【正文】 故障傳感器故障自診斷黃燈閃爍30min熄滅綠燈紅燈閃爍60min啟動(dòng)換氣扇蜂鳴器鳴叫30min打開調(diào)節(jié)閥蜂鳴器繼續(xù)鳴叫按鍵掃描子程序蜂鳴器停止鳴叫延時(shí)600s子程序蜂鳴器鳴叫60min數(shù)碼管顯示字符1數(shù)碼管顯示字符0返回子程序 延時(shí)20s子程序 Y N Y N 蜂鳴器停止鳴叫 N Y蜂鳴器鳴叫60min Y 圖43報(bào)警子程序流程圖本報(bào)警器設(shè)計(jì)附加一個(gè)消音功能按鍵。在電子世界領(lǐng)域，從20世紀(jì)中的無(wú)線電時(shí)代也進(jìn)入到21世紀(jì)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為中心的智能化現(xiàn)代電子系統(tǒng)時(shí)代。在控制系統(tǒng)中，單片機(jī)可以將現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)信息傳送給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)通信。然而文章設(shè)計(jì)的煙霧報(bào)警器可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。通過(guò)系統(tǒng)方框圖、硬件電路圖和軟件流程圖的表示，全面、具體地闡述了系統(tǒng)中各個(gè)部分的原理和功能。如設(shè)計(jì)換氣扇根據(jù)不同的煙霧濃度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速，使環(huán)境中的空氣質(zhì)量能夠得到適度的改善；設(shè)計(jì)數(shù)碼管直接顯示環(huán)境中的煙霧濃度值，讓用戶或者趕到現(xiàn)場(chǎng)的人能夠直接地知曉環(huán)境中的煙霧濃度值，以便做出更好、更合適的判斷和處理；設(shè)計(jì)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號(hào)功能，使用戶和管理員能夠及時(shí)地知道火災(zāi)情況并趕到現(xiàn)場(chǎng)，迅速地做處理；設(shè)計(jì)報(bào)警系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)管道的水壓，讓單片機(jī)控制調(diào)節(jié)閥的不同輸出實(shí)現(xiàn)出水量自由變化，若水壓不足就可以及時(shí)地通知用戶儲(chǔ)水，以免發(fā)生火災(zāi)時(shí)措手不及等。盡管如此，實(shí)際上本設(shè)計(jì)還有很多的不足的地方。由于報(bào)警器具有很高的靈敏度，即使在很低的濃度下也可以進(jìn)行探測(cè)，而且還具有實(shí)時(shí)性，可以在最快的時(shí)間內(nèi)對(duì)火災(zāi)發(fā)生前的物理和化學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行探測(cè)并發(fā)出報(bào)警，以提醒用戶和其他人，因此它可以很好地減少家庭發(fā)生火災(zāi)的頻率，能夠保障人們生活的和財(cái)產(chǎn)的安全，是提供安全的生活環(huán)境所必備的儀器，具有十分廣闊的市場(chǎng)空間和發(fā)展前景。在現(xiàn)代社會(huì)中由于家庭火災(zāi)和有害氣體中毒而導(dǎo)致死亡的人越來(lái)越多，每年給社會(huì)帶來(lái)了很大的財(cái)產(chǎn)損失和社會(huì)負(fù)擔(dān)。21世紀(jì)是全人類進(jìn)入計(jì)算機(jī)時(shí)代的世紀(jì)，而圍繞單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)形成的電子領(lǐng)域就是這個(gè)時(shí)代的基礎(chǔ)。按鍵的識(shí)別方法采用掃描法，按鍵處理程序流程圖如圖44所示。為防止誤報(bào)，在程序設(shè)計(jì)上，對(duì)煙霧濃度進(jìn)行快速重復(fù)檢測(cè)和延時(shí)報(bào)警，以區(qū)別出是管道中煙霧的泄漏，還是由于暫短打開閥門產(chǎn)生的可燃煙霧的微量散失，防止誤報(bào)。主程序還包括LED八段式數(shù)碼管濃度字符顯示功能、消音按鍵功能、安全聯(lián)動(dòng)裝置，中斷子程序等，使報(bào)警器功能更加完善，給用戶帶來(lái)便利。首先要給傳感器預(yù)熱，因?yàn)镼MN5型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器在不通電存放一段時(shí)間后，再次通電時(shí)，傳感器不能立即正常采集煙霧信息，需要一段時(shí)間預(yù)熱。 圖313 傳感器故障自診斷電路圖(2)判斷傳感器信號(hào)端連接情況 另一種情況是判斷傳感器信號(hào)端是否連接正確，此時(shí)不需要外加電路，在傳感器預(yù)熱1～2分鐘后，通過(guò)與ADC0809的IN1輸入端口連接，測(cè)量傳感器信號(hào)的輸出電壓，如果電壓為5V，則說(shuō)明傳感器的信號(hào)端連接不正常，此時(shí)系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。當(dāng)晶體管C8550由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，流經(jīng)繼電器線圈的電流將迅速減小，這時(shí)線圈會(huì)產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì)與電源電壓疊加后加在晶體管的c、e兩極間，會(huì)使晶體管擊穿，繼電器并聯(lián)上二極管后，即可將線圈的自感電動(dòng)勢(shì)鉗位于二極管的正向?qū)妷?，從而避免擊穿晶體管。此時(shí)，單片機(jī)調(diào)用延時(shí)子程序，經(jīng)延時(shí)600s后，繼電器KA2動(dòng)作，調(diào)節(jié)閥打開同時(shí)灑水滅火。 表31 8段共陽(yáng)極LED數(shù)碼管顯示字符與比劃編碼對(duì)應(yīng)表數(shù)字 dp g f e d c b a編碼0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1COHF9H電路采用型號(hào)為CPS08011BR的光普牌 LED共陽(yáng)極數(shù)碼管。