【正文】 會驅(qū)動蜂鳴器和指示燈報警。 致謝 .............................................................. 29 3 1 引言 課題研究的背景和意義 隨著社會和 科技 的發(fā)展， 人們越來越多的使用電子產(chǎn)品和煤氣 ,天然氣 ,由此導(dǎo)致的火災(zāi)隱患也越來越多 ， 再者還有吸煙和煙花導(dǎo)致的火災(zāi)給人類、社會和自然造成的危害越來越大，它不僅毀壞物質(zhì)財產(chǎn) ， 而且 還直接危脅 人們的 生命安全，給人們的心靈造成極大的傷害。火災(zāi)自動報警系統(tǒng)能對火災(zāi)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和準(zhǔn)確報警，有著防止和減少火災(zāi)危害、保護(hù)人身安全和財產(chǎn)安全的重要意義， 減少了 不必要的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡 。 3:煙感報警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了傳感器信號放大電路 ,濾波電路 ,單片機(jī)處理電路及聲光報警電路，并給出相應(yīng)的設(shè)計(jì)原理圖。起火過程中， 剛開始會產(chǎn)生大量的煙霧且持續(xù)的時間相對較長，而此時現(xiàn)場的環(huán)境溫度還不是太高沒有驟變 ，若 此時煙感傳感器感應(yīng)到了煙霧就可以及時報警并在火勢沒擴(kuò)大之前讓人們提前預(yù)防和撤離 ， 這樣 就可以 把 火災(zāi)損失控制在最小限度。圖 為火災(zāi)報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。 (2)系統(tǒng) 自故障提醒功能 :硬件發(fā)生故障時，會發(fā)出 故障提醒信號。主要包括數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)判斷程序 ,指示燈顯示程序和驅(qū)動蜂鳴器報警子程序等，系統(tǒng)程序流程圖如圖 所示。當(dāng)有火災(zāi)時，它會把火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧非電量信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏啃盘査徒o單片機(jī)控制器。半導(dǎo)體煙霧傳感器一般可分為電阻式和非電阻式。使用接觸燃燒式傳感器，其最大的缺點(diǎn) 是探頭很容易發(fā)生阻緩和中毒現(xiàn)象。電化學(xué)氣敏傳感器 原理 :利用液體（或固體、有機(jī)凝膠等）電解質(zhì)，其輸出形式可以是氣體直 接氧化或還原產(chǎn)生的電流，也 6 可以是離子作用于離子電極產(chǎn)生的電動勢 ,即煙霧濃度信號 把 電解液分解成陰陽帶電離子，通過電極將信號傳 輸出 。 (d)高分子煙霧傳感器 高分子 煙霧傳感器最近幾年發(fā)展很快。 （ e） 離子感煙傳感器 離子感煙傳感器對于煙霧氣 顆粒 檢測 很 有效，可測煙霧粒 的直 徑范圍為,它在內(nèi)外電離室里面有放射源镅 241。 正常情況下 ,光源發(fā)出的光，通過透鏡射到光敏元件上， 使 電路維持正常，如果有煙霧 ，到達(dá)光敏元件上的光就顯著減弱， 光敏元件 根據(jù) 光強(qiáng) 弱 的變化變成電的變化 ， 光電式感煙探測器發(fā)展很快，種類不斷增多，就其功能而言，它能實(shí)現(xiàn)早期火災(zāi)報警，除應(yīng)用于大型建筑物內(nèi)部外，還特別適用于電氣火災(zāi)危險性較大的場所，如計(jì)算機(jī)房、儀器儀表室和電纜溝、隧道等處。 7 2）煙 感傳感 器 的選擇 本設(shè)計(jì)中 煙感傳感 器采用的是離子型感煙 傳感 器， 它的 內(nèi)部有微量的放射性物質(zhì)媚 (Am)241， 由于 金屬電極覆蓋 著傳感器 ， 所以 放射 物質(zhì) 不會泄露。 3）溫度 傳感 器 溫度探測器使用的是集成溫度傳感器 LM94022， 因?yàn)樗?工作電壓低且工作電壓范圍寬，又能與模數(shù)轉(zhuǎn)換器配合使用。 表 LM94022的 4種靈敏度 GS0 GS1 靈敏度典型值 (mV/℃ ) 0 0 8 0 1 1 0 1 1 LM94022 的輸出特性如圖 所示，測量溫 度與輸出電壓在不同靈敏度時的特性。 圖 輸出特性 表 VDD為 5V， t為 25℃ 時的輸出電壓值 被測溫度 GS=00(mV) GS=01(mV) GS=10(mV) GS=11(mV) 50 1299 1955 2616 3277 25 1168 1767 2366 2965 0 1034 1565 2100 2633 25 898 1365 1831 2298 50 760 1159 1558 1958 續(xù) 表 VDD為 5V， t為 25℃ 時的輸出電壓值 被測溫度 GS=00(mV) GS=01(mV) GS=10(mV) GS=11(mV) 9 75 619 949 1290 1609 100 476 737 997 1257 125 332 521 711 901 150 183 301 420 593 按表 的數(shù)據(jù)計(jì)算出的靈敏度值與表 給出的典型靈敏度有一些差值。它用來接收信號并根據(jù)判斷結(jié)果驅(qū)動報警裝置。 40 個引腳， 2 個全雙工串行通信口。 AT89C51 具有如下特點(diǎn)： 40個引腳， 4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器， 128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個中斷優(yōu)先級 2層中斷嵌套中斷， 2個 16 位可編程定時計(jì)數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。 （ 3） 供電 電壓為 +5v， 外部提 的 供 基準(zhǔn)電壓 ， +5v是典型值 ，此時允許輸入模擬電壓 范圍 為 0— 5V。 3 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 信號 放大和濾波 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，所以需要把感應(yīng)到的 信號進(jìn)行放大和濾波 。依據(jù)運(yùn)算放大器“虛短”、“虛斷”特性， 知 uu??? 。 13 圖 煙霧信號 濾波 電路 低通濾波器 LPF 電路 的 電壓放大倍數(shù)為： ? ?? ?u 2113As sR C sR C? ?? （ 32） 用 j? 取代 s，且令0 12f RC??