【正文】 通過這次設(shè)計(jì)，更加深入的理解和掌握了這方面的知識(shí)，對(duì)本專業(yè)的認(rèn)識(shí)也更加深入，使自己對(duì)本專業(yè)更加的熱愛，對(duì)本科階段四年的學(xué)習(xí)做了進(jìn)一步的總結(jié)，更加明確了自己學(xué)習(xí)的目標(biāo)和方向。本系統(tǒng)通過設(shè)計(jì)一個(gè)以 80C51 單片機(jī)為核心的火災(zāi)報(bào)警器可以實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警、溫度濃度顯示、報(bào) 警限設(shè)置、延時(shí)報(bào)警等功能。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 （參照市面銷售的火災(zāi)報(bào)警器溫度煙霧的報(bào)警臨界 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 INT1 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。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。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) C51 連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件 (.ABS)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面，可以使用結(jié)構(gòu)體和數(shù)組，能夠處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)，可用于實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)。 光報(bào)警電路 圖 311 光報(bào)警電路 AD 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)傳輸給 P0 口，讀取 P0 口的內(nèi)容跟設(shè)定的值進(jìn)行判定，如果大于設(shè)定值， 、 輸出高電平， 輸出低電平，控制紅色發(fā)光二級(jí)管的發(fā)光，實(shí)現(xiàn)光報(bào)警功能 . 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，說明正常，沒有火災(zāi)發(fā)生。當(dāng) 80C51 知道A/D 轉(zhuǎn)換完成后， P20 與讀信號(hào) RD 共同控制下的 A/D 端口 OE電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到單片機(jī)上。鎖存允許端LE為高電平時(shí)，輸出端 O0~O7 狀態(tài)與輸入端 D0~D7 狀態(tài)相同；當(dāng) LE 由“ 1”變?yōu)椤?0”時(shí)，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中。 D 觸發(fā)器的特性方程為 n1QD? ? 由于當(dāng) CP=1 時(shí)， D 觸發(fā)器有效； CP=0 時(shí)，觸發(fā)器保持原來狀態(tài)。 EOC： 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。復(fù)位電路中 SWPB 為手動(dòng)復(fù)位開關(guān)，電容 C1 可避免高頻諧波對(duì)電路的干擾。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。數(shù)據(jù)接收結(jié)束， ICM7218 在掃描控制電路的控制下，按設(shè)定的譯碼模式，以動(dòng)態(tài)掃描顯示方式向段顯示驅(qū)動(dòng)器和位控驅(qū)動(dòng)器發(fā)出控制信號(hào)，直到下一個(gè)控制字寫入前，不停地進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示工作。 （ 4）具有鎖存控制的 8路模擬選通開關(guān)。 A／ D 轉(zhuǎn)換器 的分辨率以輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示； (2) 轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間指 A／ D轉(zhuǎn)換器從轉(zhuǎn)換控制信號(hào)到來開始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字信號(hào)所經(jīng)過的時(shí)間。對(duì)于 EPROM 編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)， P2口接收輸入的 8位地址。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展 I/O 口時(shí)， P0 口為地址 /數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間， PESN 信號(hào)將不出現(xiàn)。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于 HMOS 單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的 輸入端。定義好串行口的工作方式（串行口控制寄存器 SCON字節(jié)地址為 98H，可位尋址），當(dāng)由按鍵輸入或其它需要語音輸出時(shí)，串行口向 CPU 申請(qǐng)中斷，響應(yīng)中斷后， CPU 便可以從串行數(shù)據(jù)中識(shí)別出語音段編號(hào)，輸出語音信號(hào)。 喇叭輸出（ SP+、 SP） ： 這對(duì)輸出端能驅(qū)動(dòng) 16Ω 以上的喇叭。 電平觸發(fā)放 音（ /PLAYL） ： 此端出現(xiàn)下降沿時(shí)，芯片開始放音。如圖 32 所示 ,當(dāng) TGS202 探測(cè)到 CO2或 CO 時(shí) ,傳感器的內(nèi)阻變小 ,VA 迅速上升。 AD590 的電源電壓范圍為 4V30V。它還可以與自動(dòng)滅火設(shè)備一起組成自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)滅火的“自動(dòng)消防隊(duì)”。