【正文】 在這里非常感謝 指導(dǎo) 老師的指導(dǎo)和幫助，并致以誠(chéng)摯的謝意 !同時(shí)，身邊的同學(xué)給了我許多的幫助。 經(jīng)過(guò)我們實(shí)地的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，我們的紅外線火災(zāi)報(bào)警器報(bào)警誤差較小，可是由于器材的限制，不能夠達(dá)到很理想的效果。對(duì)本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，外界光線的強(qiáng)弱對(duì)系統(tǒng)的探頭檢測(cè)造成很大影響，由于傳感器品質(zhì)的限制，本次做出的傳感器 在外界很強(qiáng)的光線條件下可能會(huì)造成一定的誤報(bào)。 (2)電子器件參數(shù)造成的誤差 傳感器輸出信號(hào)一般比較微弱，需要過(guò)數(shù)據(jù)采集前置電路對(duì)其進(jìn)行放大，滿足單片機(jī)對(duì)輸入信號(hào)的要求。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，我們的探頭在 10 m 之內(nèi)是能夠準(zhǔn)確檢驗(yàn)出數(shù)據(jù)的。 當(dāng)準(zhǔn)備工作做完之后，系統(tǒng)會(huì)在自動(dòng)進(jìn)入運(yùn)行模式即進(jìn)入報(bào)警界限設(shè)置模式。程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 圖 38 狀態(tài)燈電路 在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到火災(zāi)情況時(shí)，由單片機(jī)輸出一個(gè)信息，燈光閃爍報(bào)警就會(huì)跟隨聲音報(bào)警一起發(fā)出 報(bào)警信息。擴(kuò)展成 32 線譯碼器 ,只需要接一個(gè)外接倒相器。利用這種復(fù)合使能特性，僅需 4 片 74HC138 芯片和 1 個(gè)反相器，即可輕松實(shí)現(xiàn)并行擴(kuò)展，組合成為一個(gè) 132（ 5 線到 32 線）譯碼器。 \u25805X 作電壓范圍： ~ 。相應(yīng)的賦值 “1”有效。 聲音報(bào)警電路 聲音報(bào)警器電路圖如圖 35 所示。 表 32 STC89C52主要功能 主要功能特性 兼容 MCS51指令系統(tǒng) 8K可反復(fù)擦寫 Flash ROM 32個(gè)雙向 I/O口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3個(gè) 16位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2個(gè)串行中斷 可編程 UART串行通道 2個(gè)外部中斷源 共 6個(gè)中斷源 2個(gè)讀寫中斷口線 3級(jí)加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 火災(zāi)報(bào)警器硬件電路設(shè)計(jì) 我們的硬件電路設(shè)計(jì)采用 Protel 99 SE 系統(tǒng)畫出電路原理圖 [5], 以下介紹各個(gè)模塊原理圖。 PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。其中，按鍵電平復(fù)位是通過(guò)使復(fù)位端經(jīng)電阻與 VCC 電源接通而實(shí)現(xiàn)的；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用 RC 微分電路產(chǎn)生的正脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于 6MHz 晶振，能保證復(fù)位信號(hào)高電平持續(xù)時(shí)間大于 2 個(gè)機(jī)器周期。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24個(gè)振蕩周期 (即二個(gè)機(jī)器周期 )以上。 RXD 接地， TXD 接外部振蕩器。定時(shí)元件通常采用石英晶 體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。指令代碼完全兼容 8051，但由于采用單時(shí)鐘方式，運(yùn)算速度快 812 倍。它一方面要接收來(lái)自傳感器送來(lái)的紅外線強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換來(lái)的數(shù)字信號(hào)，另一方面要對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，控制后續(xù)電路進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。 （ 6）擴(kuò)展功能 這款紅外洪災(zāi)報(bào)警器，采用一塊單片機(jī)程序開發(fā)板，可以擴(kuò)展更多的功能，例如：可以加上煙霧傳感器，可以加上溫度傳感器，擴(kuò)展成更加完美的火災(zāi)報(bào)警器；可以加上光敏傳感器，做成一款具有防盜功能的火災(zāi)報(bào)警器。系統(tǒng)采用單片機(jī) STC89C52，要求工作穩(wěn)定、測(cè)量精度高、保證報(bào)警器的精確性及可靠性，而且最好體積小，成本低，有利于減少報(bào)警器的體積，降低報(bào)警器 的成本。 火焰?zhèn)鞲衅鞯倪x定 此次設(shè)計(jì)由于自身?xiàng)l件的限制以及畢業(yè)設(shè)計(jì)要求的規(guī)定，我們決定選用紅外線檢出型輻射式傳感器 (fixed radiation flame transducer by infrared rays cheek out type)，這款火焰?zhèn)鞲衅魍耆珴M足了我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的需求，而且價(jià)格便宜，適合作為面對(duì)廣大群眾的產(chǎn)品開發(fā)。 這種檢測(cè)器由于跟太陽(yáng)光的波長(zhǎng)分布相近，所以不適用于室外場(chǎng)合監(jiān)測(cè)。按該輻射原理檢出的火焰?zhèn)鞲衅骷捶Q二氧化碳共鳴輻射檢出型傳感器。人眼能感覺(jué)到的電磁波波長(zhǎng)為 ～ ，范圍非常窄。在機(jī)器人比賽中，遠(yuǎn)紅外火焰探頭起著非常重要的作用，它可以用作機(jī)器人的眼睛來(lái)尋找火源或足球。 以上是根據(jù)報(bào)警器應(yīng)具備的功能，提出的整體設(shè)計(jì)思路。 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn) 本文設(shè)計(jì)的紅外報(bào)警系統(tǒng)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于是面對(duì)廣大普通用戶，其價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)單，采用火焰?zhèn)鞲衅魅z測(cè)外界紅外的變化，通過(guò)單片機(jī) STC89C52 去進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，以達(dá)到報(bào)警效果，并能夠設(shè)定數(shù)據(jù)報(bào)警界限，用戶更能夠在本設(shè)計(jì)的原有基礎(chǔ)上，進(jìn)行簡(jiǎn)單的器材添加，做成多效果，多層次的火災(zāi)報(bào)警器。另一種是代表現(xiàn) 代化火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)發(fā)展水平和發(fā)展趨勢(shì)的智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)，包括從八十年代中期開始發(fā)到九十年代中期已發(fā)展成熟，并得到廣泛應(yīng)用的采用具有人工智能理論和技術(shù)的高級(jí)算法軟件的智能集中型模擬量可尋址智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)（既由智能控制器做報(bào)警決策的智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)）和九十年代初期開發(fā)，并得到應(yīng)用的采用人工智能理論和技術(shù)的高級(jí)算法軟件（主要指模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件技術(shù)）的智能分布型智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)（即由智能探測(cè)器做報(bào)警決策的智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)）。進(jìn)入 90 年代， 特別是 1993 年以來(lái)，火災(zāi)造成的直接財(cái)產(chǎn)損失上升到年均十幾億元，年均死亡數(shù)千人。 課題研究的目的意義 “火災(zāi) ”，是指在時(shí)間或空間上失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害。 