【正文】 書館、檔案館、計算機房等處。 本文基于上述考慮，通過研發(fā)全自動智能防火卷閘門電氣控制系統(tǒng)，滿足了防火卷閘門的各種動作狀態(tài)要求，也滿足了用戶的不同使用環(huán)境的需要。 關鍵詞 ：單片機，火災，報警系統(tǒng) 安徽理工大學畢業(yè)設計 II BASDE ON SINGLE CHIP MICROCOMPUTER INTELLIGENT FIRE ALARM SYSTEM ABSTRACT In recent years the frequent occurrence, our fire to the nation and the people39。 在文章里，我對單片機及其他硬件都有介紹。安徽理工大學畢業(yè)設計 本科畢業(yè)設計說明書 基于單片機的智能火災報警系統(tǒng) BASDE ON SINGLE CHIP MICROCOMPUTER INTELLIGENT FIRE ALARM SYSTEM 學院（部） ： 電氣與信息工程 專業(yè)班級 ： 通信工程 072 學生姓名 ： 張 洋 指導教師 ： 胡長俊 年 月 日 安徽理工大學畢業(yè)設計 I 基于單片機的智能火災報警系統(tǒng) 摘要 近年來我國火災的頻繁發(fā)生，給國家和人民造成了巨大的損失。本文介紹的就是一款基于單片機的智能火災報警系統(tǒng)。智能火災報警系統(tǒng)為解決火災報警系統(tǒng)存在的兩個難題提供了新的方法和手段，并能有效的處理火災真?zhèn)巍ａ槍Χ嗥鸹馂氖鹿实姆治?，排除水壓不足等因素外，現(xiàn)有的消防隔斷未能起到應有的作用，是造成重大損失的關鍵。這對有效、快速撲救具有積極意義。其設置目的是為了防止和減少火災危害，保護人身和財產安全。隨著電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展，火災自動報警系統(tǒng)的結構、形式越來越靈活多樣，很難精確劃分為幾種固定的模式。從傳統(tǒng)型走向智能型，是國內外火災自動報警系統(tǒng)技術發(fā)展的必然趨勢。 火災探測器一般由敏感元件傳感器、處理單元和判斷及指示電路組成，其中敏感元件 U傳感器可以對一個或幾個火災參量起監(jiān)視作用，做出有效響應，然后經(jīng)過電子或機械方式進行處理，并轉化為電信號 。感煙探測器可分為離子型、光電型、激光型和紅外線束型四種。離子型主要是利用煙霧粒子改變電離室電流原理而設計的，探測器內部裝有 !放射源的電離室為傳感器件；光電型主要是應用煙霧粒子對光線產生散射及折射、吸收或遮擋的原理而設計，有減光型和散射型，探測器內部有光學系統(tǒng)和紅外線光源作探測器件；紅外光束型應用煙霧粒子吸收或散射紅外光束的原理而設計，主要包括一個光源，一套光線照準裝置和一個 接收裝置。 火災探測器發(fā)展特點 隨著應用領域的不斷擴大，應用需求不斷提高，普通類型的感溫、感煙火災探測報警系統(tǒng)已不能滿足需要，運用高新技術的新型探測器在不斷研發(fā)，其特點是： ]3[ （ 1）功能更新 現(xiàn)代火災探測器的最大特征之 一就是判別功能和判定決定權不僅從觀念上分離，而且在實際應用中已經(jīng)分別執(zhí)行。人們采用多種火災探測算法和復合多傳感等傳感方式，為判斷火災提供了更加充分可靠的信息。這些系統(tǒng)采用激光粒子計數(shù)原理、激光散射原理監(jiān)視被保護空間，以單位體積內粒子增加的多少來判斷是否可能發(fā)生火災。易燃易爆場所一旦爆炸起火，火勢蔓延速度極快，難以控制，人們?yōu)榇藢ｉT開發(fā)研制了在火災爆炸事故之前，從可燃氣體濃度方面進行故障和火災爆炸危險性等方面預測的線型可燃氣體探測報警系統(tǒng)。因此，其火災信息量明顯增加。 安徽理工大學畢業(yè)設計 5 2 總體設計及方案論證 火災智能監(jiān)測及防火卷簾門自動控制系統(tǒng) 是有傳感器，信號變換，單片機及相應的 信號顯示、輸出部分 組成。 報警信號包括聲、光報警和電話語音報警，并通過通訊接口給相關部門發(fā)送火災位置信號。使用 AT89C51芯片 ， 能夠滿足需要 ， 還可以 使外圍器件盡可能少 ， 另外價格也便宜 ，所以選用它 。 