一種是利用某些金屬易熔的特性，在探測(cè)器里固定一塊低熔點(diǎn)合金，當(dāng)溫度升到它的熔點(diǎn)（ 70～ 90℃）時(shí)，金屬熔化，借助彈簧的作用力，使觸頭相碰，電路接通，發(fā)出信號(hào)。一旦有煙霧竄逃外電離室，干擾了帶電粒子的正常運(yùn)動(dòng)，電流、電壓就有所改變，破壞了內(nèi)外電離室之間的平衡，于是就發(fā)出了信號(hào)。根據(jù)感應(yīng)的敏感波長，可以將感光型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)分為對(duì)波長較短的光輻射敏感的紫外報(bào)警系統(tǒng)和對(duì)波長較長的光輻射敏感的紅外報(bào)警系統(tǒng)。感溫型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)就是通過判斷周圍溫度變化而產(chǎn)生響應(yīng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，再把溫度的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以達(dá)到判斷報(bào)警的目的。據(jù)類似本系統(tǒng)的報(bào)警器現(xiàn)場模擬實(shí)驗(yàn)表明 , 本系統(tǒng)安全可靠 , 誤報(bào)率低。如果發(fā)生火災(zāi)，系統(tǒng)以聲光的形式報(bào)警。起火過程中，起初和陰燃兩個(gè)階段所占的時(shí)間比較長，雖然產(chǎn)生大量的煙霧，但是環(huán)境溫度不太高，若探測(cè)器就 10 應(yīng)該從此階段開始進(jìn)行探測(cè)，就可以火災(zāi)損失控制在最小限度。這些熱量通過可燃物的直接燃燒、熱傳導(dǎo)、熱輻射和熱對(duì)流，使火從起火部位向周圍蔓延，導(dǎo)致了火勢(shì)的擴(kuò)大，形成火災(zāi)。可燃物以氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種形態(tài)存在，助燃物通常是空氣中的氧氣。 嚴(yán)峻的事實(shí)證明，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)財(cái)富日益增加，火災(zāi)給人類、社會(huì)和自然造成的危害范圍不斷擴(kuò)大，它不僅毀壞物質(zhì)財(cái)產(chǎn)，造成社會(huì)秩序的混亂，還直接危脅生命安全，給人們的心靈造成極大的傷害。火災(zāi)是世界上發(fā)生頻率較高的一種災(zāi)害，幾乎每天都有火災(zāi)發(fā)生。這種系統(tǒng)引入了無線電通信技術(shù)，利用無線通信方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線通信方式，將大多的電器裝置通過無線連接方式進(jìn)行信息傳輸與控制，適用于各 類建筑和場所。 6 第二階段， 20 世紀(jì) 40年代末，瑞士物理學(xué)家 Emst Meili 研究的離子感煙探測(cè)器推出以后，引起了人們對(duì)離子感煙探測(cè)器的重視，隨后感煙探測(cè)器得到廣泛應(yīng)用，并逐漸占據(jù)了絕大部分市場，迫使感溫 式探測(cè)器退居其次；到 70 年代末，光電式感煙探測(cè)器在光電技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，并很快得到大力發(fā)展，它的使用壽命長，抗干擾能力強(qiáng)，沒有離子感煙探測(cè)器的放射性問題。隨著智能樓宇技術(shù)應(yīng)用的 迅速發(fā)展，商業(yè)市場對(duì)火災(zāi)報(bào)警器的需求不斷增長，目前主要使用的是智能型總線制分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，雖然在系統(tǒng)安裝方面比過去大大方便，但仍然不能滿足現(xiàn)代需要，其安裝成本約占設(shè)備成本的 33%～ 70%。 本系統(tǒng)可安裝在各防火單位，它負(fù)責(zé)不斷地向所監(jiān)視的現(xiàn)場發(fā)車巡檢信號(hào)，監(jiān)視現(xiàn)場的溫度、濃度等，并不斷反饋給報(bào)警控制器，控制器將接到的信號(hào)與內(nèi)存的正常整定值比較、判斷確定火災(zāi)。 本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī) 805集成語音芯片 ISD14 A／ D轉(zhuǎn)換器 , 集成溫度傳感器 AD590 和氣體傳感器 TGS202等 ,利用多傳感器信息融合技術(shù) ,完成語音報(bào) 警的實(shí)用、可靠的單片機(jī)語音自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng) ,著重講述了該系統(tǒng)的組成形式及工作原理。 MCU 。 此后，隨著世界科技取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步和各種新興技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，火災(zāi)監(jiān)測(cè)技術(shù)也相應(yīng)迅速發(fā)展，各種類型的火災(zāi)探測(cè)器相繼問世，并日臻完善，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)也在此基礎(chǔ)上逐漸地蓬勃發(fā)展起來，其發(fā)展過程可以分為以下幾個(gè)階段 : 第一階段，從 19世紀(jì) 40 年代至 20 世 紀(jì) 40 年代，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)處于發(fā)展的初級(jí)階段，采用的探測(cè)器主要是感溫式的探測(cè)器，它通過采集溫度信號(hào)，然后判定是否超出設(shè)定的閡值，從而判斷是否有火災(zāi)發(fā)生。 第四階段，從 20世 紀(jì) 80 年代中后期開始，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、集成電路技術(shù)、傳感器技術(shù)及智能技術(shù)的快速發(fā)展，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)步入智能化時(shí)代，智能化火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)迅速發(fā)展起來，各種智能型的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)相繼出現(xiàn)。火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的智能性主要體現(xiàn)在火災(zāi)判 決和統(tǒng)籌管理方面，一般分為分散式、集中式和分布式，分散式系統(tǒng)由非智能型控制器若干智能型探測(cè)節(jié)點(diǎn)組成，由探測(cè)節(jié)點(diǎn)完成火災(zāi)狀態(tài)的判斷 。進(jìn)入 90年代，特別是 1993 年以來，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)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)可作為城 市消 8 防系統(tǒng)的單元，通過城市消防專用網(wǎng)與城市消防報(bào)警中心聯(lián)網(wǎng)，及時(shí)將報(bào)警信息傳遞到消防報(bào)警中心，城市消防報(bào)警中心會(huì)自動(dòng)查找到火災(zāi)發(fā)生的位置，并為消防隊(duì)員制定消防路線圖，以便消防隊(duì)員可以迅速抵達(dá)火災(zāi)地點(diǎn) [10]?？扇?xì)怏w與空氣混合，在較強(qiáng)火源作用下產(chǎn)生預(yù)混燃燒?？焖侔l(fā)展火焰則是火災(zāi)擴(kuò)散的速度特別快，這種類型的火災(zāi)一般為空氣中混有大量可燃?xì)怏w。報(bào)警器將接收到火警信號(hào)后經(jīng)分析處理發(fā)出報(bào)警信號(hào)，警示消防控制中心的值班人員，并在屏幕上顯示出火災(zāi)的位置。當(dāng)環(huán)境出現(xiàn)異常 (如煙霧濃度過大或是溫度較高 )時(shí)，能發(fā)傳感器 放大電路 A/D轉(zhuǎn)換 單片機(jī) 狀態(tài)指示燈 聲音報(bào)警 濃度顯示 按鍵 串口通信 圖 2２ 系統(tǒng)原理及組成框圖 12 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。每次數(shù)據(jù)采集后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)場情況進(jìn)行判斷，然后綜合多次判斷結(jié)果做出最終的火情判斷。感煙型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要有激光感煙式、光電感煙式和離子感煙式等。 火災(zāi)探測(cè)器主要分感煙、感溫、光輻射三大類： （ 1）感煙探測(cè)器 。 （ 2）感溫探測(cè)器。物質(zhì)在燃燒時(shí)，由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生閃爍的紅外光輻射使硫化鉛紅外光敏元件感應(yīng)，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)放大后，就能向人們報(bào)警。由于 AD590 是電流型溫度傳感器 ， 他的輸出同絕對(duì)溫度成正比 ， 即 1μA/k， 而數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 的輸入要求是電壓量 [2]， 所以在 AD590 的負(fù)極接出一個(gè) 1kΩ的電阻 R 和一個(gè) 100Ω的可調(diào)電阻 W ， 將電流量變?yōu)殡妷毫克腿?ADC0809。 ℃。 錄音（ /REC） ： 低電平有效。 模擬輸出（ ANA OUT） ： 前置放大器輸出 .前置電壓增益取決于 AGC 端的電平。輸入時(shí)鐘的占空比無關(guān)緊要，因?yàn)閮?nèi)部首先進(jìn)行了分頻。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于 HMOS 單片機(jī)，該引腳接地；對(duì)于 CHOMS 單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。 當(dāng) VCC 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí)，該引腳可接上備用電源VPD（ +5V）為內(nèi)部 RAM 供電，以保證 RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。對(duì)于片內(nèi)含有 EPROM 的單片機(jī)，在 EPROM 編程期間，該引腳用于接 21V的編程電源 Vpp。對(duì)于 EPROM 編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)， P0 口接收輸入的低 8位地址。但是大多數(shù)單片機(jī)本身只能識(shí)別和處理數(shù)字量，因此必須經(jīng)過模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換 (A／ D 轉(zhuǎn)換 )，才能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)對(duì)被控對(duì)象的識(shí)別和處理。 22 圖 35 ADC0809 引腳 圖 圖 36 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 ADC0809的 引腳功能 : D7D0 ： 8位數(shù)字量輸出引腳 IN0IN7 ： 8位模擬量輸入引腳 VCC ： +5V工作電壓 GND ：地 REF（ +） ：參考電壓正端 REF（ ） ：參考電壓負(fù)端 START :A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端 ALE ：地址鎖存允許信號(hào)輸入端 ADC0809的 主要性能指標(biāo)為 : （ 1）分辨率為 8位。 ICM7218 的輸出可直接驅(qū)動(dòng) L ED 顯示器 ,不需外接驅(qū)動(dòng)電路 ,工作電壓為 +5V,其構(gòu)成的顯示電路結(jié)構(gòu)簡單 ,使用方便。由于外接電容 C C3 的容量大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn) 定性，如果使用石英晶體，電容的容量大小范圍為 30 10pF pF? ；如果使用陶瓷諧振，則電容容量大小為 40 10 FpF p? 。 手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端 REST 上加入高電平 ,采用的辦法是在REST 端和正電源 VCC 之間接一個(gè)按鈕。當(dāng) A