【正文】 此類火災(zāi)發(fā)生比較緩慢，發(fā)生之前伴隨有溫度的非正常變化，火苗出現(xiàn)之前的煙霧等有害氣體的產(chǎn)生。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)煙霧或者溫度發(fā)生異常，或者發(fā)生火災(zāi)時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。（3）異常報(bào)警功能。據(jù)類似本系統(tǒng)的報(bào)警器現(xiàn)場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)表明,本系統(tǒng)安全可靠,誤報(bào)率低。該設(shè)計(jì)可以對(duì)室內(nèi)外溫度以及煙霧實(shí)時(shí)采集可檢測(cè)，當(dāng)所測(cè)溫度或者煙霧濃度高于臨界溫度時(shí)自動(dòng)報(bào)警。（2）硬件系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)報(bào)警系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊、單片機(jī)控制模塊、聲光報(bào)警模塊組成。報(bào)警程序設(shè)置報(bào)警的下限，當(dāng)外界指標(biāo)超出限制，將進(jìn)行聲光報(bào)警。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。用戶若想對(duì)寫入到EPROM中的程序進(jìn)行修改，必須先用一種特殊的紫外線燈將其照射擦除，之后再可寫入。我們統(tǒng)稱這些與8051內(nèi)核相同的單片機(jī)為“51系列單片機(jī)”。而且AT89C51目前的售價(jià)比8031還低，市場(chǎng)供應(yīng)也很充足。單片機(jī)是報(bào)警系統(tǒng)的核心部件，一方面它要接收來自傳感器的煙霧濃度和溫度的模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)和故障檢測(cè)信號(hào)，另一方面要對(duì)兩種信號(hào)分別進(jìn)行處理，控制后續(xù)電路的相應(yīng)工作；同時(shí)，查詢是否有鍵按下的命令。綜合以上觀點(diǎn)，本論文選定AC89C51作為本系統(tǒng)的核心。AT89C51的引腳圖如圖31所示。通常有電子式的模/數(shù)轉(zhuǎn)換和機(jī)電式模/數(shù)轉(zhuǎn)換二種。A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，就位數(shù)來分，有8位、10位、12位、16位等。是目前我國應(yīng)用最為廣泛，價(jià)格適中的A/D轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(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。④. 單個(gè)+5V電源供電。（3）內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時(shí)電路組成。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路 ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。Vcc：電源，單一+5V電源。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送：A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128μs，相當(dāng)于6MHz的MCS51單片機(jī)共64個(gè)機(jī)器周期。③. 中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（EOC）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，探測(cè)器通過把火災(zāi)發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的各種非電量參數(shù)（如煙、氣體濃度等）轉(zhuǎn)化成電量參數(shù)從而得到統(tǒng)一測(cè)量參數(shù)，然后再傳送給控制器。但在實(shí)際應(yīng)用中，考慮到測(cè)量的方便性還有實(shí)用性，我們經(jīng)常用到的火災(zāi)探測(cè)器主要是感煙型、感溫型、感光型、可燃?xì)怏w型、復(fù)合型五大類。但是由于含有放射性物質(zhì)，在一定程度上會(huì)污染環(huán)境，不利于彩色環(huán)保。通過對(duì)溫度變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)從而可以得到所測(cè)量范圍的溫度參數(shù)所作出響應(yīng)的探測(cè)器就是感溫型火災(zāi)探測(cè)器。根據(jù)所探測(cè)火焰輻射的光線不同，感光型火災(zāi)探測(cè)器可以分為兩大種：一種對(duì)波長較長的光輻射敏感的紅外光輻射探測(cè)器，另一種對(duì)波長較短的光輻射敏感的紫外光輻射探測(cè)器。（5）復(fù)合型火災(zāi)探測(cè)器。 溫度探測(cè)器的選定（1）本設(shè)計(jì)溫度探測(cè)器的選擇條件根據(jù)監(jiān)測(cè)溫度參數(shù)的不同，一般用于工業(yè)和民用建筑中的溫度探測(cè)器有定溫式、差溫式、差定溫式等幾種。其中線型是當(dāng)局部環(huán)境溫度上升達(dá)到 規(guī)定值時(shí)，可熔絕緣物熔化使兩導(dǎo)線短路，從而產(chǎn)生火災(zāi)報(bào)警信號(hào)。