若過(guò)一點(diǎn)時(shí)間濃度仍超出報(bào)警限，報(bào)警器會(huì)再次鳴叫提醒用戶。圖37 ADC0809與單片機(jī)的接口電路圖 。如圖37所示，在單片機(jī)擴(kuò)展連接ADC0809電路中，地址譯碼引腳A、B、C分別與地址總線的低三位A0,A1,A2相連，以選通IN0～I(xiàn)N7中的一路。G下跳沿時(shí)，D0～D7的狀態(tài)被鎖存在Q0～Q7上。設(shè)計(jì)中采用中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。ADC0809雖然有8路模擬通道可以同時(shí)輸入8路模擬信號(hào)，但每個(gè)瞬間只能轉(zhuǎn)換一路，各路之間的切換由軟件變換通道地址實(shí)現(xiàn)。(2)A,B,C分別是ALE控制8路模擬通道切換，A,B,C分別與三根地址線或數(shù)字線相連，三者編碼對(duì)應(yīng)8個(gè)通道地址口。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。它利用通過(guò)滑動(dòng)變阻器Rp2產(chǎn)生的參考電壓Vref和傳感器的輸出電壓分別輸入到運(yùn)算放大電路的兩個(gè)輸入端，由此得到的輸出電壓Uo與兩個(gè)輸入端之差成正比而實(shí)現(xiàn)差分比例電路。用來(lái)匹配阻抗用的，防止滑動(dòng)變阻器輸出電壓受到影響。如圖35所示，IC2A作為電壓跟隨器，通過(guò)滑動(dòng)變阻器Rp2產(chǎn)生的參考電壓Vref接入IC2B的反相輸入端，從傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器LM324的同相輸入端，為保證電路引入負(fù)反饋，在IC2B中，輸出電壓Vo通過(guò)電阻R22接到反相輸入端，由此組成差分比例運(yùn)算電路。只有傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)前置放大電路對(duì)其進(jìn)行的放大、濾波、電平調(diào)整，才能滿足單片機(jī)對(duì)輸入信號(hào)的要求。時(shí)鐘電路如圖33。以下是本設(shè)計(jì)所采用的電源電路圖。一般直流穩(wěn)壓電源是由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成。另外，系統(tǒng)還設(shè)有一個(gè)消音功能的按鍵，當(dāng)報(bào)警器發(fā)出鳴叫時(shí)，用戶到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，可按下按鍵（消音鍵）停止報(bào)警器鳴叫。同時(shí)，若自來(lái)水或家庭儲(chǔ)水管道有水，則單片機(jī)調(diào)用延時(shí)子程序,經(jīng)延時(shí)600s由單片機(jī)通過(guò)繼電器控制調(diào)節(jié)閥進(jìn)行噴水滅火動(dòng)作。表32 程序存儲(chǔ)器的6個(gè)特殊地址0000H上電或復(fù)位入口地址 0003H000BH0013H001BH0023H外部中斷0入口地址定時(shí)器T0中斷入口地址外部中斷1入口地址定時(shí)器T1中斷入口地址串口中斷入口地址在上述事件發(fā)生時(shí)，PC指針獲得固定的地址，然后CPU執(zhí)行PC指針?biāo)傅刂穯卧獌?nèi)的程序。T0 T1 時(shí)鐘源 系 統(tǒng) 總 線 CPU震蕩與定時(shí)電路外部中斷信號(hào)內(nèi)部中斷信號(hào)128BSFR 128BRAM4KBROM兩個(gè)16位定時(shí)0計(jì)數(shù)器總線控制 并行端口串行端口控制信號(hào)P0 P1 P2 P3TXD RXD 圖25 AT89C51單片機(jī)的基本組成圖（2）AT89C51的內(nèi)存空間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（FLASH）4K 字節(jié)。其主要性能參數(shù)如下：(a) 與MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容(b) 4k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器(c) 1000次擦寫周期(d) 全靜態(tài)操作：0Hz－24MHz(e) 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器(f) 1288字節(jié)內(nèi)部RAM(g) 32個(gè)可編程I／O口線(h) 2個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器(i) 6個(gè)中斷源(j)可編程串行UART通道(k)低功耗空閑和掉電模式 圖24 AT89C51的引腳排列圖 AT89C51單片機(jī)提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個(gè)I／O 口線，兩個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。其中，51系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)錢便宜,I/O口多,程序空間大。單片機(jī)作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，所以它是低端控制系統(tǒng)最佳器件。因此，QMN5氣體傳感器需開機(jī)預(yù)熱幾分鐘，才可投入使用，以免造成誤報(bào)。通常煙霧傳感器輸出的電信號(hào)是模擬信號(hào)（已有許多新型傳感器采用數(shù)字量輸出）。是一款便攜式氣體檢測(cè)器，非常適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。QMN5氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖23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。該傳感器具備一般半導(dǎo)體煙霧傳感器靈敏度高、電導(dǎo)率變化大、響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間短、抗干擾能力強(qiáng)、輸出信號(hào)大、壽命長(zhǎng)和工作穩(wěn)定等優(yōu)