【正文】 ....................................................................................... 23 火災(zāi)判斷程序設(shè)計(jì) ................................................................................................. 24 報(bào)警程序設(shè)計(jì) ......................................................................................................... 25 電話報(bào)警模塊 .............................................................................................. 25 MT8880 的數(shù)據(jù)發(fā)送程序設(shè)計(jì) ................................................................... 27 MT8880 的數(shù)據(jù)接收程序設(shè)計(jì) ................................................................... 29 第 5 章 結(jié)論 .......................................................................................................................... 33 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 35 致 謝 .................................................................................................................................... 37 榮浩：?jiǎn)纹瑱C(jī)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 1 第 1 章 緒論 研究背景 在一些學(xué)校，工廠，倉(cāng)庫(kù)及公共場(chǎng)所，由于各種原因，存在很多火災(zāi)隱患，一旦發(fā)生火災(zāi)，后果不堪設(shè)想。而在這些地方，有的沒有任何預(yù)警措施，有的也只采用人工巡邏，人工報(bào)警等方式預(yù)防，人為因素較多，而且很難做到 24小時(shí)全天候監(jiān)測(cè)，本文對(duì)使用單片機(jī)來對(duì)火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)及報(bào)警進(jìn)行了一些探索，并設(shè)計(jì)了單片機(jī)火警報(bào)警系統(tǒng)。給系統(tǒng)能對(duì)被測(cè)點(diǎn)自動(dòng)探測(cè)，一旦出現(xiàn)火險(xiǎn)能立即 報(bào)警，指出火險(xiǎn)地點(diǎn)，為快速而準(zhǔn)確的撲滅火災(zāi)提供有力的前提。 我國(guó)的報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展及現(xiàn)狀 我國(guó)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的發(fā)展過程 ， 其智能化程度也越來越高。目前國(guó)內(nèi)廠家多偏重用于大型倉(cāng)庫(kù)、商場(chǎng)、高級(jí)寫字樓、賓館等場(chǎng)所大型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的研發(fā) ， 他們采用集中區(qū)域報(bào)警控制方式 ， 其系統(tǒng)復(fù)雜、成本較高。而在居民住宅區(qū)、機(jī)房、辦公室等小型防火單位 ， 需要設(shè)置一種單一或區(qū)域聯(lián)網(wǎng)、廉價(jià)實(shí)用的火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)報(bào)警裝置 ， 因此 ， 研制一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的語音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)報(bào)警器是非常必要的。 圖 小型防火單位火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 一般小型防火單位火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)如圖 所示。現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)報(bào)警器通過對(duì)傳感器火情信息的檢測(cè) ， 使用智能識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)的監(jiān)測(cè)。當(dāng)報(bào)警器監(jiān)測(cè)到火情信息后 ， 直接通過Modem 經(jīng)公用電話交換網(wǎng)迅速向消防指揮中心報(bào)告火情信息 （ 包括火災(zāi)單位編碼、單位名稱、火情級(jí)別以及報(bào)警時(shí)間等 ）， 同時(shí)產(chǎn)生聲光報(bào) 警信號(hào) ， 并按事先預(yù)留的電話號(hào)碼太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 自動(dòng)撥號(hào)通知單位有關(guān)負(fù)責(zé)人。消防指揮中心根據(jù)接收到的火警信息 ， 立即在消防信息數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢單位位置、周圍道路、交通、水源情況等基本信息 ， 根據(jù)所獲得的信息迅 速確定最佳救火方案 ， 通過網(wǎng)絡(luò)將出警命令直接下達(dá)各消防中隊(duì)。本文將詳細(xì)介紹單片機(jī)語音報(bào)警器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 研究?jī)?nèi)容 本文主要研究了火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在單片機(jī)中的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。 第二章主要介紹了單片機(jī)報(bào)警系統(tǒng)的組成原理及其結(jié)構(gòu)。 