線型差溫式探測(cè)器是根據(jù)廣 泛的熱效應(yīng)而動(dòng)作的，點(diǎn)型差溫式探測(cè)器是根據(jù)局部的熱效應(yīng)而動(dòng)作的，主要感溫器件是空氣膜盒、熱敏半導(dǎo)體電阻元件等。在溫度傳感器的選型過程中考慮的因素：ａ被測(cè)對(duì)象的溫度是否需記錄、報(bào)警和自動(dòng)控制，是否需要遠(yuǎn)距離測(cè)量和傳送。ｅ被測(cè)對(duì)象的環(huán)境條件對(duì)測(cè)溫元件是否有損害。①. DS18B20的主要特性：ａ適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：～，在寄生電源方式下可由數(shù) 據(jù)線圖34 DS18B20數(shù)字溫度傳感器引腳圖供電。ｅ溫范圍－55℃～+125℃，在10～+85℃時(shí)精度為177。ｈ測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線”串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。③. DS18B20引腳定義：ａDQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；ｂGND為電源地；ｃVDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。當(dāng)發(fā)生熊熊大火時(shí)，空氣中煙霧的微小粒子較多，而悶燒的時(shí)候，空氣中稍大的煙霧粒子會(huì)多一些。③. 氣敏式煙霧傳感器氣敏傳感器是一種檢測(cè)特定氣體的傳感器。氣敏式煙霧傳感器的典型型號(hào)有MQ2氣體傳感器。當(dāng)煙霧粒子進(jìn)入電離室，改變了電離室空氣的電離狀態(tài)，從而宏觀表現(xiàn)為電離室的等效電阻增加引起電離室兩端的電壓增大，由此來確定空氣中的煙霧狀況。適用于石油、化工、煤炭、電力、冶金、電子等工業(yè)企業(yè)，以及煤氣廠、液化石油氣站、氫氣站等生產(chǎn)和貯存可燃性氣體的場(chǎng)所。（2）煙霧檢測(cè)器工作原理首先，傳感器送來的煙霧濃度對(duì)應(yīng)的微小的電壓信號(hào)經(jīng)過放大，轉(zhuǎn)化成大的電壓信號(hào)送入AT89C51單片機(jī)；后，在AT89C51單片機(jī)內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換、濃度比較，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化處理，將數(shù)字化電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成為對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制濃度值；最后，將實(shí)際可燃性氣體濃度送入液晶，并判斷濃度值是否超出報(bào)警限，另外由于煙霧傳感器需要在加熱狀態(tài)下工作，溫度越高，反映越快，響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間就越快。當(dāng)然幾種狀態(tài)的報(bào)警信號(hào)是各不相同的。它是離子式煙霧傳感器，是日本NEMOTO公司專為檢測(cè)延誤而精心設(shè)計(jì)的新型傳感器。⑤. 工作環(huán)境：，最大24V；溫度是050℃，最大1060℃，溫度95﹪。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振蕩器一起構(gòu)成自激振蕩器。（2）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。 ～。在中斷服務(wù)程序中，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送到指定的存儲(chǔ)單元。當(dāng)AT89C51的ALE端口不訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，AT89C51的ALE端以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號(hào)，故晶振設(shè)定12MKz，再經(jīng)過二分頻電路，單片機(jī)即可向ADC0809輸出500KHz的時(shí)鐘信號(hào)。由于本火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)只采集溫度、煙霧信號(hào)，經(jīng)過調(diào)理的溫度、煙霧信號(hào)分別進(jìn)入ADC0809的IN0和IN1端口，其余輸入引腳接地，8個(gè)圖37 AD轉(zhuǎn)換電路數(shù)字量輸出引腳接AT89C51的P0口。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(hào)與START信號(hào)連在一起，在WR信號(hào)的前沿寫入地址信號(hào)，在其后沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)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。為使濾波器的濾波特性接近理想特性，即在通頻帶內(nèi)特性曲線更平緩在同頻帶外特性曲線衰減更陡峭，只有增加網(wǎng)絡(luò)的級(jí)數(shù)，系統(tǒng)使用二階濾波器電路。 光報(bào)警電路此類報(bào)警根據(jù)單片機(jī)所給電壓，確定LED燈中的電流流向，以驅(qū)動(dòng)燈發(fā)光。