【正文】 統(tǒng)是隨時警惕火災(zāi)、及時報警和輸出聯(lián)動滅火信號的忠實兵。本設(shè)計的檢測裝置由離子感煙探測器 UD02 和與之配套的專用集成電路 DQ295 等組成，通過對現(xiàn)場的火災(zāi)參數(shù)采集，模 /數(shù)轉(zhuǎn)換，地址編碼，然后傳送給單片 機，由單片機進行相應(yīng)的運算處理，判斷現(xiàn)場是否發(fā)生火災(zāi)。所以我們要對其火災(zāi)自動報警做以更加深刻的研究。 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是人們?yōu)榱嗽缙诎l(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并及時采取有效措施，控制和撲滅火災(zāi)，而設(shè)置在建筑物中或其他場所的一種自動消防設(shè)施，是人類同火災(zāi)作斗爭的有力工具。但在實際操作中，由于火警信息需經(jīng)過保安值班人員的處理，人為的因素起到了關(guān)鍵的作用。 ① 適用范圍過小。 ③ 網(wǎng)絡(luò)化程度低。同時，銅導(dǎo)線耐高溫性能差、易磨損，系統(tǒng)施工維修復(fù)雜，影 響了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的可靠性和更廣泛的應(yīng)用。國外已開發(fā)出適合潔凈空間高靈敏度感煙火災(zāi)探測報警系統(tǒng)，如激光式高靈敏度感煙火災(zāi)探測器，吸氣式高靈敏度感煙火災(zāi)探測報警系統(tǒng)和氣體火災(zāi) 探測報警系統(tǒng)，與普通火災(zāi)探測報警系統(tǒng)相比，其探測靈敏度提高了兩個數(shù)量級，甚至更多，這些系統(tǒng)采用了激光粒子計數(shù)、激光散射等原理監(jiān)視被保護空間，以單位體積內(nèi)粒子增加的多少來判斷是否發(fā)生火災(zāi)，系統(tǒng)可在火災(zāi)發(fā)生前幾小時或幾天內(nèi)識別潛在的火災(zāi)危險性，實現(xiàn)超早期火災(zāi)報警。 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)智能化是使探測系統(tǒng)能模仿人的思維，主動采集環(huán)境溫度、濕度、灰塵、光波等數(shù)據(jù)模擬量并充分采用模糊邏輯和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等進行計算處理，對各項環(huán)境數(shù)據(jù)進行對比判斷，從而準(zhǔn)確地預(yù)報和探測火災(zāi)，避免誤報和漏報現(xiàn)象。如果火災(zāi)自動報警系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，那么系統(tǒng)中的中心控制器等設(shè)備就會變得很小，甚至對較小的報警設(shè)備安裝單位就可以不再獨立設(shè)置，而依靠網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備、服務(wù)資源進行判斷、控制、報警，這樣火災(zāi)自動報警系統(tǒng)安裝、使用、管理就變得簡潔、省錢、方便。這是第一代產(chǎn)品，目前國內(nèi)極少數(shù)廠家生產(chǎn)外，它基本上已處于被淘汰狀態(tài)。這是第三代產(chǎn)品。安裝在保護區(qū)的探測器不斷的向所監(jiān)視的現(xiàn)場發(fā)出巡檢信號，監(jiān)視現(xiàn)場的煙霧濃度、溫度等，并不斷反饋給報警控制器，控制器將接到的信號與內(nèi)存的正常整定值比較、判斷確定火災(zāi)。 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的組成 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是由觸發(fā)器件、火災(zāi)報警裝置、火災(zāi)警報裝置以及具有其它輔助功能的裝置組成的火災(zāi)報警系統(tǒng) ， 在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中，自動或手動產(chǎn)生火災(zāi)報警信號的器件稱為觸發(fā)件，主要包括火災(zāi)探測器和手動火災(zāi)報警按鈕。 火災(zāi)探測器的分類 目前火災(zāi)探測器的種類很多，按照不同的方式有不同的分類方法 [2]。 （ 2） 線型火災(zāi)探測器。根據(jù)復(fù)位的方式不同，又可分為以下三種： ① 自動復(fù)位火災(zāi)探測器。 ③ 手動復(fù)位火災(zāi)探測器。 