【正文】 ....................................................................................... 23 火災判斷程序設計 ................................................................................................. 24 報警程序設計 ......................................................................................................... 25 電話報警模塊 .............................................................................................. 25 MT8880 的數據發(fā)送程序設計 ................................................................... 27 MT8880 的數據接收程序設計 ................................................................... 29 第 5 章 結論 .......................................................................................................................... 33 參考文獻 .................................................................................................................................. 35 致 謝 .................................................................................................................................... 37 榮浩：單片機火災報警系統 1 第 1 章 緒論 研究背景 在一些學校，工廠，倉庫及公共場所，由于各種原因，存在很多火災隱患，一旦發(fā)生火災，后果不堪設想。而在這些地方，有的沒有任何預警措施，有的也只采用人工巡邏，人工報警等方式預防，人為因素較多，而且很難做到 24小時全天候監(jiān)測，本文對使用單片機來對火災進行監(jiān)測及報警進行了一些探索，并設計了單片機火警報警系統。給系統能對被測點自動探測，一旦出現火險能立即 報警，指出火險地點，為快速而準確的撲滅火災提供有力的前提。 我國的報警系統發(fā)展及現狀 我國的火災自動報警控制系統經歷了從無到有、從簡單到復雜的發(fā)展過程 ， 其智能化程度也越來越高。目前國內廠家多偏重用于大型倉庫、商場、高級寫字樓、賓館等場所大型火災報警系統的研發(fā) ， 他們采用集中區(qū)域報警控制方式 ， 其系統復雜、成本較高。而在居民住宅區(qū)、機房、辦公室等小型防火單位 ， 需要設置一種單一或區(qū)域聯網、廉價實用的火災自動探測報警裝置 ， 因此 ， 研制一種結構簡單、價格低廉的語音數字聯網火災報警器是非常必要的。 圖 小型防火單位火災報警系統 一般小型防火單位火災報警系統如圖 所示?，F場火災報警器通過對傳感器火情信息的檢測 ， 使用智能識別算法實現對火災的監(jiān)測。當報警器監(jiān)測到火情信息后 ， 直接通過Modem 經公用電話交換網迅速向消防指揮中心報告火情信息 （ 包括火災單位編碼、單位名稱、火情級別以及報警時間等 ）， 同時產生聲光報 警信號 ， 并按事先預留的電話號碼太原科技大學畢業(yè)設計（論文） 2 自動撥號通知單位有關負責人。消防指揮中心根據接收到的火警信息 ， 立即在消防信息數據庫中查詢單位位置、周圍道路、交通、水源情況等基本信息 ， 根據所獲得的信息迅 速確定最佳救火方案 ， 通過網絡將出警命令直接下達各消防中隊。