本報(bào)警器的工作原理是當(dāng)發(fā)現(xiàn)警情時(shí) ， 探測(cè)器將警報(bào)信號(hào)通過傳感器接口送入單片機(jī) ,單片機(jī)的報(bào)警中斷程序開始運(yùn)行 ， 調(diào)用撥號(hào)子程序按照預(yù)置號(hào)碼進(jìn)行撥號(hào)，發(fā)出報(bào)警 。 第三章主要介紹了報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì)，其中包括了報(bào)警器各部分的設(shè)計(jì)過程及其元件的應(yīng)用和介紹。 第四章主要介紹了系統(tǒng)的軟件部分 的設(shè)計(jì)，主要有 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)、火災(zāi)判斷程序設(shè)計(jì)、報(bào)警程序設(shè)計(jì)。 榮浩：?jiǎn)纹瑱C(jī)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 3 第 2 章 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)介紹 系統(tǒng)的原理及功能 本報(bào)警器的工作原理 ： 當(dāng)發(fā)現(xiàn)警情時(shí) ， 探測(cè)器將警報(bào)信號(hào)通過傳感器接口送入單片機(jī) ，單片機(jī)的報(bào)警中斷程序開始運(yùn)行 ， 調(diào)用撥號(hào)子程序按照預(yù)置號(hào)碼進(jìn)行撥號(hào)。此時(shí)單片機(jī)控制 MT8880 發(fā)送雙音頻信號(hào)撥號(hào) ， 并檢測(cè)呼叫信號(hào)以判定是否可以調(diào)用語音模塊進(jìn)行語音報(bào)警 [1]。當(dāng)沒有警情時(shí) ， 可以通過另一部話機(jī)撥打本機(jī) ， 振鈴檢測(cè)電路將振鈴音信號(hào)轉(zhuǎn)換成 TTL 信號(hào)傳送給單片機(jī) ， 由單片機(jī) 計(jì)數(shù) 。當(dāng)經(jīng)過預(yù)設(shè)的振鈴無人摘機(jī)時(shí) ， 系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)摘機(jī) ， 調(diào)用遠(yuǎn)程設(shè)置子程序進(jìn)行遠(yuǎn)程錄音、查詢警情等操作。 語音報(bào)警系統(tǒng)主要完成的功能： 感 溫傳感器和感煙傳感器通過采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)輸入中央處理器 ， 若判斷出 兩種傳感器中有一種動(dòng)作 ， 表明有異?，F(xiàn)象 ,發(fā)異常語音報(bào)警信號(hào)“溫度超限”或“煙霧報(bào)警” ， 同時(shí)相應(yīng)的指示燈亮 。 此時(shí) ， 若另一傳感器也動(dòng)作 ， 則停止異常報(bào)警 ， 而進(jìn)入火警報(bào)警狀態(tài) ,有現(xiàn)場(chǎng)語音“火警”報(bào)警提示 ， 火警指示燈亮 。 同時(shí)系統(tǒng)調(diào)用遠(yuǎn)程報(bào)警模塊 ， 開始逐個(gè)撥叫預(yù)設(shè)的報(bào)警電話 ， 直至有一個(gè)報(bào)警電話撥通 ， 并收到回碼 。在撥號(hào)后首先 判斷電話線的狀態(tài)是否為回鈴音及對(duì)方是否摘機(jī)。如是 ， 播放錄制好的語音報(bào)警內(nèi)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(jī) ， 撥打下一個(gè)號(hào)碼 。 報(bào)警系統(tǒng)的特點(diǎn) 本文設(shè)計(jì)的用于小型防火單位的單片機(jī)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)具有以下特點(diǎn) ： (1) 能對(duì)室內(nèi)煙霧 (CO2, CO) 及溫度突變進(jìn)行報(bào)警 (聲光報(bào)警 )。 (2) 如果出現(xiàn)硬件故障 (如傳感器遺落、內(nèi)部元器件損壞等 ) ： 能發(fā)出故障報(bào)警。 (3) 如果只有一種參數(shù)出現(xiàn)異常 (如煙霧濃度過大或是溫度較高 ) ： 能發(fā)出異常報(bào)警信號(hào) ， 令值班人員到 現(xiàn)場(chǎng)處理。 (4) 如果煙霧和溫度同時(shí)出現(xiàn)異常 ， 則說明有火災(zāi) ,發(fā)出火災(zāi)警報(bào) ， 并及時(shí)將火災(zāi)信息上報(bào)消防指揮中心。 (5) 有報(bào)警優(yōu)先 ， 對(duì)普通電話的強(qiáng)拆功能 。 既當(dāng)電話正在使用時(shí)發(fā)生火警 ， 系統(tǒng)將強(qiáng)太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 行切斷電話 ； 自動(dòng)撥打報(bào)警電話功能 。 據(jù)類似本系統(tǒng)的報(bào)警器現(xiàn)場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)表明 ， 本系統(tǒng)安全可靠 ： 誤報(bào)率低。且由于其體積小、操作維護(hù)方便、成本低廉等 , 具有廣闊的應(yīng)用前景。 系統(tǒng)的組成 硬件電路主要包括單片機(jī)電路， 2 路傳感器報(bào)警信號(hào)電路 ,模數(shù)轉(zhuǎn)換電路， 語音報(bào)警電路，震鈴檢測(cè)電路、模擬摘機(jī)和 DTMF 解調(diào)電路 ，以及主備電控制電路部分。 圖 21 報(bào)警系統(tǒng)框圖 如圖 ， 報(bào)警器硬件由溫度煙霧信號(hào)采集模塊、聲光報(bào)警模塊以及單片機(jī)與收發(fā)碼模塊組成。圖中 1， 2， 3 組成數(shù)據(jù)采集模塊 ； 4， 5 組成現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警模塊 ； 5， 6組成遠(yuǎn)程報(bào)警模塊。其中 ： 1 為傳感器 (包括煙感和溫感 ) ： 將現(xiàn)場(chǎng)溫度、煙霧等非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào) ； 2為信號(hào)調(diào)理電路 ： 將傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行調(diào)理 (放大、濾波等 )； 使之滿足 A/D 轉(zhuǎn)換的要求 ； 3為 A/D 轉(zhuǎn)換電路 ， 完成將溫度傳感器和煙霧傳感器輸出的模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。聲光報(bào)警模塊 由單片機(jī)和報(bào)警電路組成 ， 由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)不同的聲光報(bào)警 (異常報(bào)警、故障報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警 ) 功能。