所確定的時間被存在 EEPROM中 。 ]5[ 1） 煙霧二步降 。在第二步下降過程中 ， 只要有人按動 “ 上 ”、“ 下 ”、“ 停 ” 3個按鈕中的任何一個 ， 門就會自動上升到中位 ， 以便人逃離火場 。 在防火門附近的溫度上升到一定的高度以前 ， 防火門將一直停在中位 。 到達中位后 ， 將立刻開始下降 ， 但只要有人再次按任何一鈕 ， 門仍將上升到中位 。 還有一種情形也會導致 “ 高溫處理 ” ： 若火災發(fā)生時沒有高溫 ， 當防火門從頂下降到中位前或下降到中位后在中位停留的時間內 ， 檢測到有高溫信號 ， 防火門系統(tǒng)將自動轉入 高溫處理 ， 立即開始第二步下降 。用戶若想對寫入到 EPROM 中的程序進行修改，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 安徽理工大學畢業(yè)設計 7 這些與 8051 內核相同的單片機為 51系列單片機 。而且AT89C51 目前的售價比 8031 還低，市場供應也很充足。 由于內部 RAM的存在，可以減少 I/O 擴展芯片、鎖存器及片外 RAM 等等，使整個設計顯得簡單明了，所以我們選擇 AT89C51。根據(jù)本設計的需要，我選擇的 A/D轉換器是 ADC0809。 安徽理工大學畢業(yè)設計 8 3 單片機 AT89C51 原理 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機。與 MCS51 產品指令系統(tǒng)完全兼容 三級加密程序存儲器 6個中斷源 空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 ccV ：電源電壓 Flash 編程和程序校驗期間， P1口接受底 8位地址。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號來低 電平 時會輸出一個電流（ I）。 P3 口除了作為一般的 I/O口線外，更重要的用途是 他 的第二功能，見表 31。當振蕩器工作時， RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。要注意的是：每當訪 問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 EA/Vpp：外部訪問允許。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 10pF） ，而如使用陶瓷諧振器建議選擇 40pF（177。這種情況下，外部時鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內部時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 PD是掉電模式，當 PD=1 時，激活掉電工作模式，單片機進入掉電工作狀態(tài)。此時，片內 RAM和所有特殊功能寄存器的內容保持不變。需要注意的是，當由硬件復位來種植空閑工作模式時， CPU 通常是從激活空閑模式那條指令的下一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內部復位操作，硬件復位脈沖要保持兩個機器周期有效，在這種情況下，內部禁止 CPU 訪問片內 RAM，而允許訪問其它端口，為了避免可能對端口產生意外寫入，即或空閑模式的那條指令后一條指令不應是一條對端口或外部存儲器的寫入指令。 Flash 閃速存儲器的編程 AT89C51 單片機內部有 4K字節(jié)的 Flash PEROM,這個 Flash 存儲陣列出廠時已處于擦除狀態(tài)（即所有存儲單元的內容均為 FFH），用戶隨時可對其進行編程。 AT89C51 的程序存儲器陣列是采用字節(jié)寫入方式編程的，每次寫入一個字節(jié)，要對整個芯片 PERROM 程序存儲器寫入一個非空字節(jié)，必須使用片擦除的方式將整個存 安徽理工大學畢業(yè)設計 14 儲器的內容清除。 2 在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，重復 1— 5步驟，直到全部文件編程結束。 