火災(zāi)探測器的選擇 火災(zāi)探測器的選擇應(yīng)符合下列要求： (1) 對火災(zāi)初期有陰燃階段，產(chǎn)生大量的煙和少量的熱，很少或沒有火焰輻射的，選用感煙探頭； (2) 對火災(zāi)發(fā)展迅速，產(chǎn)生大量熱、煙和火焰輻射的，選用感煙探頭、感溫探頭、火焰探頭或它們的組合； (3) 對火災(zāi)發(fā)展迅速，有強烈的火焰輻射和少量煙、熱的，選用火焰探頭； (4) 對情況復(fù)雜或火災(zāi)形成特點不可預(yù)料的，可進行模擬實驗，根據(jù)實驗選用適宜的探頭。 2 手動火災(zāi)報警按鈕的設(shè)置 每個防火分區(qū)應(yīng)至少設(shè)置一只手動火災(zāi)報警按鈕。當(dāng)安裝在墻上時其底邊距地高度宜為 ~，且應(yīng)有明顯的標(biāo)志。該設(shè)備也可用來指示著火部位和記錄有關(guān)信息。 (1) 按控制范圍可分為： ａ 區(qū)域火災(zāi)報警控制器：直接連接火災(zāi)探測器，處理各種報警信息。 ｂ 臺式火災(zāi)報警控制器：連接探測器回路數(shù)較多，聯(lián)動控制較復(fù)雜，集中式報警 8 器常采用這種方式。 報警控制器的功能 (1) 火災(zāi)報警：當(dāng)收到探測器、手動報警開關(guān)、消火栓開關(guān)及輸入模塊所配接的設(shè)備所發(fā)來的火警信號時，均可在報警器中報警。 (5) 自檢功能：為了提高 報警系統(tǒng)的可靠性，控制器設(shè)置了檢查功能，可定期或不定期的進行模擬火警檢查。當(dāng)報警器檢測到火災(zāi)信息后，產(chǎn)生相應(yīng)的報警信號，同時打開聯(lián)動消防裝置?；诨馂?zāi)的特殊情況，本設(shè)計選用離子感煙探測器。根據(jù)要求，本設(shè)計選用的單片機是 AT89C51。有關(guān) 8243 的資料將在隨后的章節(jié)中談到。當(dāng)單片機探測到火情時，會自動切斷用電電路，同時在不影響正常工作前提下轉(zhuǎn)換為備用電源供電。消防聯(lián)動裝置的設(shè)計見隨后章節(jié)。該系統(tǒng)的探測器選用開關(guān)量探測器。圖中 1,2,3 組成數(shù)據(jù)采集模塊， 4,5 組成聲光報警模塊， 5,6 組成聯(lián)動消防裝置。 圖 41 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)硬件框圖 煙霧信號采集模塊 圖 41 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)字量的形式送個單片機。 離子 煙霧探測器的工作原理如圖 42 所示。電離室又可分為雙極性和單極性兩種，整個電離室全部 a 射線所照射電離室內(nèi)的空氣都被電離，我們把這種電離室稱之為雙極性電離室。我們把這個非電離區(qū)稱之為主探測區(qū) 13 圖 43 單極性電離室工作原理 當(dāng)外電離室進入燃燒生成物或者煙霧時，部分正離子和負離子 被吸附到燃燒生成物和煙霧顆粒上，所以它們在電場中的速度就比原來慢的多，并且在移動還有部分正負離子中和，這樣到達正負極板的離子數(shù)量相對減少，即離子電流減少。 14 圖 44 離子感煙探測器等效電路圖 UD02 型離子感煙探測器 UD 02型離子感 煙探測器具有靈敏度高、可靠性好、性能符合標(biāo)準(zhǔn)等特點。 圖 46 DQ295 管腳圖 16 DQ295 各引腳功能如下： 15 腳接離子感煙探測器的收集電極； 12 腳為內(nèi)部震蕩器的外接電容腳； 7 腳接定時電阻； 1 15 腳為輸入保護用； 5 腳為發(fā)光 LED； 1與 4 腳為檢測腳； 3 與 15腳為電壓與靈敏度設(shè)置腳； 10 與 11腳為報警輸出腳。 A2 是檢測信號閥值比較器，無煙霧信號時，探測器的輸出平衡電壓為 左右，大于內(nèi)部設(shè)置的閥值電壓，比較器 A2輸出低電平；當(dāng)由煙霧信號時，探測器輸出電壓下降1V 左右，則其電壓小于內(nèi)部設(shè)置閥值電壓， A2翻轉(zhuǎn)為輸出高電平，并發(fā)出調(diào)制報警聲。 圖 48 離子感煙火災(zāi)報警器 離子感煙探測器由內(nèi)外兩個電離室組成，當(dāng)空氣無煙霧時，輸出端 0輸出電平約等于1/2 電源電壓即 這時集成塊 A 不工作，壓電陶瓷喇叭 B 無聲。 （ 2）元器件選擇與制作 R1R6 均用 RTX1/8W 型炭膜電阻器； C1C3 可用 CT1 型磁介電容； LED 為普通紅色二極管； 18 B為三端壓電陶瓷揚聲器； 為保證電路可靠正常工作，電源最好采用 9V 穩(wěn)壓電源供給； S為小型按鈕開關(guān)。片內(nèi)的 FLASH 存儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)可編程序或用常規(guī)的非易失性存儲器編程器來編程。在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時元件，內(nèi)部震蕩電路就產(chǎn)生自激震蕩。