【正文】 通過這次設計，更加深入的理解和掌握了這方面的知識，對本專業(yè)的認識也更加深入，使自己對本專業(yè)更加的熱愛，對本科階段四年的學習做了進一步的總結，更加明確了自己學習的目標和方向。本系統(tǒng)通過設計一個以 80C51 單片機為核心的火災報警器可以實現語音報警、溫度濃度顯示、報 警限設置、延時報警等功能。在本設計中報警溫度設為 57℃ ，煙霧報警濃度設為 ％ 英尺 （參照市面銷售的火災報警器溫度煙霧的報警臨界 值）。 具體流程是：系統(tǒng)和程序初始化后，驅動 ADC0809 的 IN0 對溫度信號進行A/D 轉換，單片機接受轉換好的數據，存入寄存器，由 INT1 中斷服務程序完成；系統(tǒng)延時 10ms，驅動 ADC0809 的 IN1 對煙霧信號進行 A/D 轉換，轉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，蜂鳴器不報警。目標文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經 C51 連接定位生成絕對目標文件 (.ABS)。數據結構方面，可以使用結構體和數組，能夠處理復雜的數據，可用于實時處理系統(tǒng)。 光報警電路 圖 311 光報警電路 AD 轉換器輸出的數字信號傳輸給 P0 口，讀取 P0 口的內容跟設定的值進行判定，如果大于設定值， 、 輸出高電平， 輸出低電平，控制紅色發(fā)光二級管的發(fā)光，實現光報警功能 . 如果小于設定值， 、 輸出高電平， 輸出低電平，控制綠色 發(fā)光二級管的發(fā)光，說明正常，沒有火災發(fā)生。當 80C51 知道A/D 轉換完成后， P20 與讀信號 RD 共同控制下的 A/D 端口 OE電平變?yōu)楦唠娖綍r，輸出三態(tài)門打開，轉換結果的數字量輸出到單片機上。鎖存允許端LE為高電平時，輸出端 O0~O7 狀態(tài)與輸入端 D0~D7 狀態(tài)相同；當 LE 由“ 1”變?yōu)椤?0”時，數據輸入鎖存器中。 D 觸發(fā)器的特性方程為 n1QD? ? 由于當 CP=1 時， D 觸發(fā)器有效； CP=0 時，觸發(fā)器保持原來狀態(tài)。 EOC： 轉換結束信號。復位電路中 SWPB 為手動復位開關，電容 C1 可避免高頻諧波對電路的干擾。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經一定的延時才撤銷復位信號，以防電源開關或電源插頭分合過程中引起的抖動而影響復位。數據接收結束， ICM7218 在掃描控制電路的控制下，按設定的譯碼模式，以動態(tài)掃描顯示方式向段顯示驅動器和位控驅動器發(fā)出控制信號，直到下一個控制字寫入前，不停地進行動態(tài)顯示工作。 （ 4）具有鎖存控制的 8路模擬選通開關。 A／ D 轉換器 的分辨率以輸出二進制數的位數表示； (2) 轉換時間轉換時間指 A／ D轉換器從轉換控制信號到來開始，到輸出端得到穩(wěn)定的數字信號所經過的時間。對于 EPROM 編程和進行程序校驗時， P2口接收輸入的 8位地址。當接有外部程序存儲器或擴展 I/O 口時， P0 口為地址 /數據分時復用口。當訪問外部數據存儲器期間， PESN 信號將不出現。當采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機，該引腳作為外部振蕩信號的 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），當由按鍵輸入或其它需要語音輸出時，串行口向 CPU 申請中斷，響應中斷后， CPU 便可以從串行數據中識別出語音段編號，輸出語音信號。 喇叭輸出（ SP+、 SP） ： 這對輸出端能驅動 16Ω 以上的喇叭。 電平觸發(fā)放 音（ /PLAYL） ： 此端出現下降沿時，芯片開始放音。如圖 32 所示 ,當 TGS202 探測到 CO2或 CO 時 ,傳感器的內阻變小 ,VA 迅速上升。 AD590 的電源電壓范圍為 4V30V。它還可以與自動滅火設備一起組成自動報警、自動滅火的“自動消防隊”。