【正文】 sensors, using multisensor information fusion technology, the fire detector based on detection and fire a physical, chemical phenomena the bustion gases, smoke particles, the temperature, the fire the detected signal is transformed into the fire alarm signal to the fire alarm controller, fire alarm and alarm signal. This is an alarm system which has the advantages of simple structure, convenient operation, low price, intelligent, have certain practical value. Key words: Fire alarm。這是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格低廉、智能化的報(bào)警器系統(tǒng)，具有一定實(shí)用價(jià)值。 A/D converter。火災(zāi)發(fā)生的普遍性，是說(shuō)火災(zāi)不論在什么單位和部位，從草原到森林，從居民住宅到大大小小的企業(yè)、事業(yè)單位，到處都可能發(fā)生，這 表明了火災(zāi)發(fā)生的普遍性。 實(shí)踐證明，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，消防工作的重要性就越來(lái)越突出。 在我國(guó)，采用的無(wú)線通信方式的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)日益受到重視。 設(shè)計(jì)的目的和意義 在各種災(zāi)害中，火災(zāi)是最經(jīng)常、最普遍地威脅公眾安全和社會(huì)發(fā)展的主要災(zāi)何凡：基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 害之一。進(jìn)入 90 年代，特別是 1993 年以來(lái)，火災(zāi)造成的直接財(cái)產(chǎn)損失上升到年均十幾億元，年均死亡 2020 多人?；馂?zāi)發(fā)生的早期，會(huì)使得燃燒物質(zhì)分解，析出大量的有毒氣體 CO，人們可能在毫無(wú)察覺(jué)火情的情況下就發(fā)生了 CO 中毒，從而無(wú)力逃生，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)到 CO 濃度的變化，為人們提供 CO 濃度超標(biāo)報(bào)警信息，通知人們及時(shí)疏散 [6]。聲光報(bào)警模塊分為聲音報(bào)警和光報(bào)警。 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 火災(zāi)的產(chǎn)生 機(jī)理 眾 所周知，物質(zhì)燃燒的基本條件是：可燃物、助燃物 （ 氧氣 ） 、和足夠的溫度。著火后，燃燒火焰產(chǎn)生的熱量使液體或固體的表面繼續(xù)釋放出大量的熱量。圖 21 為火災(zāi)產(chǎn)生的不同階段的生成產(chǎn)物圖 [7]。其中又以離子型和光電型火災(zāi)探測(cè)器使用居多。定溫火災(zāi)探測(cè)器根據(jù)局部 環(huán)境到達(dá)規(guī)定溫度上下時(shí)開(kāi)始動(dòng)作。它是一種響應(yīng)火焰輻射光譜中的紅外和紫外的點(diǎn)型火災(zāi)探測(cè)器，主要有紅外火焰型和紫外火焰型兩種。對(duì)于起火速度快，且無(wú)煙遮蔽的明火火災(zāi)反應(yīng)最為靈敏。 （ 4） 圖像火災(zāi)探測(cè) 對(duì)于物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的火焰，除了可以分析它的光譜特征外，還可以對(duì)其火焰形狀進(jìn)行利用，這樣就產(chǎn)生了圖像火災(zāi)探測(cè)器。國(guó)內(nèi)已有研究表明利用液晶片和 CCD 攝像機(jī)可對(duì)火災(zāi)圖像進(jìn)行有效的探測(cè) [9]。因此，在生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用這些氣體的過(guò)程中，如果違反操作規(guī) 程或設(shè)備密封質(zhì)量不好，都有可能發(fā)生可燃?xì)怏w泄漏現(xiàn)象，進(jìn)而釀成火災(zāi)或爆炸事故。只有在燃燒發(fā)生時(shí)才會(huì)產(chǎn)生大量的 CO 和 CO2。物質(zhì)在燃何凡：基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 燒過(guò)程中，會(huì)放出大量的熱能，對(duì)周?chē)諝膺M(jìn)行加熱，使得空氣膨脹，形成壓力聲波，其頻率僅有數(shù)赫茲?；馂?zāi)探測(cè)器通過(guò)對(duì)火災(zāi)發(fā)出的物理、化學(xué) 現(xiàn)象 ——?dú)猓ㄈ紵龤怏w）、煙（煙霧粒子）、熱（溫度）、光（火焰）的探測(cè)，將探測(cè)到的火情信號(hào)轉(zhuǎn)化成火警電信號(hào)傳遞給火災(zāi)報(bào)警控制器。 本文設(shè)計(jì)的 用于小型防火單位的單片機(jī)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)具有以下特點(diǎn) ： 傳感器 放 大 器 AD轉(zhuǎn)換器 單 片 機(jī) 狀態(tài)指示燈 聲音報(bào)警 溫度 顯示 按鍵 通信接口 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 （ 1） 能對(duì)室內(nèi)煙霧 （ CO2， CO） 及溫度突變進(jìn)行報(bào)警 ， 具有 聲、光雙重報(bào)警功能。當(dāng)環(huán)境出現(xiàn)異常 (如煙霧濃度過(guò)大或是溫度較高 )時(shí)，能發(fā)出異常報(bào)警信號(hào)，引起人們注 意，盡可能避免火災(zāi)的發(fā)生。且由于其體積小、操作維護(hù)方便、成本低 廉等 ， 具有廣闊的應(yīng)用前景。每次數(shù)據(jù)采集后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行判斷，然后綜合多次判斷結(jié)果做出最終的火情判斷。所以本文選擇 AD590 溫度傳感器。