【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計附加一個消音功能按鍵。在電子世界領域，從20世紀中的無線電時代也進入到21世紀以計算機技術為中心的智能化現(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)據信息傳送給上位機，實現(xiàn)更高級的監(jiān)控和數(shù)據通信。然而文章設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。如設計換氣扇根據不同的煙霧濃度實現(xiàn)自動調速，使環(huán)境中的空氣質量能夠得到適度的改善；設計數(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情況并趕到現(xiàn)場，迅速地做處理；設計報警系統(tǒng)能夠自動檢測管道的水壓，讓單片機控制調節(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)生火災時措手不及等。盡管如此，實際上本設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對火災發(fā)生前的物理和化學現(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)生火災的頻率，能夠保障人們生活的和財產的安全，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和有害氣體中毒而導致死亡的人越來越多，每年給社會帶來了很大的財產損失和社會負擔。21世紀是全人類進入計算機時代的世紀，而圍繞單片機及嵌入式系統(tǒng)形成的電子領域就是這個時代的基礎。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，在程序設計上，對煙霧濃度進行快速重復檢測和延時報警，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。首先要給傳感器預熱，因為QMN5型半導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。當晶體管C8550由導通變?yōu)榻刂箷r，流經繼電器線圈的電流將迅速減小，這時線圈會產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導通電壓，從而避免擊穿晶體管。此時，單片機調用延時子程序，經延時600s后，繼電器KA2動作，調節(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。設計中采用中斷方式進行數(shù)據傳送。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8個通道地址口。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用一個A/D轉換器進行轉換，這是一種經濟的多路數(shù)據采集方法。它利用通過滑動變阻器Rp2產生的參考電壓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過前置放大電路對其進行的放大、濾波、電平調整，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)還設有一個消音功能的按鍵，當報警器發(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，則單片機調用延時子程序,經延時600s由單片機通過繼電器控制調節(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指針所指地址單元內的程序。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的內存空間內部程序存儲器（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單片機提供以下標準功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內部RAM，32 個I／O 口線，兩個16位定時／計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。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，非常適合多種應用的低成本傳感器。QMN5氣敏元件的結構和外形如圖23所示，由微型AL2O3陶瓷管、SnO2 敏感層,測量電極和加熱器構成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內，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體煙霧傳感器靈敏度高、電導率變化大、響應和恢復時間短、抗干擾能力強、輸出信號大、壽命長和工作穩(wěn)定等優(yōu)