一種是利用某些金屬易熔的特性，在探測器里固定一塊低熔點合金，當溫度升到它的熔點（ 70～ 90℃）時，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。一旦有煙霧竄逃外電離室，干擾了帶電粒子的正常運動，電流、電壓就有所改變，破壞了內外電離室之間的平衡，于是就發(fā)出了信號。根據感應的敏感波長，可以將感光型火災報警系統(tǒng)分為對波長較短的光輻射敏感的紫外報警系統(tǒng)和對波長較長的光輻射敏感的紅外報警系統(tǒng)。感溫型火災報警系統(tǒng)就是通過判斷周圍溫度變化而產生響應的火災報警系統(tǒng)，再把溫度的變化轉換為電信號以達到判斷報警的目的。據類似本系統(tǒng)的報警器現場模擬實驗表明 , 本系統(tǒng)安全可靠 , 誤報率低。如果發(fā)生火災，系統(tǒng)以聲光的形式報警。起火過程中，起初和陰燃兩個階段所占的時間比較長，雖然產生大量的煙霧，但是環(huán)境溫度不太高，若探測器就 10 應該從此階段開始進行探測，就可以火災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、熱輻射和熱對流，使火從起火部位向周圍蔓延，導致了火勢的擴大，形成火災?？扇嘉镆詺鈶B(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。 嚴峻的事實證明，隨著社會和經濟的發(fā)展，社會財富日益增加，火災給人類、社會和自然造成的危害范圍不斷擴大，它不僅毀壞物質財產，造成社會秩序的混亂，還直接危脅生命安全，給人們的心靈造成極大的傷害?；馂氖鞘澜缟习l(fā)生頻率較高的一種災害，幾乎每天都有火災發(fā)生。這種系統(tǒng)引入了無線電通信技術，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 40年代末，瑞士物理學家 Emst Meili 研究的離子感煙探測器推出以后，引起了人們對離子感煙探測器的重視，隨后感煙探測器得到廣泛應用，并逐漸占據了絕大部分市場，迫使感溫 式探測器退居其次；到 70 年代末，光電式感煙探測器在光電技術的基礎上發(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，沒有離子感煙探測器的放射性問題。隨著智能樓宇技術應用的 迅速發(fā)展，商業(yè)市場對火災報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算機系統(tǒng)的火災報警系統(tǒng)，雖然在系統(tǒng)安裝方面比過去大大方便，但仍然不能滿足現代需要，其安裝成本約占設備成本的 33%～ 70%。 本系統(tǒng)可安裝在各防火單位，它負責不斷地向所監(jiān)視的現場發(fā)車巡檢信號，監(jiān)視現場的溫度、濃度等，并不斷反饋給報警控制器，控制器將接到的信號與內存的正常整定值比較、判斷確定火災。 本文設計了一種基于單片機 805集成語音芯片 ISD14 A／ D轉換器 , 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 ,完成語音報 警的實用、可靠的單片機語音自動報警系統(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的進步和各種新興技術的出現和發(fā)展，火災監(jiān)測技術也相應迅速發(fā)展，各種類型的火災探測器相繼問世，并日臻完善，火災自動報警系統(tǒng)也在此基礎上逐漸地蓬勃發(fā)展起來，其發(fā)展過程可以分為以下幾個階段 : 第一階段，從 19世紀 40 年代至 20 世 紀 40 年代，火災報警系統(tǒng)處于發(fā)展的初級階段，采用的探測器主要是感溫式的探測器，它通過采集溫度信號，然后判定是否超出設定的閡值，從而判斷是否有火災發(fā)生。 第四階段，從 20世 紀 80 年代中后期開始，隨著計算機技術、控制技術、集成電路技術、傳感器技術及智能技術的快速發(fā)展，火災自動報警系統(tǒng)步入智能化時代，智能化火災報警系統(tǒng)迅速發(fā)展起來，各種智能型的火災自動報警系統(tǒng)相繼出現?