通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻 ， 便可在輸出端 VT 獲得與絕對(duì)溫度成正比的電壓量 ， 即 10 mV/K。 （ 4） 精度高。 TGS202 氣體傳感器能探測(cè) CO CO、甲烷、 煤氣等多種氣體，它靈敏度高，穩(wěn)定性好，適合于火災(zāi)中氣體的探測(cè)。模擬和數(shù)字電源端最好分別走線，盡可能在靠近供電端處相連，而去耦電容應(yīng)盡量靠近芯片。 邊沿觸發(fā)放音 （ /PLAYE）：此端出現(xiàn)下降沿時(shí)，芯片開(kāi)始放音。當(dāng)以差分形式連接話筒時(shí)，可減小噪聲，提高共模抑制比。對(duì)話筒輸入來(lái)說(shuō)， ANA OUT 端應(yīng)通過(guò)外接電容連至本端。節(jié)電模式下 ， 它們保持為低電平。 語(yǔ)音芯片與單片機(jī)的連接，常通過(guò)串行口來(lái)實(shí)現(xiàn)，串行口也可以通過(guò)輔助電路分時(shí)多用。 （ 1）電源引腳 VCC 和 VSS VCC（ 40 腳）：接 +5V 電源正 端； VSS（ 20 腳）：接 +5V 電源正端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。 何凡：基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 RST/VPD （ 9 腳 ） ： RST 即為 RESET， VPD 為備用電源，所以該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期 PESN 兩次有效，以通過(guò)數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。若超出該范圍時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng)不接外部存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展I/O 接口時(shí)，它可作為準(zhǔn)雙向 8 位輸入 /輸出接口。 P1 口（ 1 腳～ 8 腳）： ～ 統(tǒng)稱(chēng)為 P1 口，可作為準(zhǔn)雙向 I/O 接口使用。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展 I/O 接口且尋址范圍超過(guò) 256 個(gè)字節(jié)時(shí)， P2 口用于高 8 位地址總線送出高 8 位 地址。 P3 口的第 2 功能見(jiàn)下表 表 1 單片機(jī) 管腳含義 引腳 第 2 功能 RXD（串行口輸入端 0） TXD（串行口輸出端） TXD（串行口輸出端） INT1（中斷 1 請(qǐng)求輸入端，低電平有效） T0（時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 計(jì)數(shù)脈沖端） T1（時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 數(shù)脈沖端） WR（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通信號(hào)輸出端，低電平有效） RD（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效） 綜 上所述， MCS—51 系列單片機(jī)的引腳作用可歸納為以下兩點(diǎn)： （ 1） 980 單片機(jī)功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳具有第 2 功能； （ 2） 單片機(jī)對(duì)外呈 3 總線形式，由 P P0 口組成 16 位地址總線；由 P0 口 時(shí) 復(fù)用作為數(shù)據(jù)總線。 A/D 轉(zhuǎn)換器的主要性能參數(shù)有： （ 1） 分辨率分辨率表示 A/D 轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)的分辨能力。其內(nèi)部 有一個(gè) 8 通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 IN0IN7： 8 位模擬量輸入引腳 。 REF（ ）：參考電壓負(fù)端 。當(dāng)啟動(dòng)裝換時(shí)，該引腳為低電平，當(dāng) A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，該引腳輸出 高電平。 （ 2）最大不可調(diào)誤差： ADC0809為 ? 1LSB。 （ 6）轉(zhuǎn)換速度取于決芯片的時(shí)鐘頻率。同樣由單片機(jī)向ICM7218 寫(xiě)控制字及數(shù)據(jù)，編程部分像給外部 RAM 寫(xiě)數(shù)據(jù)一樣簡(jiǎn)單。這個(gè)放大器與作為反饋元件的 片外石英體或陶瓷諧振蕩器一起構(gòu)成自激振蕩器。 復(fù)位電路 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 REST 引腳上有一個(gè)高電平并維持 2 個(gè)機(jī)器周期 (24 個(gè)振蕩周期 )以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng) 復(fù)位。由于人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，設(shè)計(jì)完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求。本系統(tǒng)采用的半導(dǎo)體煙霧傳感器屬于電阻型，因此只需要串聯(lián)一個(gè)參考電阻，在經(jīng)過(guò)一個(gè)放大電路即可發(fā)送給 ADC 采集。 下面介紹運(yùn)算放大電路： 從傳感器的上端出來(lái)的信號(hào) Vi 經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器的同向輸入端，但是為保證引入的是負(fù)反饋，輸出電壓 Vo 通過(guò)電阻 R4 接到反相輸入端，同時(shí)，反相輸入端通過(guò)電阻 R3 接到參考電壓 Vref。因?yàn)樵凇疤摰亍爆F(xiàn)象，所以其輸入端有較高的共模輸入 電壓。高輸入阻抗就可以減少 放大電路對(duì)前端電路的影響，同時(shí)低輸出阻抗也可以提高自身的抗干擾性，這顯然有利于電路中其他模塊的設(shè)計(jì)。 