28 附錄 A 外文資料 27 附錄 26 致謝 18 鍵盤電路 5 火焰?zhèn)鞲衅鞯倪x定 3 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn) 3 主要研究?jī)?nèi)容 2 論文研究 內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn) 1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 1 課題研究的目的意義 本文以電阻式火焰?zhèn)鞲衅骱蛦纹瑱C(jī)技術(shù)為核心，設(shè)計(jì)出了一款 性能好且價(jià)格低廉的紅外火災(zāi)報(bào)警器。系統(tǒng)采用電阻式火焰?zhèn)鞲衅鲗?shí)現(xiàn)紅外線檢測(cè)，具有靈敏性能高、反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，而且價(jià)格低廉，通過(guò) A/D 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量；采用的 STC89C52 單片機(jī)，其整合了 A/D 轉(zhuǎn)換等資源，具有高速、低耗等優(yōu)點(diǎn)。 13 聲音報(bào)警電路 在各種災(zāi)害中，火災(zāi)是最經(jīng)常、最普遍地威脅公眾安全和社會(huì)發(fā)展的主要災(zāi)害之一。 實(shí)踐證明，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，消防工作的重要性就越來(lái)越突出。其中，智能集中型智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)發(fā)展最快、應(yīng)用最廣、現(xiàn)已成 為智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)中的一種主導(dǎo)技術(shù)，其中，由 50 只左右模擬量可尋址感煙探測(cè)器構(gòu)成的小型智能集中型智能火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)發(fā)展最快、應(yīng)用數(shù)量最多，不僅大大改進(jìn)了小空間的防火安全，而且也推動(dòng)了火災(zāi)報(bào)警工業(yè)的發(fā)展。 第 2 章 火災(zāi)報(bào)警器的方案設(shè)計(jì) 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 火災(zāi)報(bào)警器的設(shè)計(jì)思路 紅外火災(zāi)報(bào)警器是能夠檢測(cè)環(huán)境中的紅外線變化，并具有報(bào)警功能的儀器，儀器的最基本組成部 分應(yīng)包括 :紅外信號(hào)采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路。 火焰?zhèn)鞲衅骷皢纹瑱C(jī)是紅外光檢測(cè)報(bào)警器的兩大核心，根據(jù)報(bào)警器功能的需要，選擇合適、精確、經(jīng)濟(jì)的火焰?zhèn)鞲衅骷皢纹瑱C(jī)芯片是至關(guān)重要的。利用它可以制作滅火機(jī)器人、足球機(jī)器人等?；鹧?zhèn)鞲衅骶褪抢么嗽?，檢測(cè) ?？扇嘉锏娜紵裏崾谷紵傻亩趸?xì)怏w受熱，即產(chǎn)生其特有的共鳴輻射光譜。 (4) 二波長(zhǎng)檢出型閃爍式傳感器 (dual wavelength checked out flashing type transducer)火焰溫度大約為 1100～ 1600K(827～ 1327℃ )。 火災(zāi)報(bào)警器的整體設(shè)計(jì)方案 紅外火災(zāi)報(bào)警器的工作原理 本文中紅外火災(zāi)報(bào)警器采用 STC89C52 單片機(jī)為控制核心，采用火焰?zhèn)鞲衅鳛樾畔⒉杉瘋鞲衅鳌? 圖 21 紅外火災(zāi)報(bào)警器的結(jié)構(gòu) 紅外火災(zāi)報(bào)警器的功能 (1).與上位機(jī)通訊功能 可以實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)串口通訊，對(duì)報(bào)警器采取統(tǒng)一控制，以及便于采集和處理 數(shù)據(jù)，也可以在計(jì)算機(jī)上更改報(bào)警限值等。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第 3 章 火災(zāi)報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì) 在報(bào)警儀的設(shè)計(jì)中，單片機(jī)是其核心部件。于此同時(shí)查詢是否有鍵按下的請(qǐng) 求。內(nèi)部集成高可靠復(fù)位電路，針對(duì)高速通信、智能控制、強(qiáng)干擾場(chǎng)合 [2]。晶體振蕩頻率可以在 ～ 12MHz 之間選擇，電容值在 5～ 30pF 之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。