【正文】 感器為核心設(shè)計(jì)的火災(zāi)報(bào)警器可實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警、故障自診斷、報(bào)警限設(shè)置、延時(shí)報(bào)警及等功能。 本論文以電阻式煙霧傳感器和單片機(jī)技術(shù)為核心并與其他電子技術(shù)相結(jié)合， 設(shè)計(jì)出一種技術(shù)水 平較好的煙霧報(bào)警器?，F(xiàn)在，用戶對(duì)火災(zāi)報(bào)警以至自動(dòng)消防系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其 他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方 式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。針對(duì)多起火災(zāi)事故的分析，排除水壓不足等因素外，現(xiàn)有的消防隔斷未能起到應(yīng)有的作用，是造成重大損失的關(guān)鍵。其中選用 MQ2型半導(dǎo)體 可燃?xì)怏w敏感元件 煙霧傳感器實(shí)現(xiàn)煙霧的檢測(cè)，具有靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且價(jià)格低廉，使用壽命長(zhǎng)。是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、性能 穩(wěn)定、使用方便、價(jià)格低廉、智能化的煙霧報(bào)警器，具有一定的實(shí)用價(jià)值。千百年來(lái)，人類(lèi)和火災(zāi)進(jìn)行了長(zhǎng)期的斗爭(zhēng)，積累了許多防火、滅火的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。另一方面，住宅的商品化，高層建筑和超高層建筑越來(lái)越多。在本課題中我將介紹一種火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。 2 第一章 緒 論 第一節(jié) 概述 作為一個(gè)完整的火災(zāi)報(bào)警器系統(tǒng)，必須包含以下幾個(gè)部分：系統(tǒng)控制模塊，火災(zāi)探測(cè)模塊，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊以及報(bào)警模塊。 第二節(jié) 消防報(bào)警產(chǎn)品的現(xiàn)狀和特點(diǎn) 消防報(bào)警產(chǎn)品是一個(gè)系列產(chǎn)品，包括火災(zāi)探測(cè)設(shè)備、信息傳輸設(shè)備、報(bào)警分析控制器、消防控制聯(lián)動(dòng)。所謂智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)是 ：使用探測(cè)器件將火災(zāi)發(fā)生期間所產(chǎn)生的煙、溫、光等信號(hào)以模擬量形式，連同外界相關(guān)的環(huán)境參數(shù)一起傳送給報(bào)警器，報(bào)警器再根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)及內(nèi)部存儲(chǔ)的大量數(shù)據(jù)，利用火災(zāi)模型判據(jù)來(lái)判斷火災(zāi)是否存在，這樣的系統(tǒng)稱(chēng)為智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。 第三節(jié) 本章小結(jié) 本章的主要內(nèi)容是對(duì)于火災(zāi)報(bào)警器系統(tǒng)的一個(gè)概述以及對(duì)產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀和特點(diǎn)的一個(gè)分析介紹。 溫度信號(hào)采集電路將溫度信號(hào)以數(shù)字信號(hào)的形式送入單片機(jī)?；谏鲜鲆?，本設(shè)計(jì)選用 AT89S52單片機(jī)作為系統(tǒng)的 CPU。 三、 AT89S52 簡(jiǎn)介： 5 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。 AT89S52 的標(biāo)準(zhǔn)功能 : 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器， 2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 AT89S52 引腳功能介紹： AT89S51單片機(jī)為 40引腳雙列直插式封裝， 其引腳排列和邏輯符號(hào)如圖 所示。當(dāng)訪 6 問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。P1口： P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O口， p1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL邏輯電平。