【正文】 成，燒結(jié)時將加熱器、測量電極間 Sn02 燒結(jié)在一起制成氣敏元件，最后將加熱器熱絲和測量電極焊接在塑料底座的引出線上，并罩上兩層不銹鋼絲網(wǎng)。由于空氣中的含氧量大體上是恒定的，因此氧化的吸附量也是恒定的，器件阻值也相對固定。 當(dāng)氧化型氣體吸附到 N 型半導(dǎo)體，或還原型氣體吸附到 P 型半導(dǎo)體時，將使半導(dǎo)體載流子減少，電阻值增大。半導(dǎo)體氣體傳感器由于具有靈敏度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，其產(chǎn)品發(fā)展非常迅速，目前已成為世 界上產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的傳感器之一。上電后， 555 振蕩輸出信號經(jīng)過 8050 放大并反相，使紅外發(fā)射管 OP231 上獲得調(diào)制后的方波電壓信號，電路設(shè)計中，振蕩電路輸出的方波信號為 7ms的高電平和 139ms 的低電平輸出，頻率約為 7Hz，設(shè)計時以發(fā)射管高電平供電時間滿足單片機采樣時間為準(zhǔn)，同時滿足低功耗要求，具體參數(shù)如下： 接收電路部分中的光電三極管接收到煙霧粒子散射的光信號后，以變化電流的形式送給三極管 9014，放大后的射極電流變換成電壓信號作為輸出，其中輸出端可變電阻用于調(diào)煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 27 節(jié)輸出為合適的電壓信號以備計算機采樣用。 圖 OPTEK組合特性測試 在選擇發(fā)射管與接收管的夾角的測量時，根據(jù)圖 電路，每變化 10℃ 時測量輸出電壓及電流值，通過檢測輸出電壓的變化來判斷在什么角度下光電三極管對煙霧的響應(yīng) 最感，在多次反復(fù)的實驗中我們測得了圖 ，表中四條曲線分別代表了無煙、低濃度、中濃度和高濃度時的情況，實驗發(fā)現(xiàn)，在 120℃ 時無煙與各級煙度的間 距最明顯，煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 26 說明此角度下從無煙到開始出現(xiàn)煙霧散射輸出變化最大，由此可以判斷出在 120℃距最明顯，說 明此角度下從無煙到開始出現(xiàn)煙霧散射輸出變化最大，由此 可以判斷出在發(fā)射管工作電壓 ，接收管工作電壓 5V。 OP231 系列前端封裝有透 鏡， 從而使發(fā)射的光束更集中，可以提供極窄的發(fā)射光角度。 結(jié)構(gòu)設(shè)計與散射角確定 光電感煙傳感器的必須安裝集煙盒，集煙盒的作用是既可以使煙霧可以自由進(jìn)出，又可以減少自然光對光電器件的影響，圖 。 (2)穩(wěn)定性可靠性為減少外界光、電、磁、溫、濕等環(huán)境條件對探測器性能穩(wěn)定性的影響，采用脈沖調(diào)制和溫度補償技術(shù)以及靜電屏蔽、恒流穩(wěn)壓技術(shù)等來提高電路的抗干擾能力，同時要嚴(yán)格控制光電器件和關(guān)鍵元件的質(zhì)量。當(dāng)改變軸向夾角中 時， θ 相應(yīng)變化，接收管接收到的散射光強也會隨之改變，所以，調(diào)整一個合適的軸向夾角 φ ，可以使得光電感煙傳感器對煙霧粒子的探測靈敏度為最佳。 可見，散射場中任意一點的散射光強與粒徑參數(shù) a，復(fù)折射率 m 及散射角θ等都是有關(guān)的。 為照射到粒子上的入射光光強 :r 為粒子與 P 點的間距 。 物質(zhì)燃燒時在陰燃階段會產(chǎn)生大量的煙霧顆粒和有害氣體，煙霧顆粒的直徑一般在 m。隨著電子技術(shù)特別是光電子 技術(shù)的飛速發(fā)展，光電感煙探測器已經(jīng)具有了精度高、 壽命長、抗風(fēng)、 抗潮和抗各種電磁干擾的優(yōu)點，而且由于成本低，生產(chǎn)、安裝簡單。 供電范圍在 ，不需要外圍電路支持，該器件可以外接電源供電也可用寄生電源模式 (信號線供電 )。 測溫電纜線建議采用屏蔽 4芯雙絞線，其中一對線接地線與信號線，另一組接 VDD 和地線，屏蔽層在源端單點接地。試驗中，當(dāng)采用普通信號電纜傳輸長度超過 50m 時，讀取的測溫數(shù)據(jù)將發(fā)生錯誤。在使用 PL/M, C 等高級語言進(jìn) 行系統(tǒng)程序設(shè)計時，對 DS18B20 操作部分最好采用匯編語言實現(xiàn)。 