【正文】 R 信號的前沿寫入地址信號，在其后沿啟動轉(zhuǎn)換。 ADC0809 的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號 EOC 接到 80C51 的 INT1 引腳，當 A/D 轉(zhuǎn)換完成后， EOC 變?yōu)楦唠娖?，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器 ,并產(chǎn)生產(chǎn)生中斷。在本報警器電路中，同樣要對兩類傳感器的輸出信號進行放大調(diào)理。 報警電路 語音報警電路 30 圖 312 語音報警電路 AD 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號傳輸給 P0 口，讀取 P0 口的內(nèi)容跟設(shè)定的值進行判定，如果大于設(shè)定值， 輸出低電平，控制語音芯片 ISD1420 的發(fā)出火災(zāi)語音報警 . 如果小于于設(shè)定值， 輸出高電平，說明正常，沒有火災(zāi)發(fā)生。在本系統(tǒng)中，對 LED 進行的是動態(tài)掃描，除了給顯示器提供段的輸入之外，還要對顯示器進行位控制。因為 C 語言的描述由函數(shù)組成，是一種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計語言，所以更容易實現(xiàn)模塊化，而且具有可讀性好，易于移植等優(yōu)點，同時還有匯編語言一樣的位操作功能的硬件詳細控制指令 [29]。另外重要的一點， Keil C51 生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。然后分別由 C51 及 A51 編譯器編譯生成目標文件 (.OBJ)。 為了便 于系統(tǒng)維護，在火災(zāi)報警系統(tǒng)的軟件設(shè)計中采用了模塊化程序設(shè)計方法，系統(tǒng)各個模塊的具體功能都是通過子程序調(diào)用實現(xiàn)的。 圖 程序流程圖 主程序是一個無限循環(huán)體，其流程是：首先在上電之后系統(tǒng)的各部分包括單片機輸出輸入端口的設(shè)置、數(shù)據(jù)存儲電路、外圍驅(qū)動電路等完成初始化，接下來執(zhí)行火災(zāi)報警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集程序、火災(zāi)判斷、報警程序。首先設(shè)定定時器工作方式，然后開系統(tǒng)中斷，以便響應(yīng)中斷定時，及時對氣體濃度和溫度進行采樣。每次采集溫度煙霧數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)存入單片機的寄存器，然后在火災(zāi)判斷程序中，將采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定的閾值進行比較，判斷現(xiàn)場是否發(fā)生火災(zāi)。 由于設(shè)計采用的是模塊化設(shè)計，系統(tǒng)實現(xiàn)報警功能是通過調(diào)用子程序?qū)崿F(xiàn)的。 火災(zāi)報警系統(tǒng)中使用的是溫度傳感器 AD590 和煙霧傳感器 TGS202，煙霧傳感器輸出電壓 v 與煙霧濃度 p 關(guān)系為： v=+，溫度傳感器使用的靈敏度是℃。系統(tǒng)對現(xiàn)場進行報警判斷后，間隔 20s后（通過系統(tǒng)的延時程序?qū)崿F(xiàn)），再一次采集現(xiàn)場的溫度煙霧信號進行判斷，即每一次語音報警持續(xù) 20s，直到系統(tǒng)做出下一次判斷結(jié)果。 本次畢業(yè)設(shè)計經(jīng)過努力，整個系統(tǒng)實現(xiàn)了預(yù)期的目標。由于實現(xiàn)了對普通環(huán)境中煙霧濃度和溫度的實時監(jiān)控，因此具有非常普遍的意義，能廣泛應(yīng)用于居民家庭、企事業(yè)單位等多方面的安全防范。由于上述缺點的存在 ,此系統(tǒng)不是很完善 ，還有待進一步改進。 38 參考文獻 [1] ， ， ， A .Coping. A simulation model for studying the implementation of performancebased fire safety design in buildings [J].Automations in Construction， 1998， 17(7)： 852~ 863. [2] ， ， . Intelligent building research： a review [J].Automation in Construction， 2020， 14 (l)： 143~159. [3] 張向亮 . 智能建筑火災(zāi)自動報 警系統(tǒng)的設(shè)計與研究：（碩士學(xué)位論文） .武漢理工大學(xué)，2020. [4] Vaughn Bradshaw. The Building Environment: Active and Passive Control systems[M].John Wiley amp。在設(shè)計過程中，自己也學(xué)到了許多新的知識，有很多感悟和體驗心得。由于電源的波動，傳感器的電氣特性等問題，使得A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果有時波動很大，這樣就可能出現(xiàn)誤報警。是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價格低廉、智能化的火災(zāi)報警器，具有一定的實用價值 。 結(jié)論 37 火災(zāi)報警器可保障生產(chǎn)與生活的安全，避免火災(zāi)和爆炸事故以及煤氣中毒的發(fā)生，它是防火、防爆和安全生產(chǎn)所必備的儀器，具有廣闊的市場空間與發(fā)展前景。經(jīng)過換算可得出溫度煙霧傳感器輸出火災(zāi)報警臨界電壓值為： = 臨 ， = 臨 系統(tǒng)對溫度和煙霧進行了兩次數(shù)據(jù)采集與判斷，每次信號采集后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)與設(shè)定的閾值比較，當溫度≥ 57℃，溫度異常，置寄存器變量 a 為 1，否則為 0；當煙霧濃度≥ ％，煙霧濃度異常，置寄存器變量 b 為 1，否則為 0。當系統(tǒng)采集 2 次溫度煙霧信號后，轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)存開始 定時器初始化 開中斷 關(guān)閉蜂鳴器，打開綠燈 設(shè)定初值 Y N 是否保持報警初值 返回 35 入單片機的寄存器中，系統(tǒng)再調(diào)用火災(zāi)判斷子程序。系統(tǒng)延時 50ms，進行第二 次溫度煙霧信號采集，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)存入寄存器中。 34 圖 42 主程序初始化流程圖 ． 3 數(shù)據(jù)采 集子程序 數(shù)據(jù)采集是火災(zāi)報警系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。 ． 2 主程序初始化流程圖 主程序初始化流程圖如圖 42所示。本系統(tǒng)主要包括主程序、溫度煙霧數(shù)據(jù)采集子程 33 序、火災(zāi)判斷與報警子程序等 [ 4 ]。 ABS文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標準的 Hex 文件，以供調(diào)試器 dScope51 或 tScope51 使用進行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對 目標板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。 