單片機(jī)與遠(yuǎn)程報(bào)警模塊由單片機(jī)、 MT8880收發(fā)碼電路組成 ， 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)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：?jiǎn)纹瑱C(jī)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 5 第 3 章 報(bào)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 火情檢測(cè) 要準(zhǔn)確地進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警 ， 選擇合適的溫度和煙霧傳感器是準(zhǔn) 確報(bào)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(tǒng)的敏感元件 。 AD590是美國(guó) Analog Devices 公司生產(chǎn)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(duì)溫度成正比 ， 即 1μA/k,而數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 的輸入要求是電壓量 [2]， 所以在 AD590 的負(fù)極接出一個(gè) 10kΩ的電阻 R 1 和一個(gè) 100Ω的可調(diào)電阻 W， 將電流量變?yōu)殡妷毫克腿?ADC0809。通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻 ,便可在輸出端 VT 獲得與絕對(duì)溫度成正比的電壓量 ,即 10 mV/K。 AD590的應(yīng)用電路如下 ： 圖 AD590 的應(yīng)用電路 火災(zāi)中氣體煙霧主要是 CO2 和 CO。 TGS202氣體傳感器能探測(cè) 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(zāi)中氣體的探測(cè)。如圖 所示 ， 當(dāng) TGS202探測(cè)到 CO2或 CO時(shí) ， 傳感器的內(nèi)阻變小 ， VA迅速上升。選擇適當(dāng)?shù)碾娮枳柚?， 使得當(dāng)氣體濃度達(dá)到一定程度 (如 CO濃度達(dá)到 %)時(shí) ， VA 端獲得適當(dāng)?shù)碾妷?(設(shè)為 3V)。 A/D 轉(zhuǎn)換電路采用了常用 的 8位 8通道模數(shù)轉(zhuǎn)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(gè)地址 ， 圖中把 AT89C51 RD和譯碼器輸出 F0H經(jīng)或門 M1和 OE相連。在相應(yīng)中斷后， AT89C51執(zhí)行中斷服務(wù)程序中太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(zhuǎn)換后的數(shù)字量。 圖 32 TGS202 的應(yīng)用電路 MOV R0, 0F0H MOVX A, @R0。 OE變?yōu)楦唠娖?，?shù)字量 A 圖中 ALE 信號(hào)與 START信號(hào)連在一起 ， 在 WR信號(hào)的前沿寫入地址信號(hào) ， 在其后沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。例如 ， 輸出地址 7FF8H可選通通道 IN0， 實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度傳感器輸出的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換 ； 輸出地址 7FF9H可選通通道 IN 1， 實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧傳感器輸出的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖中 ADC0809 的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào) EOC經(jīng)過反向器接到 89C51的 INT1引腳 ， 當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換完成后 ， EOC變?yōu)楦唠娖?， 表示轉(zhuǎn)換結(jié)束 ， 產(chǎn)生中斷。在中斷服務(wù)程序中 ， 將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送到 指定的存儲(chǔ)單元 [3]。 ADC0809所需時(shí)鐘信號(hào)由 89C51的 ALE信號(hào)提供 .89C51的 ALE信號(hào)通常是每個(gè)機(jī)器周期出現(xiàn)兩次 ， 故它的頻率是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的 1/ 89C51主頻是 6MHZ， ALE信號(hào)頻率為1MHZ， 若使 ALE上信號(hào)經(jīng)觸發(fā)器二分頻接到 ADC0809 的 CLOCK輸入端 ， 就可獲得500KHZ的 A/D轉(zhuǎn)換脈沖 。 語音錄放電路 圖 33 ISD1420 芯片引腳圖 榮浩：?jiǎn)纹瑱C(jī)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 7 ISD1420 各引腳 電源（ VCCA， VCCD） 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)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(shù)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(yīng)盡量靠近芯片。 地線（ VSSA， VSSD） 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線，這兩個(gè)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(nèi)存錄滿后，錄音周期結(jié)束，芯片自動(dòng)寫入一個(gè)信息結(jié)束標(biāo)志（ EOM），使以后的重放操作 可發(fā)及時(shí)停止。之后芯片自動(dòng)進(jìn)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(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。 邊沿觸發(fā)放音（ /PLAYE）