電容的大小可起頻率微調(diào)作用，對外部方式的時鐘電路如圖所示， XTAL1 接地 XTAL2 接外部振蕩器。這兩種方式是由專用寄存器 PCON（電源調(diào)制寄存器）中的 和 IDL()位來控制。中斷系統(tǒng)是指能夠?qū)崿F(xiàn)中斷功能的相關(guān)硬件電路 和軟件程序。 8051 單片機的中斷系統(tǒng)包括 5 個中斷源、中斷請求標(biāo)志位（分別在特殊功能寄存器 TCON 和 SCON 中）、中斷允許控制寄存器 IE、中斷優(yōu)先級寄存器 IP及內(nèi)部硬件查詢電路等部分。中斷源分為 2 個中斷優(yōu)先級，即高級優(yōu)先級和低級優(yōu)先級，每個中斷源的優(yōu)先級都可由軟件來設(shè)定。 ② 中斷開放和屏蔽 MCS51 單片機中，設(shè)有一個專用寄存器 IE（稱為中斷允許寄存器）。 2）一種中斷一旦得到相應(yīng)，與它同級的中斷不在中斷它。 8051 單片機的中斷響應(yīng)與中斷返回由 CPU 硬件自動完成，而中斷處理由軟件完成。由于該報警器約需 10mA 的驅(qū)動電流，因此，選擇 TTL 系列集成電路 7406 或 7407 低電平驅(qū)動。 LED 是發(fā)光二極管的縮寫。 圖 411 符號 和引腳 圖 412 共陰極 LED 顯示器 接口芯片 8243 綜合考慮成本投入以及產(chǎn)品特性 ，本系統(tǒng)用 8243 芯片擴展單片機的并行 I/O 口。 CS為芯片的片選信號，低電平有效。本章的電源系統(tǒng)，選擇穩(wěn)壓的電源，然后通過電源檢測控制部分電路連接到主板的電源系統(tǒng)。 由于火災(zāi)自動報警系統(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 備電電池。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)濟實用。在實際工程應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)情況再做變化。根據(jù)流程圖編程如下所示。定義為 （ X=4~7）。 29 圖 55 顯示及報警子程 序 30 第 6 章 總結(jié)與展望 總結(jié) 本文 所設(shè)計的基于 AT89C51 單片機的火災(zāi)自動控制系統(tǒng)，在該系統(tǒng)的研究和設(shè)計中主要涉及以下幾個工作： （ 1）系統(tǒng)硬件的設(shè)計：信息采集轉(zhuǎn)化部分，涉及到了探測器、電路等方面的相關(guān)知識；單片機應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計，均涉及到了單片機 I/O 口擴展等相關(guān)知識；外圍電路以及電源部分的設(shè)計，均涉及到了電子電路方面的相關(guān)知識；人機操作控制面板設(shè)計，涉及到了畫圖板等制圖軟件的應(yīng)用等知識。我所學(xué)的是電氣自動化技術(shù)，在?？齐A段對探測器、系統(tǒng)軟件的學(xué)習(xí)是有限的，理論知識尚很欠缺，工程實踐自不必說。從整體性能上看，配置更加優(yōu)越、技術(shù)更為先進、操作更為方便，且擴展性能良好。通過兩年多的學(xué)習(xí)學(xué)到的堅強、毅 力、經(jīng)驗都融匯在其中。讓我非常難忘。北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 1997 （ 2） 孫傳友，測控電路及裝置。北京：人民郵電出版社， 2020 （ 7） 楊風(fēng)和，火災(zāi)自動報警消防系統(tǒng)?，F(xiàn)在國家對火災(zāi)這一方面比較重視，在高樓、學(xué)校企業(yè)、工廠、住宅等地方都要安裝火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，因此，研究一種結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的火災(zāi)報警器是非常必要的。 3．進度安排 （ 1） . 第十三周理解任務(wù)書的內(nèi)容和設(shè)計，根據(jù)要求編寫設(shè)計計劃； （ 2）．第十四周硬件部分以及軟件部分的初步設(shè)計； （ 3） . 第十五周 查閱 單片機以及探測器 的資料，掌握其原理 .結(jié)構(gòu) 特點； （ 4） . 第十六、十七周進行資料的整理并開始設(shè)計； （ 5） . 第十八、十九周 撰寫畢業(yè)論文并為答辯做充分的準(zhǔn)備。中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 2020 （ 4）張 靖，檢測技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計。北京：人民郵電出版社， 2020