本文將詳細介紹單片機語音報警器的設計與實現。 研究內容 本文主要研究了火災報警系統在單片機中的設計及應用。 第二章主要介紹了單片機報警系統的組成原理及其結構。 本報警器的工作原理是當發(fā)現警情時 ， 探測器將警報信號通過傳感器接口送入單片機 ,單片機的報警中斷程序開始運行 ， 調用撥號子程序按照預置號碼進行撥號，發(fā)出報警 。 第三章主要介紹了報警器的硬件設計，其中包括了報警器各部分的設計過程及其元件的應用和介紹。 第四章主要介紹了系統的軟件部分 的設計，主要有 數據采集軟件設計、火災判斷程序設計、報警程序設計。 榮浩：單片機火災報警系統 3 第 2 章 火災報警系統 火災報警系統介紹 系統的原理及功能 本報警器的工作原理 ： 當發(fā)現警情時 ， 探測器將警報信號通過傳感器接口送入單片機 ，單片機的報警中斷程序開始運行 ， 調用撥號子程序按照預置號碼進行撥號。此時單片機控制 MT8880 發(fā)送雙音頻信號撥號 ， 并檢測呼叫信號以判定是否可以調用語音模塊進行語音報警 [1]。當沒有警情時 ， 可以通過另一部話機撥打本機 ， 振鈴檢測電路將振鈴音信號轉換成 TTL 信號傳送給單片機 ， 由單片機 計數 。當經過預設的振鈴無人摘機時 ， 系統就會自動摘機 ， 調用遠程設置子程序進行遠程錄音、查詢警情等操作。 語音報警系統主要完成的功能： 感 溫傳感器和感煙傳感器通過采集現場信號輸入中央處理器 ， 若判斷出 兩種傳感器中有一種動作 ， 表明有異?，F象 ,發(fā)異常語音報警信號“溫度超限”或“煙霧報警” ， 同時相應的指示燈亮 。 此時 ， 若另一傳感器也動作 ， 則停止異常報警 ， 而進入火警報警狀態(tài) ,有現場語音“火警”報警提示 ， 火警指示燈亮 。 同時系統調用遠程報警模塊 ， 開始逐個撥叫預設的報警電話 ， 直至有一個報警電話撥通 ， 并收到回碼 。在撥號后首先 判斷電話線的狀態(tài)是否為回鈴音及對方是否摘機。如是 ， 播放錄制好的語音報警內容 ， 如“某某區(qū)某某單元某某樓層某某房間發(fā)生火警” 。 否則掛機 ， 撥打下一個號碼 。 報警系統的特點 本文設計的用于小型防火單位的單片機火災報警系統具有以下特點 ： (1) 能對室內煙霧 (CO2, CO) 及溫度突變進行報警 (聲光報警 )。 (2) 如果出現硬件故障 (如傳感器遺落、內部元器件損壞等 ) ： 能發(fā)出故障報警。 (3) 如果只有一種參數出現異常 (如煙霧濃度過大或是溫度較高 ) ： 能發(fā)出異常報警信號 ， 令值班人員到 現場處理。 (4) 如果煙霧和溫度同時出現異常 ， 則說明有火災 ,發(fā)出火災警報 ， 并及時將火災信息上報消防指揮中心。 (5) 有報警優(yōu)先 ， 對普通電話的強拆功能 。 既當電話正在使用時發(fā)生火警 ， 系統將強太原科技大學畢業(yè)設計（論文） 4 行切斷電話 ； 自動撥打報警電話功能 。 據類似本系統的報警器現場模擬實驗表明 ， 本系統安全可靠 ： 誤報率低。且由于其體積小、操作維護方便、成本低廉等 , 具有廣闊的應用前景。 系統的組成 硬件電路主要包括單片機電路， 2 路傳感器報警信號電路 ,模數轉換電路， 語音報警電路，震鈴檢測電路、模擬摘機和 DTMF 解調電路 ，以及主備電控制電路部分。 圖 21 報警系統框圖 如圖 ， 報警器硬件由溫度煙霧信號采集模塊、聲光報警模塊以及單片機與收發(fā)碼模塊組成。圖中 1， 2， 3 組成數據采集模塊 ； 4， 5 組成現場聲光報警模塊 ； 5， 6組成遠程報警模塊。其中 ： 1 為傳感器 (包括煙感和溫感 ) ： 將現場溫度、煙霧等非電信號轉化為電信號 ； 2為信號調理電路 ： 將傳感器輸出的電信號進行調理 (放大、濾波等 )； 使之滿足 A/D 轉換的要求 ； 3為 A/D 轉換電路 ， 完成將溫度傳感器和煙霧傳感器輸出的模擬信號到數字信號的轉換。聲光報警模塊 由單片機和報警電路組成 ， 由單片機控制實現不同的聲光報警 (異常報警、故障報警、火災報警 ) 功能。單片機與遠程報警模塊由單片機、 MT8880收發(fā)碼電路組成 ， 實現遠程報警。 元器件選擇 主要芯片 ： AT89C51 MT8880 ISD1420 74LS373 74LS138 ADC0809 7812 7805 LM386 三極管 ： 5551 8550 9014 二極管 ： 4007 4148 榮浩：單片機火災報警系統 5 第 3 章 報警系統的硬件設計 火情檢測 要準確地進行火災報警 ， 選擇合適的溫度和煙霧傳感器是準 確報警的前提。