【正文】 sensor with the model of UD02 and its corresponding integrated connection chip with the model of will gather all the fire Parameter ,then Process the data in A/D converter in order to judge whether there may be a fire or not,the core unit of this Processing way of signal is a single Chip MircroComputer,it has the ability to identificate the true or false fire according to the processed is very advantage to inhance the accurate degree of the fire. Keywords: Fire alarm system； fire detector； MCU。 近年來，隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，我國生產(chǎn)力水平 達(dá)到了前所未有的高度。在這樣的地方場所內(nèi)，各種電氣電子設(shè)備高度集中且處于長期運(yùn)行狀態(tài)，電器設(shè)備過載、過熱、短路的火災(zāi)隱患較多；另外，由于人群的集中，也從客觀上存在著火災(zāi)隱患。實(shí)踐證明，設(shè)置先進(jìn)的火災(zāi)報警以及自動滅火系統(tǒng)是自防自救的關(guān)鍵。它的應(yīng)用使人們對火災(zāi)的控制能力大大增強(qiáng)，使危害大大降低。這種信號處理方式的火災(zāi)報警設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中有幾個不足之處： (1)探測器的靈敏度固定，不易改變，這樣在不同場合、不同環(huán)境中使用就不能選擇最佳的火災(zāi)探測靈敏度，選擇高了容易誤報警，選擇低了一旦發(fā)生火 災(zāi)，報警不及時會損失嚴(yán)重。傳統(tǒng)的火災(zāi)探測報警系統(tǒng)的火災(zāi)判據(jù)僅僅是根據(jù)某種火災(zāi)參數(shù)是否達(dá)到某一定值來確定，這一判別工作是在火災(zāi)探測器中由硬件電路實(shí)現(xiàn)的，這樣就有可能由于環(huán)境背景的影響，或火災(zāi)探測器內(nèi)部電路的緩慢漂移，產(chǎn)生誤報。采用智能技術(shù)后，系統(tǒng)的正常維護(hù)工作由計算機(jī)自身的軟件完成，周期地運(yùn)行自診斷程序，可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的任何微小的故障，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性能。進(jìn)入 80 年代后，國內(nèi)主要廠家也多是模仿國外產(chǎn)品，或是引進(jìn)國外技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，沒有真正意義上的核心技術(shù)，并且市場也剛剛開始發(fā)育。目前已有多家科研院所和廠家致力于研 發(fā)適合我國消防領(lǐng)域特點(diǎn)的火災(zāi)自動報警監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品，在部分城市建立了火災(zāi)報警監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在消防監(jiān)控和滅火救援方面發(fā)揮了重要作用。作為一門多專業(yè)、多學(xué)科的綜合性火災(zāi)探測與報警技術(shù)，近幾年得到了迅速發(fā)展，已成為人類與火災(zāi)作斗爭的重要手段?；馂?zāi)報警控制器擔(dān)負(fù)著監(jiān)視探測器及系統(tǒng)自身的工作狀況、處理火災(zāi)探測器輸出的報警信號、進(jìn)行聲光報警、指示報警的具體部位、時間及執(zhí)行相應(yīng)的輔助控制等任務(wù)。 自動化專業(yè) 的靈魂是控制，控制的核心思想是反饋，反饋的前提是檢測，《火災(zāi) 報警系統(tǒng)的設(shè)計》這一題目也能反應(yīng)出學(xué)習(xí)的結(jié)晶。此設(shè)計即是從離子感煙探測器出發(fā)進(jìn)行研究的。 