寬： +4～ +30V℃ AD590 的用途是相當(dāng)廣泛的，除溫度測量外，還可用于分立元件的補償和校準(zhǔn)；正揚州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 12 比于絕對溫度的偏置；流速測量；流體液位測量及風(fēng)速測量等。相于其它類型的光電式傳感器，溫度傳感器 AD590 的線性輸出好，溫度范圍寬，精度高，所以我們在這個電路中選用了集成溫度傳感器 AD590。 雙運算放大器 LM358 介紹； LM358 由兩個獨 立、高增益和內(nèi)部頻率補償?shù)倪\算放大器組成?？捎靡粋€寬范圍的單電源供電，也可用帶隙電源供電；低輸入電流不依賴供電電壓的大小。在整個頻帶增益有溫度補償，輸入偏置電流有溫度補償，兼容所有的邏輯電平，可用電池供電。 LM358 的封裝形式有塑封 8 引線雙列直插式和貼片式。 腳位排列圖如下圖所示： 主要特點： 同一增益內(nèi)部頻率補償 大 DC 電壓增益，達(dá) 100dB 同一增益帶寬： 1MHz 單電源供電： 3V 到 32V 雙電源供電： 177。 到 177。16V 非常低的耗電（ 500μA）不依賴電源供電 低輸入偏流 低輸入失調(diào)電壓和失 調(diào)電流 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 輸出電壓擺幅大 (0 至 ) 揚州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 13 第二節(jié) 煙霧 傳感器電路的設(shè)計 圖 工作原理： 如圖 ，在這個電路中，有兩個分壓電路，其中電阻 R6 和光敏電阻 G 組成一個 ，電阻 R7 和電位器 R8 組成另外一個。發(fā)光二極管 LED 的作用是給光敏電阻 G 提供光源。電阻 R5 的作用是保護(hù)發(fā)光二極管 LED，防止因為電壓過大而使 LED 燒壞。 電路中調(diào)節(jié)電位器 R8，使光敏電阻 G 在光電阻 (此時電阻很小，所以光敏電阻兩端分到的電壓就很少了 )情況下，比較器 LM358 反向端 (2 腳 )電壓高于同