4 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 軟件開發(fā)環(huán)境本系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的匯編語言而采用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。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子程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)的。主程序是一個(gè)無限循環(huán)體，其流程是：首先在上電之后系統(tǒng)的各部分包括單片機(jī)輸出輸入端口的設(shè)置、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、外圍驅(qū)動(dòng)電路等完成初始化，接下來執(zhí)行火災(zāi)報(bào)警圖41 程序流程圖系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集程序、火災(zāi)判斷、報(bào)警程序。首先設(shè)定定時(shí)器工作方式，然后開系統(tǒng)中斷，以便響應(yīng)中斷定時(shí)，及時(shí)對(duì)氣體濃度和溫度進(jìn)行采樣。每次采集溫度煙霧數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)存入單片機(jī)的寄存器，然后在火災(zāi)判斷程序中，將采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，判斷現(xiàn)場(chǎng)是否發(fā)生火災(zāi)。由于設(shè)計(jì)采用的是模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能是通過調(diào)用子程序?qū)崿F(xiàn)的。在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)中使用了延時(shí)程序，延時(shí)10ms的程序如下：void delay_10ms (uint i){ while (i) { uchar i ， j ， k ； for (i=5 ；i0 ；i ) for (j=4 ；j0 ；j ) for (k=248 ；k0 ；k ) ； } } 火災(zāi)判斷與報(bào)警程序（1）火災(zāi)報(bào)警數(shù)據(jù)處理方法固定門限檢測(cè)法是使用最早，且應(yīng)用最廣泛的火災(zāi)探測(cè)方法，優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算量小且易于實(shí)現(xiàn)，其原理是根據(jù)火災(zāi)探測(cè)器的信號(hào)幅值作為火災(zāi)報(bào)警的依據(jù)，并與固定的閾值進(jìn)行比較：當(dāng)信號(hào)幅值超過報(bào)警閾值時(shí)，則發(fā)出報(bào)警，否則解除報(bào)警。綜合兩次溫度煙霧信號(hào)的采集，根據(jù)溫度和煙霧的寄存器變量a和b的狀態(tài)，判斷現(xiàn)場(chǎng)情況：2個(gè)寄存器變量圖43 數(shù)據(jù)采集流程圖變量均為0，表示情況正常；2個(gè)中僅有1個(gè)為1，表示情況異常；2個(gè)均為1，表示有火災(zāi)發(fā)生。當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)為11時(shí)，表示發(fā)生火災(zāi)，P24口變?yōu)榈碗娖?，紅燈亮，蜂鳴器報(bào)警。如果采用一般的平均值法，則干擾將“平均”到計(jì)算結(jié)果上去，故平均值法不易消除由于脈沖干擾而引起的煙霧濃度采樣值的偏差。濾波子程序流程圖如圖43所示。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。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)以聲光的形式發(fā)出報(bào)警。（2）本文使用的DS18B20在保證精確度的情況下可以并聯(lián)使用8個(gè)，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。（5）火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)沒有聯(lián)網(wǎng)，可以使用GSM模塊進(jìn)行信息的無線傳送，這樣能夠及時(shí)將險(xiǎn)情信息發(fā)送至消防指揮中心。②. 探測(cè)火災(zāi)過程中尚未形成火災(zāi)時(shí)的生成物即超早期火災(zāi)探測(cè)報(bào)警。在論文的結(jié)尾，筆者認(rèn)為即使計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展再迅速，報(bào)警系統(tǒng)再先進(jìn)，都智能從一定程度上限制險(xiǎn)情的發(fā)生，而不能徹底消除火患。只是今后大家就難得再聚在一起吃每年元旦那頓飯了吧，沒關(guān)系，各奔前程，大家珍重。DXP電路設(shè)計(jì)教程．電子工業(yè)出版社，2008．[3] 康華光．電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分．第4版，高等教育出版社,2006．[4] 劉軍．單片機(jī)原理與接口技術(shù)．華東理工大學(xué)出版社，2006．[5] 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