， 0 KHz? ，得出電壓放大倍數(shù)為： 200113uA ffj? ???????? （ 33） 由于為信號頻率二次冪的函數(shù)式，故為二階 LPF。電路中的外接石英晶體 這 14 一感性原件 及電容 c1,c2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩回 路，系統(tǒng)的晶振電路如圖 所示。 AT89C51 的復(fù)位信號由芯片的 REST 引腳輸入 。復(fù)位電路中 s2 為手動復(fù)位開關(guān)，電容 C1可避免高頻諧波對電路的干擾。由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機(jī)的 I/O 口是無法直接驅(qū)動的，所以要利用放大電路來驅(qū)動，一般使用三極 15 管來放大電流就可以了。當(dāng) ～ 輸出低電平時，對應(yīng)的信號燈便會發(fā)光報警。 (4)START： 轉(zhuǎn)換啟動信號 ， 當(dāng) START 上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， START 應(yīng)保持低電平。OE＝ 1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)； OE＝ 0，輸出數(shù)據(jù)線呈高 電阻 。二分頻電路由 D 觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)， R、 S 端接地， D 接 Q非， Q端作為輸出端， CLK接 AT89C51 的 ALED 端。單片機(jī)的 P3 口接受 ADC0809 傳輸來 8 位數(shù)字量，向 A/D 輸出的 8 位地址經(jīng)地址鎖存器 74LS373 鎖存，選擇低 3 位地址作為 A/D 的通道選通地址。圖中 三態(tài)允許控制端 OE 接地，表示三態(tài)門一直打開。圖中 ALE 信號與 START 信號連在一起，在 WR 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 AT89C51 的 INT1 引腳，當(dāng) 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。 本系統(tǒng)的軟件編程使用的是 Keil C51， 系統(tǒng) 兼容單片機(jī) C語言軟件開發(fā)。 火災(zāi)報警系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 火災(zāi)報警系統(tǒng)控制器上采用 AT89C51 作為主控芯片，其主要功能包括：控制 IO 端口、邏輯判斷處理、驅(qū)動外部電路和 A/D 采樣 信號 等，該部分是火災(zāi)報警系統(tǒng)智能化的集中體現(xiàn) 和關(guān)鍵 。系統(tǒng)程序流程圖如圖 所示。為了降低誤報率，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時對溫度煙霧采用了兩次采集、兩次判斷的方法。單片機(jī)每次驅(qū)動 A/D 轉(zhuǎn)換后等待外部中斷 1，當(dāng) ADC0809 的 EOC端變?yōu)?1時，即中斷到來，說明 A/D 轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，通過中斷服務(wù)程序讀取轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)溫度煙霧信號采集程序流程圖如圖 所示。在本設(shè)計(jì)中報警溫度設(shè)為 57℃ ，煙霧報警濃度設(shè)為 ％ 英尺 （參照市面銷售的火災(zāi)報警器溫度煙霧的報警臨界值）。 當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)為 00 時，表示正常， AT89C51 的 P26 口變成低電平，綠燈 D8 亮； 當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)為 01 或 10 時，表示異常， P25 口變?yōu)榈碗娖剑?P10 口變?yōu)楦唠娖剑S燈 D7 亮，蜂鳴器報警； 當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)為 11 時，表示發(fā)生火災(zāi)， P23 口變?yōu)榈碗娖剑?P10 口變?yōu)楦唠娖剑t燈 D5 亮，蜂鳴器報警； 如果兩次采集同一種信號寄存器變量不相同，說明系統(tǒng)出現(xiàn)故障， P24 口變?yōu)榈碗娖剑?P10 口變?yōu)楦唠娖?，紅燈 D6 亮，蜂鳴器報警。系統(tǒng)使用了 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809，以通用芯片 AT89C51 作為系統(tǒng)的控制器。 當(dāng)發(fā)生火災(zāi)，系統(tǒng)以聲 音燈 光的形式發(fā)出報警。 （ 2）火災(zāi)報警系統(tǒng)沒有聯(lián)網(wǎng)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時不能通過電話網(wǎng)絡(luò)向消防指揮中心報警 或通知主人 。 sbit ST = P1^2。 sbit rled2=P2^3。 uchar Smok = 3,temp=4。 while(ms) { for(i=0。 for(j=0。 delay500us()。 ST = 0。 OE = 1。 ST = 0。 OE = 1。 //當(dāng)采集的煙霧濃度高于閾值置 1，否則，置 0 else b1=0。 else b3=0。amp。amp。} // 溫度煙霧標(biāo)志位都是 1 ，發(fā)生火災(zāi)if(a==1amp。} if(a==0amp。} //溫度煙霧標(biāo)志位只有一個 1，異常 if(a==0amp。gled=1。rled2=1。 temp0=(temp/)*256。 EA = 1。//第一次采集煙霧信號 Smok1=result1。 //第二次采集煙霧信號 Smok2=result1。 delay1ms(500)。在整個的論文寫作中，各位同學(xué)和朋友積極幫助我查資料 ，提供有利于論文寫作的建議和意見，在他們的幫助下，我最終完了整個論文。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 UE9aQGn8xp$Ramp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 UE9aQGn8xp$Ramp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp