【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報警子程序流程圖本報警器設(shè)計附加一個消音功能按鍵。在電子世界領(lǐng)域，從20世紀(jì)中的無線電時代也進入到21世紀(jì)以計算機技術(shù)為中心的智能化現(xiàn)代電子系統(tǒng)時代。在控制系統(tǒng)中，單片機可以將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)信息傳送給上位機，實現(xiàn)更高級的監(jiān)控和數(shù)據(jù)通信。然而文章設(shè)計的煙霧報警器可以很好的解決這個問題。通過系統(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)中各個部分的原理和功能。如設(shè)計換氣扇根據(jù)不同的煙霧濃度實現(xiàn)自動調(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)計報警系統(tǒng)實現(xiàn)自動撥號功能，使用戶和管理員能夠及時地知道火災(zāi)情況并趕到現(xiàn)場，迅速地做處理；設(shè)計報警系統(tǒng)能夠自動檢測管道的水壓，讓單片機控制調(diào)節(jié)閥的不同輸出實現(xiàn)出水量自由變化，若水壓不足就可以及時地通知用戶儲水，以免發(fā)生火災(zāi)時措手不及等。盡管如此，實際上本設(shè)計還有很多的不足的地方。由于報警器具有很高的靈敏度，即使在很低的濃度下也可以進行探測，而且還具有實時性，可以在最快的時間內(nèi)對火災(zāi)發(fā)生前的物理和化學(xué)現(xiàn)象進行探測并發(fā)出報警，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空間和發(fā)展前景。在現(xiàn)代社會中由于家庭火災(zāi)和有害氣體中毒而導(dǎo)致死亡的人越來越多，每年給社會帶來了很大的財產(chǎn)損失和社會負擔(dān)。21世紀(jì)是全人類進入計算機時代的世紀(jì)，而圍繞單片機及嵌入式系統(tǒng)形成的電子領(lǐng)域就是這個時代的基礎(chǔ)。按鍵的識別方法采用掃描法，按鍵處理程序流程圖如圖44所示。為防止誤報，在程序設(shè)計上，對煙霧濃度進行快速重復(fù)檢測和延時報警，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。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)動裝置，中斷子程序等，使報警器功能更加完善，給用戶帶來便利。首先要給傳感器預(yù)熱，因為QMN5型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器在不通電存放一段時間后，再次通電時，傳感器不能立即正常采集煙霧信息，需要一段時間預(yù)熱。 圖313 傳感器故障自診斷電路圖(2)判斷傳感器信號端連接情況 另一種情況是判斷傳感器信號端是否連接正確，此時不需要外加電路，在傳感器預(yù)熱1～2分鐘后，通過與ADC0809的IN1輸入端口連接，測量傳感器信號的輸出電壓，如果電壓為5V，則說明傳感器的信號端連接不正常，此時系統(tǒng)發(fā)出警報。當(dāng)晶體管C8550由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r，流經(jīng)繼電器線圈的電流將迅速減小，這時線圈會產(chǎn)生很高的自感電動勢與電源電壓疊加后加在晶體管的c、e兩極間，會使晶體管擊穿，繼電器并聯(lián)上二極管后，即可將線圈的自感電動勢鉗位于二極管的正向?qū)妷?，從而避免擊穿晶體管。此時，單片機調(diào)用延時子程序，經(jīng)延時600s后，繼電器KA2動作，調(diào)節(jié)閥打開同時灑水滅火。 表31 8段共陽極LED數(shù)碼管顯示字符與比劃編碼對應(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電路采用型號為CPS08011BR的光普牌 LED共陽極數(shù)碼管。若過一點時間濃度仍超出報警限，報警器會再次鳴叫提醒用戶。圖37 ADC0809與單片機的接口電路圖 。如圖37所示，在單片機擴展連接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～IN7中的一路。G下跳沿時，D0～D7的狀態(tài)被鎖存在Q0～Q7上。設(shè)計中采用中斷方式進行數(shù)據(jù)傳送。ADC0809雖然有8路模擬通道可以同時輸入8路模擬信號，但每個瞬間只能轉(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，三者編碼對應(yīng)8個通道地址口。多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用一個A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟的多路數(shù)據(jù)采集方法。它利用通過滑動變阻器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算放大電路的兩個輸入端，由此得到的輸出電壓Uo與兩個輸入端之差成正比而實現(xiàn)差分比例電路。用來匹配阻抗用的，防止滑動變阻器輸出電壓受到影響。如圖35所示，IC2A作為電壓跟隨器，通過滑動變阻器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經(jīng)過運算放大器LM324的同相輸入端，為保證電路引入負反饋，在IC2B中，輸出電壓Vo通過電阻R22接到反相輸入端，由此組成差分比例運算電路。只有傳感器輸出的信號經(jīng)過前置放大電路對其進行的放大、濾波、電平調(diào)整，才能滿足單片機對輸入信號的要求。時鐘電路如圖33。以下是本設(shè)計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)有一個消音功能的按鍵，當(dāng)報警器發(fā)出鳴叫時，用戶到達現(xiàn)場，可按下按鍵（消音鍵）停止報警器鳴叫。同時，若自來水或家庭儲水管道有水，則單片機調(diào)用延時子程序,經(jīng)延時600s由單片機通過繼電器控制調(diào)節(jié)閥進行噴水滅火動作。表32 程序存儲器的6個特殊地址0000H上電或復(fù)位入口地址 0003H000BH0013H001BH0023H外部中斷0入口地址定時器T0中斷入口地址外部中斷1入口地址定時器T1中斷入口地址串口中斷入口地址在上述事件發(fā)生時，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 時鐘源 系 統(tǒng) 總 線 CPU震蕩與定時電路外部中斷信號內(nèi)部中斷信號128BSFR 128BRAM4KBROM兩個16位定時0計數(shù)器總線控制 并行端口串行端口控制信號P0 P1 P2 P3TXD RXD 圖25 AT89C51單片機的基本組成圖（2）AT89C51的內(nèi)存空間內(nèi)部程序存儲器（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閃速存儲器(c) 1000次擦寫周期(d) 全靜態(tài)操作：0Hz－24MHz(e) 三級加密程序存儲器(f) 1288字節(jié)內(nèi)部RAM(g) 32個可編程I／O口線(h) 2個16位定時／計數(shù)器(i) 6個中斷源(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單片機提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個I／O 口線，兩個16位定時／計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。其中，51系列單片機的優(yōu)點是價錢便宜,I/O口多,程序空間大。單片機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氣體傳感器需開機預(yù)熱幾分鐘，才可投入使用，以免造成誤報。通常煙霧傳感器輸出的電信號是模擬信號（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)時間短、抗干擾能力強、輸出信號大、壽命長和工作穩(wěn)定等優(yōu)