圖 21 火災(zāi) 報警系統(tǒng)原理圖 離子感煙傳感器 信號調(diào)理電路 采樣比較 信號調(diào)理電路 離子感煙傳感器 采樣比較 采樣比較 采樣比較 離子感煙傳感器 離子感煙傳感器 信號調(diào)理電路 信號調(diào)理電路 災(zāi)火 控制器模塊 聲光報警 顯示記錄 聯(lián)動消防 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 6 系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)各模塊的設(shè)計 第一，傳感器的設(shè)計。相對于感溫傳感器和氣體傳感器，離子感煙傳感器能在火災(zāi)超早期作出準(zhǔn)確判斷。本設(shè)計的接口芯 片采用并行接口芯片 8243。 第五，電源的設(shè)計。 第六，消防聯(lián)動裝置。 硬件電路如圖 22 所示，主機(jī)選用 AT89C51 單片機(jī)， 4 線 /7 線譯碼器選用 74LS48，數(shù)碼顯示部分選用 BS212 共陰數(shù)碼管，報警電路可選用一片 KD9561 及放大器、揚(yáng)聲器來構(gòu)成，多點(diǎn)檢測電路選用 8243 并行 I/O 口。 硬件組成 通過對火災(zāi)情況的分析，本設(shè)計采用如圖 31 所示的硬件組成，報警器硬件由煙霧信號采集模塊，聲光報警模塊以及聯(lián)動消防模塊組成。下面對上述的各模塊進(jìn)行詳細(xì)的介紹 圖 31 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)硬件框圖 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 9 煙霧信號采集模塊 圖 31 中 1， 2， 3 組成煙霧數(shù)據(jù)采集模塊，將現(xiàn)場煙霧濃度這一非電信號轉(zhuǎn) 化為電信號，并以數(shù)字量的形式送給單片機(jī)。直到電離電流增加到一定值時，外加電壓再增高，電離電流也不會增加，形成火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 10 一個飽和電流 IS。 本設(shè)計選用的離子感煙傳感器 UD02 為單極性的。電離室采用這種串聯(lián)的方式，主要是為了減少環(huán)境溫度、濕度、氣壓等自然條件的變化對電離電流的影響，提高離子感煙探測器的環(huán)境使用能力和穩(wěn)定性（離子感煙探測器電路主要有三部分組成，即前置放大器，總線無極性變換電源電路以及解碼電路）。煙霧數(shù)量越多，離子電流就越小，而 BC 電離室基本無煙霧進(jìn)入，離子電流恒定，這樣就改變了 B 點(diǎn)的電位。 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 12 圖 35 離子 感煙傳感器等效電路圖 本設(shè)計選用的 UD02 型離子感煙傳感器具有靈敏度、可靠性好，性能符合標(biāo)準(zhǔn)等特點(diǎn)。其內(nèi)部功能框圖見圖 38 所示。 3 腳為電池電壓外部設(shè)置端，可以通過外接電阻網(wǎng)絡(luò)來改變其低電壓報警閥值。它由離子感煙傳感器 UD02 和與之配套的專用集成電路 DQ295 等組成。 (2)元器件選擇與制作 電阻 R 均用 RTX— 1/8W 型炭膜電阻器； 電容 可用 CT1 型磁介電容器； LED 為普通紅色二極管； 揚(yáng)聲器 為三端壓電陶瓷揚(yáng)聲器； 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 16 為保證電 路可靠正常工作，電源采用 9V 穩(wěn)壓電源供給 。片內(nèi)的 FLASH 存儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲器編程器來編程。 內(nèi)部方式時鐘電路 與 AT89C51 單片機(jī)連接 如圖 310 所示。電容值在 530PF 之間選擇。中斷系統(tǒng)的功能主要為了解決快速的 CPU 與慢速的外設(shè)間的矛盾。 5 個中斷源分為 2 個中斷優(yōu)先級，可實(shí)現(xiàn)兩級中斷嵌套， IE 控制 CPU 是否響應(yīng)中斷請求。 MCS51 的中斷系統(tǒng)由 4 個與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器(TCON、 SCON 的相關(guān)位作中斷源的標(biāo)志位 )、中斷允許控制寄存器 IE、中斷優(yōu)先級管理 (IP 寄存器 )和中斷順 序查詢邏輯電路等組成。