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收 低 8 位地址字節(jié)。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時(shí)， P2口送出高八位地址。 P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL邏輯電平。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P3 口也接收一些控制信號(hào)。 ALE/PROG—— 當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH單元的 D0位置位，可禁止 ALE 操作。 EA/VPP—— 外部訪問(wèn)允許，欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。 四、 DS18B20 簡(jiǎn)介： DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20是一種新型的“一線器件”，其體積更小、更適用于多種場(chǎng)合、且適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛 很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。 DS18B20 的管腳排列、各種封裝形式如圖 所示， DQ 為數(shù)據(jù)輸入 /輸出引腳。其電路圖如圖 所示。光刻 ROM的作用是使每一 DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。 （ 4） 配置寄存器 DS18B20 工作方式： 11 DS18B20采用單總線工作方式，由于所有信 號(hào) (控制和數(shù)據(jù) )都通過(guò)單總線傳輸，因此總線的時(shí)序邏輯必須非常嚴(yán)格，其工作時(shí)序如圖 ： 圖 DS18B20工作時(shí)序圖 DS18B20 測(cè)溫原理： DS18B20 的測(cè)溫原理如圖 所示，圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器 1，高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其震蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為減法計(jì)數(shù)器 2的脈沖輸入，圖中還隱含著計(jì)數(shù)門(mén)，當(dāng)計(jì)數(shù)門(mén)打開(kāi)時(shí)， DS18B20 就對(duì)低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖后進(jìn)行計(jì)數(shù)， 進(jìn)而完成溫度測(cè)量 .計(jì)數(shù)門(mén)的開(kāi)啟時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器來(lái)決定，每次測(cè)量前，首先將 55 ℃所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器中，減法計(jì)數(shù)器 1和溫度寄存器被預(yù)置在 55 ℃所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。圖？？系統(tǒng)軟件部分主程序流程圖。 時(shí)鐘電路通過(guò)內(nèi)部時(shí)鐘源提供時(shí)鐘，外部只需要接一個(gè)振蕩電路，振蕩電路中晶振是 12MHZ。單片機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，都需要先 15 復(fù)位，其作用是使 CPU 和系統(tǒng)中其他部件處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。本系統(tǒng)采用的是開(kāi)關(guān)復(fù)位形式。有源晶振不需要芯片的內(nèi)部振蕩器，可以提供高精度的頻率基準(zhǔn)，信號(hào)質(zhì)量也較無(wú)源晶振要好。本設(shè)計(jì)中采用前者作為 DS18B20 的電源供電方式， 把 DS18B20 的數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的13 管腳連接 ,再加上上拉電阻。 由于控制系統(tǒng)是對(duì)溫度和煙的濃度進(jìn)行檢測(cè)，相當(dāng)于 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間來(lái)說(shuō)信號(hào)變化很慢，所以采樣保持器（保持在 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)輸入的模擬信號(hào)不變）也可以省去。 A/D轉(zhuǎn)換器與 CPU的接口方法 (1) ADC 轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)三態(tài)緩沖器件與 CPU 數(shù)據(jù)總線相連接（在芯片內(nèi)部設(shè)有三態(tài)輸出緩沖器）； (2) 為了輸入正確的轉(zhuǎn)換結(jié)果，必須解決好 A/D 轉(zhuǎn)換器和 CPU 取數(shù)之間的時(shí)間配合問(wèn)題。 (2) 查詢法 查詢法是由 CPU 來(lái)檢查 EOC 信號(hào)。 A/D轉(zhuǎn)換芯 片 ADC0809及其接口 18 (1) 主要性能： ① 8 位逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器，所有引腳的邏輯電平與 TTL 兼容； ②帶有鎖存功能的 8路模擬量轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，可對(duì) 8路 05V 模擬量進(jìn)行分時(shí) 轉(zhuǎn)換； ③輸出具有三態(tài)鎖存 /緩沖功能； ④分 辨率： 8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間： 100us； ⑤不可調(diào)誤差：177。 A/D 轉(zhuǎn)換部分包括比較器、逐次逼近寄 存器 SAR、 256R電阻網(wǎng)絡(luò)、樹(shù)狀電子開(kāi)關(guān)、控制與時(shí)序電路等，另外具有三態(tài)輸出鎖存緩沖器，其輸出數(shù)據(jù)線可直接連 CPU 的 DB。 四、煙霧傳感電路設(shè)計(jì) MQ2 氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖 ？？ 所示 , 由微型 AL2O3 陶瓷管、 SnO2 敏感層 ,測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。當(dāng)煙霧逐漸減少，傳感器 MQ－ 2 導(dǎo)電率升高，加在電極間兩端 H— H 的電壓升高，輸出電壓變小 。電路原理圖如圖？？ 圖？？ 六、四分頻電路設(shè)計(jì) 74LS161簡(jiǎn)介 74LS161為 4位二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器。當(dāng)置入控制器 LOAD 為低電平時(shí)，在 CLOCK 上升沿作用下，輸出端 21 QA－ QD 與數(shù)據(jù)輸入端 A－ D 相一 致。對(duì) 54/74161，只有當(dāng) CLOCk 為高電平時(shí)， ENP、 ENT 才允許由高至低電平的跳變， 54/74LS161 的 ENP、 ENT 跳變與 CLOCK 無(wú)關(guān)。 對(duì)于 54/74LS161，在 CLOCk 出現(xiàn)前，即使 ENP、 ENT、 CLEAR 發(fā)生變化，電路的功能也不受影響 。三端式穩(wěn)壓器由啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電壓電路、取樣比較放大電路、調(diào)整電路和保護(hù)電路等部分組成 。電源原理圖如圖？？ 圖？？ 電源原理圖 第二節(jié) 軟件設(shè)計(jì) 23 一、 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件部分主要實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度檢測(cè)以及煙霧濃度的檢查，對(duì)指標(biāo)超標(biāo)進(jìn)行聲光報(bào)警。然后調(diào)用溫度測(cè)量函數(shù)控制 DS18B20 進(jìn)行溫 24 度測(cè)量并獲取溫度值。 二、 DS18B20 溫度檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì) DS18B20在單片機(jī)控制下分三個(gè)階段 : ● 18B20 初始化：初始化流程見(jiàn)圖 ●讀 18B20時(shí)序：讀 DS18B20流程見(jiàn)圖 ●寫(xiě) 18B20時(shí)序：寫(xiě) 18B20 流程見(jiàn)圖 DSl8820以單總線協(xié)議工作，單片機(jī)首先發(fā)送復(fù)位脈沖，使信號(hào)線上的DSl8820被復(fù)位，接著發(fā)送 ROM操作命令，使 DSl8820被激活進(jìn)入接收內(nèi)存訪問(wèn)命令狀態(tài)。存儲(chǔ)器操作命令為：寫(xiě)暫存存儲(chǔ)器 (4EH)、讀暫存存儲(chǔ)器 (BEH)、復(fù)制暫存存儲(chǔ)器 (481I)、溫度變換 (44H)、重新調(diào)出 EZPRAM(BSH)和讀電源供電方式 (B4H)命令。 讀數(shù)據(jù)：主機(jī)將數(shù)據(jù)線從高電平拉至低電平 lus以上，再使數(shù)據(jù)線升為高電平，從而產(chǎn)生讀起始信號(hào)。復(fù)位要求主 CPU數(shù)據(jù)線下拉 500微秒，然后釋放，DSl8820收到信號(hào)后等待 16到 60微秒左右，后發(fā)出存在低脈沖，主 CPU收到此信 25 號(hào)表示復(fù)位成功。 DS18B20 讀寫(xiě)時(shí)序如圖？？所示。 讀取溫度的程序流程圖如圖？？所示。在 START 信號(hào)下降沿的作用下，逐次逼近過(guò)程開(kāi)始，在時(shí)鐘的控制下，一位一位地逼近。在本課題中由于只用到一路，所以本設(shè)計(jì)選用 IN0 路作 31 為模擬量的輸