如圖 37 所示： 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 37 信號(hào)處理電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 經(jīng)過(guò)傳感器檢測(cè)的電信號(hào)為模擬信號(hào)，無(wú)法直接被單片機(jī)所識(shí)別，所以在經(jīng)過(guò)放大電路后對(duì)信號(hào)經(jīng)行 A/D 轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)。其中 ALE 信號(hào)與 START 信號(hào)連在一起，在 WR 信號(hào)的前沿寫(xiě)入地址信號(hào)，在其后沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。因?yàn)?ALE 信號(hào)的頻率為 2MHz， 經(jīng)二分頻后為 1MHz，與 ADC0809的典型值吻合。如果小于設(shè)定值， 、 輸出高電平， 輸出低電平，控制綠色發(fā)光二級(jí)管 的發(fā)光，說(shuō)明正常，沒(méi)有火災(zāi)發(fā)生。 本系統(tǒng)顯示用的 4 位七段數(shù)碼管由數(shù)碼管專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片 ICM7218A 驅(qū)動(dòng)，分別接數(shù)碼管的 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g， DIGIT DIGIT DIGIT DIGIT4 為位選，分別控制 4 位數(shù)碼管的亮滅， ID07 為數(shù)據(jù)線，接單片機(jī) P1 口。 因?yàn)?C 語(yǔ)言的描述由函數(shù)組成，是一種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，所以更容易實(shí)現(xiàn)模塊化，而且具有可讀性好，易于移植等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還有匯編語(yǔ)言一樣的位操作功能的硬件詳細(xì)控制指令 [11]。另外重要的一點(diǎn)， Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。然后分別由 C51及 A51 編譯器編譯生成目標(biāo)文件 (.OBJ)。 為了便于系統(tǒng)維護(hù)，在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中采用了模塊化程序設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)各個(gè)模塊的具體功能都是通過(guò)子程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)初始化后， 80C51的 為低電平， 、 為高電平，所以只有綠燈亮，紅燈、黃燈不亮，蜂鳴器不報(bào)警。然后關(guān)閉蜂鳴器，開(kāi)啟綠燈，設(shè)置報(bào) 警限初值。 具體流程是 ：系統(tǒng)和程序初始化后，驅(qū)動(dòng) ADC0809 的 IN0 對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換，單片機(jī)接受轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)，存入寄存器， 由 INT0 中斷服務(wù)程序完成 ；系 統(tǒng)延時(shí) 10ms，驅(qū)動(dòng) ADC0809 的 IN1 對(duì)煙霧信號(hào)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后存入寄存器。在數(shù)據(jù)采集子程序中，一次溫度煙霧信號(hào)采集延時(shí) 10ms，是讓 ADC0809 準(zhǔn)備好進(jìn)行下一次信號(hào)轉(zhuǎn)換。a120。在本設(shè)計(jì)中報(bào)警溫度設(shè)為 57℃ ，煙霧報(bào)警濃度設(shè)為 ％ 英尺 （參照市面銷(xiāo)售的火災(zāi)報(bào)警器溫度煙霧的報(bào)警臨界值）。 當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)為 00 時(shí)，表示正常， 80C51 的 口變成低電平，綠燈亮。 由于此軟 件 也 沒(méi)有溫度傳感器和煙霧傳感器， 所以在此用可調(diào)電位器進(jìn)行仿真 來(lái)分別代替溫度傳感器和煙霧傳感器 。 口則是接的報(bào)警輸出信號(hào)。 圖 44 溫度煙霧超臨界值 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 第 5 章 結(jié)束語(yǔ) 本文設(shè)計(jì)了一種單片機(jī) AT89C51 的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，系 統(tǒng)安全，簡(jiǎn)易，誤報(bào)率低。系統(tǒng)采集溫度煙霧信號(hào)，采用多次采集，多次判斷的方法減少誤報(bào)率。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，自己也學(xué)到了許多新的知識(shí)，有很多感悟和體驗(yàn)心得。在整個(gè)的論文寫(xiě)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(xiě)作的建議和意見(jiàn)，在他們的幫助下，我最終完了整個(gè)論文。 baojing()。 uchar CLK。 sbit A4=P0^3。 sbit A8=P0^7。 uchar disbuff[4]。a120。 TL0 = 0x00。 while(1) { shuju_caiji()。 Tem2=a。 else dianyan0=0(dianyan1**50*)*10。 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 fenxi()。 P2=0x03。 delayMS(2)。//***********p1 給數(shù) delayMS(2)。 P2=0x13。 delayMS(2)。//*************p1 給數(shù) delayMS(2)。 else P3=0xbf。A6=1。A5=1。 delayMS(60)。 P3=LED[disbuff[2]]。 } fenxi() //數(shù)據(jù)對(duì)比 // { if(Tem10xBD) w1=1。 if(Smok10xF0) s1=1。 } //報(bào)警判斷 // baojing()