對(duì)外部振蕩信號(hào)無(wú)特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于 12MHz 的方波信號(hào)。若使用的頗率為 6MHz 的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過(guò) 4us 才能完成復(fù)位操作。 本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用上電復(fù)位方式。 EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令 [3]。 信號(hào)采集電路 圖 34 信號(hào)采集電路 我們采用火焰?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行信號(hào)的采集，本系統(tǒng)采用的是火焰?zhèn)鞲衅鳎簿褪钦f(shuō)，當(dāng)一個(gè)紅外光敏電阻在接受到光信號(hào)時(shí)，電阻發(fā)生變化，從而引起電路電壓的變化。報(bào)警裝置采用無(wú)源壓電式 KM3712x 型蜂鳴報(bào)警器，較一般的蜂鳴器體積大，聲音響亮，適 用于作為報(bào)警器的報(bào)警聲音源 [7]。 74HC138 A、 B、 C 賦值 07，則輸出端分別是 Y0Y7，置 “0”，如 P2=0，則Y0=0。 圖 36 SL74HC573引腳 \u20302X 輸入電流： 。 任選一個(gè)低電平有效使能輸入端，作為數(shù)據(jù)輸入，而把其余的使能輸入端，作為選通端，則 74HC138 亦可充當(dāng)一個(gè) 8 輸出多路分配器，未使用的輸入端，必須保持綁定在各自合適的高電平有效或低電平有效狀態(tài)。在解調(diào)器應(yīng)用中 ,賦能輸入端可用作數(shù)據(jù)輸入端 [8]。 鍵盤電路 圖 39 鍵盤電路 圖 39 中 S1S4 可以配置成獨(dú)立按鍵，通過(guò)跳帽 J11 切換， J11 有三根插針組成，圖上跳到右端，在獨(dú)立按鍵配置中，應(yīng)該把跳帽跳到左端。 Keil C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)中， 181。 STC89C52單片機(jī)對(duì)傳感器檢測(cè)的紅外線強(qiáng)度信號(hào)進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換，將濃度值與報(bào)警限設(shè)定值利比較，判斷是否報(bào)警。進(jìn)入到這個(gè)模式就是我們主程序的運(yùn)行開始。 圖 51 實(shí)際測(cè)試探頭感受距離 傳感器的阻值大小也是需要我們?nèi)フ{(diào)試的，因?yàn)槲覀冃枰哪M信號(hào)不能太小，但是傳感器不是只能的，這個(gè)工作也就只能是我們通過(guò)拿著火源切實(shí)的去驗(yàn)證才能得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)前期選用高輸入阻杭、低噪聲的放大器，可以滿足要求，但是后期經(jīng)過(guò)測(cè)試放棄了使用放大器，直接連接傳感器跟 A/D 模塊也達(dá)到了要求，但是會(huì)有一定的誤差，而這個(gè)誤差是造成火災(zāi)報(bào)警器誤差的主要原因。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 第 6 章 結(jié)論與展望 紅外線火災(zāi)報(bào)警器保障了生活和生產(chǎn)的安全，應(yīng)用火災(zāi)報(bào)警器可避免一些火災(zāi)的發(fā)生，同時(shí)可以在火災(zāi)發(fā)生時(shí)盡量減少生命財(cái)產(chǎn)的損失。但是基本達(dá)到了我們預(yù)期的產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)，完全符合了我們?cè)O(shè)計(jì)的要求。在此，我向身邊關(guān)心幫助我的同學(xué)致以誠(chéng)摯的謝意 !另外，系里的領(lǐng)導(dǎo)和老師 也給了我們必要的指導(dǎo)，對(duì)領(lǐng)導(dǎo)們表示衷心的感謝 !最后感謝學(xué) 院對(duì)我這幾年的培養(yǎng)，我一定不負(fù)眾望，為學(xué)院爭(zhēng)光。同時(shí)，她還提供給我們專門的各種設(shè)備及場(chǎng)所，使我在調(diào)試過(guò)程中能夠有足夠的時(shí)間。并且可以通過(guò)數(shù)碼管顯示外界紅外線數(shù)值及時(shí)預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生，避免生命財(cái)產(chǎn)的損失。 （