串行口發(fā)送 /接收共用一個中斷源。 EA=1,開 CPU 中斷；開某個中斷源中斷時，還需將對應(yīng)中斷源的中斷允許位 (EX0、 ET0、EX ET ES)置位。對于同級中斷源，由內(nèi)部硬件查詢邏輯來確定響應(yīng)次序。中斷源的入口地址分別為： 外部中斷 0 中斷： 0003H 最高級 TO 定時器 0 中斷： 000BH 外部中斷 1 中斷： 0013H 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 19 T1 定時器 1 中斷： 001BH 串行口輸入 /輸出中斷： 0023H 最低級 (2)中斷控制部分的功能 8051 單片機(jī)中斷控制部分由 4 個專用寄存器組成，他們的功能分述如下： ①中斷請求標(biāo)志寄存器。 ③中斷優(yōu)先級設(shè)定 MCS51 單片機(jī)的中斷分為 2 個優(yōu)先級，每個中斷源的優(yōu)先級都可以通過中斷優(yōu)先級寄存器 IP 中的相應(yīng)位來設(shè)定。 CPU 在執(zhí)行 RETI 或讀寫 IE 或 IP 之后，不會馬上相應(yīng)中斷請求，至少要在執(zhí)行其它一條指令之后才會響應(yīng)。 8051 單片機(jī)的中斷響應(yīng)與中斷返回由 CPU硬件自動完成，而中斷處理由軟件完成。聲音信號由專門的語音芯片 PB2130UP002A提供，由 單片機(jī)的 控制。 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 21 圖 311 聲音報警接口 LED 顯示器 由 P2 口的 ~ 分別控制 BS212 共陰數(shù)碼管，予以進(jìn)行光報警并顯示著火的 煙霧傳感器探頭號 。因此，提供給 LED 顯示器的字型代碼正好一個字節(jié)。8243 為 24 腳的雙列直插式芯片，其與 AT89C51 連線如圖 313所示。 8243 芯片的 P2 口 (～ )為控制及信號端口，其有兩個作用，一是傳送設(shè)置芯片各端口工作方式的命令及端口地址，二是傳送經(jīng)芯片輸入 /輸出的數(shù)據(jù)。 PROG 信號的控制作用可用圖 314 所示的芯片輸入 /輸出時序圖予以說明。 因?yàn)楸驹O(shè)計的 整個系統(tǒng)必須 24 小時連續(xù)工作，并要保證在市電突然停止供電的一定時間內(nèi)保持系 統(tǒng)正常工作，所以系統(tǒng)采用雙電源火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 24 供電模式 ，即 主供電模式 和從供電模式。 由于火災(zāi) 報警系統(tǒng)的連線要求是 24V 電壓，所以電源系統(tǒng)選擇的是能輸出 24V 和 5V 的穩(wěn)壓電源模塊以及 24V 備電 蓄 電池。 (4)根據(jù)第 3 點(diǎn)的要求，需要知道蓄電池充放電來由，見圖 315所示。本設(shè)計中的消防聯(lián)動裝置用的是電磁閥控制，其工作原理簡單，操作簡單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。在實(shí)際工程應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)情況再做變化 。根據(jù)流程圖編程如下所列。程序流程如圖 43 所示。 在設(shè)計過程中，筆者遇到的最大的困難在于軟件和細(xì)節(jié)問題的設(shè)計和考慮。 畢業(yè)設(shè)計的全過程，一直都存在心理障礙，但在 王軍 老師的耐心教導(dǎo)下，在同學(xué) 同伴的幫助下，我一直 努力著。 當(dāng)然，在工程設(shè)計與現(xiàn)場裝配中，還是有一些問題有待今后進(jìn)一步的研究、探討和實(shí)現(xiàn) 。 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 34 致謝 本次畢業(yè)設(shè)計能在規(guī)定的時間內(nèi)順利完成，與自身的努力固然密切相關(guān)，但是，倘若沒有 王 老師的悉心指導(dǎo) ,沒有志同道合的同學(xué)的熱心幫助，要想在此時看到完整成果，自己都不敢相信 。我希望在此衷心感謝這位幫助我的老師。 目前，我的 畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)順利完工，這里面也蘊(yùn)涵著他 的功勞