所有時序都是將主機作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。 DS18B20 的讀時序是從主機把單總線拉低之后，在 15us 之內(nèi)就得釋放單總線，以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 操作協(xié)議為：初始化 DS18B20(發(fā)復(fù)位脈沖 )→發(fā) ROM 功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。 DS18B20 控制命令，如表 所示 CPU 對 DS 18B20 的訪問流程是：先對 DS18B20 初始化，再進(jìn)行 ROM 操作命令，最后才能對存儲器操作和對數(shù)據(jù)操作。主機根據(jù) ROM 的前 56 位來計算 CRC 值，并和存入 DS18B20 中的 CRC 值做比較，以判斷主機收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。 表 。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以 16 位帶符號擴展的二進(jìn)制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的第 1, 2 字節(jié)。 由表 ，設(shè)定的分辨率越高，所需要的溫度 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時間就越長。數(shù)據(jù)先寫入 RAM，經(jīng)校驗后再傳給 EZRAM。 (1)64 位閃速 ROM的結(jié)構(gòu)如下： 8 位 CRC 編碼 48 位產(chǎn)品序列號 8位產(chǎn)品 序列號 MSB LSB MSB LSB MSB 高 8 位是 CRC 位校驗碼，接著是每個器件的惟一的序號，共有 48位，低 8前 56位的這也是多個 DS18B20 可以采用一線進(jìn)行通信的原因。 在 DS18B20 中， DQ 為數(shù)字信號輸人／輸出端； GND為電源地； VDD 為外接供電電源輸入端。第二種是將其連到 VCC 外部電源，這樣就不用在 I／ O口接強上拉，也可在溫度變換期間使口線保持高電平。圖 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測溫度值，這就是 DS 18B20 的測溫原理。 DS18B20 的測溫原理 DS18B20 的測溫原理如圖 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送給減法計數(shù)器 1，高溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率隨溫度變化而明顯改變，所產(chǎn)生的信號 作為減法計數(shù)器 2的脈沖輸入。 (10)適配各種單片機或系統(tǒng)。 (8)負(fù)壓特性，即具有電源反接保護(hù)電路。當(dāng)在 10℃～ +85℃范圍內(nèi)，可確保測量誤差不超過 ℃，在 55～ +125℃范圍內(nèi)，測量誤差也不超過 2℃。 (2)在使用中不需要任何外圍元件。因此，數(shù)字化單總線器件 DS18B20 適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。因而使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。最后由微處理器向后繼的執(zhí)行器（電動機，滅火裝置）給出信號，實現(xiàn)自動滅火，提高系統(tǒng)的可靠性。用 光電 感煙 傳感器 來代替離子感煙傳感器，是由于離子感煙傳感器具有放射性元素，對人體是有害的， 但是光電 感煙 傳感器 往往會受到各種灰塵，水氣，油污等粒子的干擾?；馂?zāi)信號探測部分分別由光電煙霧傳感器， CO 氣體傳感器 ， 溫度傳感器 和紫外線傳感器 構(gòu)成。 綜上所述，在火災(zāi)初期 即位置火災(zāi)探測器的選型中我們首選點型氣體火災(zāi)探測器。該產(chǎn)品已在工業(yè)加熱爐及戶外火災(zāi)消防中推廣使用 ,效果良好 ,具有廣泛的應(yīng)用前景。 紫外火焰檢測器 常規(guī)的紫外火焰檢測器，直接檢測火焰中 180260nm 的紫外光譜，檢測的目標(biāo)也 十分明確。因此，利用氣敏元器發(fā)件實現(xiàn)對燃燒氣體的探測在理論上是可行的，而且早期報警的 效果比感煙探測器好。