Ready/Busy 安徽理工大學畢業(yè)設計 15 字節(jié)編程的進度可通過“ RDY/BSY”輸出信號監(jiān)測，編程期間， ALE 變成高電平“ H”后 (RDY/BSY)端電平被拉低，表示正在編程狀態(tài)（忙狀態(tài)）。 讀片內簽名字節(jié) AT89C51 單片機內有三個簽名字節(jié)，地址為 030H， 031H 和 032H。 安徽理工大學畢業(yè)設計 17 表 34 Flssh 編程和校驗特性 安徽理工大學畢業(yè)設計 18 4 前向通道的設計 溫度傳感器 火災總伴隨著火焰、煙霧和溫度，隨著燃燒，室內溫度將上升。 溫度傳感器利用半導體 PN結的負溫度系數(shù)工作，它有三路輸出，其中兩路測量溫度梯度，一路測量極限溫度。這個電壓基準使得 2T 在常溫下不導通，例如，假設在常溫下， NPN晶體管的發(fā)射結在 REV =，而電壓基準設定為 ，這時， 2T 處于截止狀態(tài)。 圖 41 溫度傳感單元原理圖 作為電壓基準，希望經(jīng) 2R 、 3R 分壓得到的電壓值具有較低的溫度系數(shù)。 煙霧傳感器 工作原理 安徽理工大學畢業(yè)設計 19 離子煙霧傳感器 單電離室的工作原理，如圖 42所示。 圖 43 離子煙霧傳感器電路圖 為了減少溫度、濕度等環(huán)境條件變化對電離電流帶來的影響，以提高傳感器工作的穩(wěn)定性，將兩個電離室串接起來與電源相接，上面 的一個為補償電離室，下面的一個為檢測電離室，在結構上檢測電離室做成煙霧容易進入的型式，而補償電離室做成煙霧很難進入、而空氣又能慢慢進入的型式。采用離子源作為煙敏元件的突出特點是電流消耗極低，適合在系統(tǒng)中使用。 工作方式試驗 因為模 /數(shù)轉換的時鐘信號 CLK是由程序產生的，所以不同的工作方式，將產生不同的時鐘頻率 CLKF 和轉換周期 CYCt 。 安徽理工大學畢業(yè)設計 21 圖 44 試驗圖形 （ 1）環(huán)境漂移模式，將探測器置于有數(shù)人吸煙的適當大小的房間，形成薄煙繚繞的環(huán)境，然后記錄探測器的 輸出數(shù)據(jù)，繪制出如圖 44(a)所示曲線，其特點是輸出上下飄忽不定，但有一個接近平穩(wěn)的均值； （ 2）突發(fā)干擾模式，在傳感器的自檢輸入端施加 )231()( 2 rr fCSrbfCSbj efC CRefRIS ?? ????? ?? （ 1） 設采用周期脈動激勵電流，應使每個周期自熱平衡過程互不影響，這樣可以避免自熱的累積，有效地控制自熱的影響。脈動激勵電流的占空比越小，則自熱量越少，溫升就越小。 運算放大器 AD595 AD595具有熱電偶信號放大和冰點補償雙重功能 ,AD595適用于Ｋ型熱電偶 ,是 14腳 DIP 封裝。 低阻抗電壓輸出 :10ｍＶ /℃ 低功耗 :＜ 1MW 差動輸入可抑制熱電偶引線上的共模噪聲電壓 AD595 芯片說明 : 安徽理工大學畢業(yè)設計 23 圖 45 AD595 結構圖 表 41 管腳功能圖 A/D 轉換器 A/D 轉換器的功能是將模擬量電信號轉換成數(shù)字量。 A/D 轉換器的主要參數(shù) (1) 分辨率： 是指 A/D 轉換器可轉換成二進制數(shù)的位 數(shù)。 CPU 取數(shù)時，發(fā)出 OE信號選通芯片內部三態(tài)輸出緩沖器將數(shù)據(jù)輸出。若轉換結束，則讀取轉換結果，否則繼續(xù)查詢。 (2) ADC0809 內部結構 ]19[ 有模擬多路轉換開關和 A/D 轉換兩大部分組成。 圖 46 ADC0809 內部結構 （ 3） ADC0809 的引腳功能： D7D0： 8位數(shù)據(jù)輸出線； IN7IN0： 8路模擬信號輸入； ADDC、 ADDB、 ADDA： 8路模擬信號輸入通道的地址選 擇線； ALE：地址鎖存允許，其正跳變鎖存地址選擇線狀態(tài)，經(jīng)譯碼選通對應的模擬輸入信號； START：啟動信號，上升沿使片內所有寄存器清零，下降沿啟動 A/D轉換； EOC：轉換結束，轉換開始后，此引腳變?yōu)榈碗娖?，轉換一結束，此引腳變?yōu)楦唠娖剑? OE：輸出允許，此引腳為高電平有效，當有效時，芯片內部三態(tài)