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)的智能性主要體現在火災判 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節(jié)點組成，由探測節(jié)點完成火災狀態(tài)的判斷 。進入 90年代，特別是 1993 年以來，火災造成的直接財產損失上升到年均十幾億元，年均死亡 2020 多人?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)可作為城 市消 8 防系統(tǒng)的單元，通過城市消防專用網與城市消防報警中心聯(lián)網，及時將報警信息傳遞到消防報警中心，城市消防報警中心會自動查找到火災發(fā)生的位置，并為消防隊員制定消防路線圖，以便消防隊員可以迅速抵達火災地點 [10]。可燃氣體與空氣混合，在較強火源作用下產生預混燃燒?？焖侔l(fā)展火焰則是火災擴散的速度特別快，這種類型的火災一般為空氣中混有大量可燃氣體。報警器將接收到火警信號后經分析處理發(fā)出報警信號，警示消防控制中心的值班人員，并在屏幕上顯示出火災的位置。當環(huán)境出現異常 (如煙霧濃度過大或是溫度較高 )時，能發(fā)傳感器 放大電路 A/D轉換 單片機 狀態(tài)指示燈 聲音報警 濃度顯示 按鍵 串口通信 圖 2２ 系統(tǒng)原理及組成框圖 12 出異常報警信號，引起人們注意，盡可能避免火災的發(fā)生。每次數據采集后根據得到的數據對現場情況進行判斷，然后綜合多次判斷結果做出最終的火情判斷。感煙型火災報警系統(tǒng)主要有激光感煙式、光電感煙式和離子感煙式等。 火災探測器主要分感煙、感溫、光輻射三大類： （ 1）感煙探測器 。 （ 2）感溫探測器。物質在燃燒時，由化學反應產生閃爍的紅外光輻射使硫化鉛紅外光敏元件感應，轉變成電信號，經放大后，就能向人們報警。由于 AD590 是電流型溫度傳感器 ， 他的輸出同絕對溫度成正比 ， 即 1μA/k， 而數模轉換芯片 ADC0809 的輸入要求是電壓量 [2]， 所以在 AD590 的負極接出一個 1kΩ的電阻 R 和一個 100Ω的可調電阻 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。輸入時鐘的占空比無關緊要，因為內部首先進行了分頻。在單片機內部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構成采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機，該引腳接地；對于 CHOMS 單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。 當 VCC 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳可接上備用電源VPD（ +5V）為內部 RAM 供電，以保證 RAM中的數據不丟失。對于片內含有 EPROM 的單片機，在 EPROM 編程期間，該引腳用于接 21V的編程電源 Vpp。對于 EPROM 編程和進行程序校驗時， P0 口接收輸入的低 8位地址。但是大多數單片機本身只能識別和處理數字量，因此必須經過模擬量到數字量的轉換 (A／ D 轉換 )，才能夠實現單片機對被控對象的識別和處理。 22 圖 35 ADC0809 引腳 圖 圖 36 ADC0809 內部結構圖 ADC0809的 引腳功能 : D7D0 ： 8位數字量輸出引腳 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（ ） ：參考電壓負端 START :A/D轉換啟動信號輸入端 ALE ：地址鎖存允許信號輸入端 ADC0809的 主要性能指標為 : （ 1）分辨率為 8位。 ICM7218 的輸出可直接驅動 L ED 顯示器 ,不需外接驅動電路 ,工作電壓為 +5V,其構成的顯示電路結構簡單 ,使用方便。由于外接電容 C C3 的容量大小會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? 。 手動按鈕復位需要人為在復位輸入端 REST 上加入高電平 ,采用的辦法是在REST 端和正電源 VCC 之間接一個按鈕。當 A