一般 紫外火焰探測器和快速滅火系統(tǒng)和抑爆系統(tǒng)聯(lián)動，成快速自動報警滅火系統(tǒng)和自動報警抑爆系統(tǒng)。定溫探測器對環(huán)境中的溫度值敏感，即當(dāng)溫度超過一定閥值后，開始報警。感溫式火災(zāi)探測器的響應(yīng)過程是環(huán)境氣溫溫度的升高使探測 器中的熱敏元器件發(fā)生物理變化經(jīng)機械電路處理后轉(zhuǎn)化為電信號。因此對于陰燃產(chǎn)生大顆粒的白色煙霧，宜用光電感煙探測器來探測。光電感煙探測器內(nèi)的光電室里安裝有紅外發(fā)射管和紅外接收管。光電感煙探測器是在 80 年代才發(fā)展起來的一種新型火災(zāi)探測器，由于它拋棄了放射源，全部由電子元件和光電元件組成。如今，要獲得離子探測器生產(chǎn)許可變得越來越難，而且，關(guān)于放射性物質(zhì)運輸?shù)姆ㄒ?guī)也是越來越嚴(yán)，這些因素加大了離子探測器的生產(chǎn)成本，使其價格愈加昂貴。早期感煙探測器屬于離子室類型，擅于探測燃燒產(chǎn)生的微小粒 子，但是這種探測器容易因濕度、大氣壓、溫度和空氣流速的變化而誤報。按照要求 位置火災(zāi)探測器 必須在火災(zāi)發(fā)生 10s 內(nèi)發(fā)出警 報 信號，所以系統(tǒng)對實時性也有很高的要求； （ 4） 為 裝載火災(zāi)探測器及滅火裝置的小車 鋪設(shè) 軌 道以簡化 操作。 系統(tǒng)技術(shù)要求 在了解了本系統(tǒng)的設(shè)計目的之后，我們就可以確定系統(tǒng)的技術(shù)要求。 下面分別對系統(tǒng)設(shè)計要求、火災(zāi)傳感器的選型、信息傳輸模式及系統(tǒng)實現(xiàn)方案進(jìn)行闡述 。 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 9 圖 內(nèi)部振蕩電路 圖 外部時鐘驅(qū)動電路 外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。 XTAL1和 XTAL2是片內(nèi)振蕩電路的輸入線，這兩個端子用來外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來連接 8051 片內(nèi) OSC 的定時反饋電路，相應(yīng)電路如圖 所示。 RST/VPD 的第二種功能是作為備用電源輸入端。若 EA=1，則允許使用片內(nèi) ROM；若 EA=0，則允許使用片外 ROM。它可以在對 8051 片內(nèi) EPROM 編程 /校驗時傳送 52ms 寬的負(fù)脈沖。在訪問片外存儲器時， 8051 CPU 在 — 引腳線上輸出片外存儲器低 8 位地址的同時還在 ALE/PROG 線上輸 出一個高電位脈沖，其下降沿用于把這個片外存儲器低 8位地址鎖存到外部專用地址鎖存器，以便空出 — 引腳線去傳送隨后而來的片外存儲器讀寫數(shù)據(jù)。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后 ,它們被內(nèi)部上拉為高電平 ,并用作輸入。 8751 的 — 還具有第二功能，即它可以配合 — 傳送片內(nèi) EPROM 12位地址中的高 4位地址。它的第二 功能和 P0 口引腳的第二功能相配合，用于輸出片外存儲器的高 8 位地址，共同選中片外存儲器單元，但并不能像 P0 口那樣還可以傳送存儲器的讀出數(shù)據(jù)。 P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口 ,P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 8051 的 P0 口還有第三種功能，即它們可以用來給 8051 片內(nèi) EPROM 編程或進(jìn)行編程后的讀出校驗。第一種情況是 8051 不帶片外存儲器， P0口可以作為通用 I/O 口使用， — 用于傳送 CPU 的輸入 /輸出數(shù)據(jù)。 （ 4*8=32 條） 8051 共有四個并行 I/O 接口，每個端口都有 8 條 端口線，用于傳送數(shù)據(jù) /地址。 5 個中斷源 178。三級程序存儲器鎖定 178。 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 178。