C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)中，μ Vision 與 Ishell 分別是 C51 for 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、仿真等整個開發(fā)流程。 本系統(tǒng)的軟件編程使用的是美國 Keil Software 公司出品的 Keil C51，是 51系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。其電路圖如圖 39所示。如果出現(xiàn)異常情況， 、 輸出高電平， 輸出低電平，控制綠色發(fā)光二級管的發(fā)光。從傳感器采集過來的微弱電壓信號，經(jīng)過電壓放大器的放大，得到較強的模擬電壓信號。 信號處理電路 29 圖 310 信號處理電路 由于傳感器輸出的模擬信號比較微弱，且含有干擾信號，所以系統(tǒng)需要將信號進行放大、過濾 。 START 上升沿將 A/D 內(nèi)的寄存器清零，下降 沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 端變成低電平，指示轉(zhuǎn)換正在進行。 LE 端接至單片機的地址鎖存允許 ALE 端。 表 ADC0809 通道選通 通入通道 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 本設(shè)計使用 74LS373 作為地址鎖存器，當三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時，輸出端 O0~O7 為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負載或總線。故 D 觸發(fā)器能實現(xiàn)對 ALE 端口的信號二分頻。系統(tǒng)80C51 與 ADC0809 接口電路如圖 39所示。當 EOC 為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進行 A/D 轉(zhuǎn)換。當 ALE 線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將 A， B， C三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。 80C51 的復(fù)位電路如圖 所示。 手動按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端 REST 上加入高電平 ,采用的辦法是在REST 端和正電源 VCC 之間接一個按鈕。單片機在啟動時都需要復(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。由于外接電容 C C3 的容量大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、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 30 10pF pF? ；如果使用陶瓷諧振，則電容容量大小為 40 10 FpF p? 。其引腳圖和內(nèi)部框圖如圖 37 所示。 ICM7218 的輸出可直接驅(qū)動 L ED 顯示器 ,不需外接驅(qū)動電路 ,工作電壓為 +5V,其構(gòu)成的顯示電路結(jié)構(gòu)簡單 ,使用方便。 （ 5）可鎖存三態(tài)輸出，輸出電平與 TTL電平兼容。 22 圖 35 ADC0809 引腳 圖 圖 36 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 ADC0809的 引腳功能 : D7D0 ： 8位數(shù)字量輸出引腳 IN0IN7 ： 8位模擬量輸入引腳 VCC ： +5V工作電壓 GND ：地 REF（ +） ：參考電壓正端 REF（ ） ：參考電壓負端 START :A/D轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端 ALE ：地址鎖存允許信號輸入端 ADC0809的 主要性能指標為 : （ 1）分辨率為 8位。不同類型的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度相差甚遠； (3) 轉(zhuǎn)換誤差轉(zhuǎn)換誤差表示 A／ D 轉(zhuǎn)換器實際輸出的數(shù)字量和理論上的輸出數(shù)字量之間的差別，常用最低有效位的倍數(shù)表示； (4) 線性度線性度指實際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移。但是大多數(shù)單片機本身只能識別和處理數(shù)字量，因此必須經(jīng)過模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換 (A／ D 轉(zhuǎn)換 )，才能夠?qū)崿F(xiàn)單片機對被控對象的識別和處理。 (D)P3 口（ 10 腳～ 17腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P3口。對于 EPROM 編程和進行程序校驗時， P0 口接收輸入的低 8位地址。它分時提供 8 位雙向數(shù) 據(jù)總線。對于片內(nèi)含有 EPROM 的單片機，在 EPROM 編程期間，該引腳用于接 21V的編程電源 Vpp。 （ D） EA/Vpp（ 31 腳）： EA 為訪問外部程序儲器控制信號，低電平有效。 當 VCC 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳可接上備用電源VPD（ +5V）為內(nèi)部 RAM 供電，以保證 RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。對于 CHMOS 芯片，該引腳懸空不接。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機，該引腳接地；對于 CHOMS 單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。發(fā)送結(jié)束，中斷由軟件清零。輸入時鐘的占空比無關(guān)緊要，因為內(nèi)部首先進行了分頻。單端使用時必須在輸出端和喇叭間接耦合電容 ,而雙端輸出既不用電容又能將功率提高 4 倍 。 模擬輸出（ ANA OUT） ： 前置放大器輸出 .前置電壓增益取決于 AGC 端的電平。 錄音指示（ /RECLED） ： 處于錄音狀態(tài)時，此端為低，可驅(qū)動 LED。 錄音（ /REC） ： 低電平有效。選擇適當?shù)碾娮枳柚?,使得當氣體濃度達到一定程度 (如 CO濃度達到 0106%)時 ,VA 端獲得適當?shù)碾妷骸?℃。 電源電壓可在 4V6V 范圍變化，電流 TI 16 變化 1 A? ，相當于溫度變化 1K。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(shù)模轉(zhuǎn)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 1kΩ的電阻 R 和一個 100Ω的可調(diào)電阻 W ， 將電流量變?yōu)殡妷毫克腿?ADC0809。 15 第 3 章 火災(zāi)報警系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)核心芯片選擇 傳感器介紹 AD590