綜合考慮各因素 ， 本文選擇集成溫度傳感器 AD590 和氣體傳感器 TGS202 用作采集系統的敏感元件 。 AD590是美國 Analog Devices 公司生產的一種電流型二端溫度傳感器。電路如圖 3 所示。由于 AD590 是電流型溫度傳感器 ， 他的輸出同絕對溫度成正比 ， 即 1μA/k,而數模轉換芯片 ADC0809 的輸入要求是電壓量 [2]， 所以在 AD590 的負極接出一個 10kΩ的電阻 R 1 和一個 100Ω的可調電阻 W， 將電流量變?yōu)殡妷毫克腿?ADC0809。通過調節(jié)可調電阻 ,便可在輸出端 VT 獲得與絕對溫度成正比的電壓量 ,即 10 mV/K。 AD590的應用電路如下 ： 圖 AD590 的應用電路 火災中氣體煙霧主要是 CO2 和 CO。 TGS202氣體傳感器能探測 CO2， CO， 甲烷、煤氣等多種氣體 ， 他靈敏度高 ， 穩(wěn)定性好 ， 適合于火災中氣體的探測。如圖 所示 ， 當 TGS202探測到 CO2或 CO時 ， 傳感器的內阻變小 ， VA迅速上升。選擇適當的電阻阻值 ， 使得當氣體濃度達到一定程度 (如 CO濃度達到 %)時 ， VA 端獲得適當的電壓 (設為 3V)。 A/D 轉換電路采用了常用 的 8位 8通道模數轉換專用芯 ADC0809。溫度、煙霧傳感器的輸出分別接到 ADC0809的 IN0和 IN1。 ADC0809 的通道選擇地址 A， B， C分別由 89C51的～ 74LS373輸出提供。為了給 OE線分配一個地址 ， 圖中把 AT89C51 RD和譯碼器輸出 F0H經或門 M1和 OE相連。在相應中斷后， AT89C51執(zhí)行中斷服務程序中太原科技大學畢業(yè)設計（論文） 6 如下兩條指令就可以使 OE變?yōu)楦唠娖?，從而打開三態(tài)輸出鎖存器，讓 CPU提取 A/D轉換后的數字量。 圖 32 TGS202 的應用電路 MOV R0, 0F0H MOVX A, @R0。 OE變?yōu)楦唠娖?，數字?A 圖中 ALE 信號與 START信號連在一起 ， 在 WR信號的前沿寫入地址信號 ， 在其后沿啟動轉換。例如 ， 輸出地址 7FF8H可選通通道 IN0， 實現對溫度傳感器輸出的模擬量進行轉換 ； 輸出地址 7FF9H可選通通道 IN 1， 實現對煙霧傳感器輸出的模擬量進行轉換。圖中 ADC0809 的轉換結束狀態(tài)信號 EOC經過反向器接到 89C51的 INT1引腳 ， 當 A/D 轉換完成后 ， EOC變?yōu)楦唠娖?， 表示轉換結束 ， 產生中斷。在中斷服務程序中 ， 將轉換好的數據送到 指定的存儲單元 [3]。 ADC0809所需時鐘信號由 89C51的 ALE信號提供 .89C51的 ALE信號通常是每個機器周期出現兩次 ， 故它的頻率是單片機時鐘頻率的 1/ 89C51主頻是 6MHZ， ALE信號頻率為1MHZ， 若使 ALE上信號經觸發(fā)器二分頻接到 ADC0809 的 CLOCK輸入端 ， 就可獲得500KHZ的 A/D轉換脈沖 。 語音錄放電路 圖 33 ISD1420 芯片引腳圖 榮浩：單片機火災報警系統 7 ISD1420 各引腳 電源（ VCCA， VCCD） 芯片內部的模擬和數字電路使用不同 的電源總線，并且分別引到外封裝上，這樣可使噪聲最小。模擬和數字電源端最好分別走線，盡可能在靠近供電端處相連，而去耦電容應盡量靠近芯片。 地線（ VSSA， VSSD） 芯片內部的模擬和數字電路也使用不同的地線，這兩個腳最好在引腳焊盤上相連。 錄音（ /REC） 低電平有效。只要 /REC 變低（不管芯片處在節(jié)電狀態(tài)還是正在放音），芯片即開始錄音。錄音期間， /REC 必須保持為低。 /REC 變高或內存錄滿后，錄音周期結束，芯片自動寫入一個信息結束標志（ EOM），使以后的重放操作 可發(fā)及時停止。之后芯片自動進入節(jié)電狀態(tài)。注： /REC 的上升沿有 50 毫秒防顫，防止芯片自動進入節(jié)電狀態(tài)。 邊沿觸發(fā)放音（ /PLAYE）