同時， AT89C51 可降至 0HZ 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式，空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造 ,與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 AT89C51 單片機的簡介 主要特性及管腳 在單片機選用方面，由 于 AT89 系列單片機與 MCS51 系列單片機兼容，所以，本系統(tǒng)中的單片機選用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C51 芯片，它是該公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)型單片機。 （ 3） 無線通信的實現(xiàn) ， 為了實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)通信，本課題采用了一種雙向收發(fā)無線數(shù)傳模塊，形式為單工， 工作在 ／ 頻段；可方便地嵌入在各種測量和控制系統(tǒng)中進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，在車輛監(jiān)控、無線抄表、無線 232 數(shù)據(jù)通信、計算機遙控遙測系統(tǒng)中應(yīng)用?；馂?zāi)報警產(chǎn)品真正發(fā)展是在 90 年代以后，隨著政府逐漸開放國門，國外企 業(yè)開始大量進(jìn)入中國消防市場，帶來先進(jìn)技術(shù)的同時也不斷催化著市場的成熟。九十年代初，智能化系統(tǒng)取得了較大進(jìn)展，各種智能型系列產(chǎn)品相繼問世。十多年來，盡管人們對離子感煙探測器和光電感煙探測器性能上差異的評價眾說紛紜，但國外卻一直在大力研制和發(fā)展光電感煙探測器，并取得長足的發(fā)展?！跋纫姛熀笠娀稹?， 用感煙的方法來探測火災(zāi)使人類在實現(xiàn)火災(zāi)早期報警方面邁進(jìn)了一大步，此時的系統(tǒng)一般是多線制（ N+1 線或更多線），其特點是穩(wěn)定性、可靠性差，布線復(fù)雜，調(diào)試難度大。 從十九世紀(jì)四十年代至本世紀(jì)四十年代，經(jīng)過漫長的一百年來，感溫探測器一直占據(jù)主導(dǎo)地位，火災(zāi)報警系統(tǒng)處于初級發(fā)展階段。初期階段是用一些簡單的分立元件構(gòu)成的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，從 19 世紀(jì)四十年代一直延續(xù)到 20 世紀(jì)四十年代，這期間感溫探測器占主導(dǎo)地位，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的發(fā)展處于初級階段。國內(nèi)外無數(shù)事實告訴我們，設(shè)置先進(jìn)的火災(zāi)報警系統(tǒng)是做好火災(zāi)報警的關(guān)鍵 。實踐證明，凡裝有火災(zāi)自動報警控制系統(tǒng)的建筑物中，當(dāng)火情發(fā)生時，由于報警及時，把火災(zāi)消滅在初期，大大減少了火災(zāi)的危害。如 2020年至 2020年，全國共發(fā)生火災(zāi) 120 萬起，造成 12268 人死亡、15757 人受傷，直接財產(chǎn)損失 億元。 改革開放以來，我國國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，在民用、工業(yè)等領(lǐng)域各類現(xiàn)代建筑不斷涌現(xiàn)，這當(dāng)中大批建筑均是高價值保護(hù)對象；同時由于人口的密集程度增加，因此一旦發(fā)生火災(zāi)將帶來巨大生命和財產(chǎn)損失。因此預(yù)防火災(zāi)是人們時刻不能掉以輕心的大事，要防 患于未然。使用火的過程中，若失去對火的控制將會給人類造成巨大的損失?；馂?zāi)探測器就是該系統(tǒng)的重要組成部分。 課題研究的目的和意義 火災(zāi)一直是伴隨人類的自然和社會現(xiàn)象，它是近年來發(fā)生頻率較高的一種災(zāi)害，且呈逐年上升的趨勢。 黨和國家非常重視我國的防火工作， 1996 年 10 月，江澤民總書記發(fā)表了《責(zé)任重于泰山》的重要講話，講話指出“隱患險于明火”、“防范勝于救災(zāi)”、“