【正文】 由于設(shè)計采用的是模塊化設(shè)計，系統(tǒng)實現(xiàn)報警功能是通過調(diào)用子程序?qū)崿F(xiàn)的。首先設(shè)定定時器工作方式，然后開系統(tǒng)中斷，以便響應(yīng)中斷定時，及時對氣體濃度和溫度進行采樣。 為了便于系統(tǒng)維護，在火災(zāi)報警系統(tǒng)的軟件設(shè)計中采用了模塊化程序設(shè)計方法，系統(tǒng)各個模塊的具體功能都是通過子程序調(diào)用實現(xiàn)的。另外重要的一點，Keil C51 生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在本系統(tǒng)中，對 LED 進行的是動態(tài)掃描，除了給顯示器提供段的輸入之外，還要對顯示器進行位控制。在本報警器電路中，同樣要對兩類傳感器的輸出信號進行放大調(diào)理。圖中 ALE 信號與 START信號連在一起，在 WR 信號的前沿寫入地址信號，在其后沿啟動轉(zhuǎn)換。單片機山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 的 P0 口接受 ADC0809 傳輸來 8 位數(shù)字量，向 A/D 輸出的 8 位地址經(jīng)地址鎖存器 74LS373 鎖存，選擇低 3 位地址作為 A/D 的通道選通地址。 OE＝ 1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)； OE＝ 0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。 ADC0809 的通道選擇地址由 80C51 的 ～ 經(jīng)地址鎖存器 74LS373 輸出提供。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 REST引腳上有一個高電平并維持 2個機器周期 (24 個振蕩周期 )以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。這個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。當時鐘頻率 500KHz時，轉(zhuǎn)換時間為 128μ s。其內(nèi)部有一個 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 ，只選通 8 路模擬輸入信號中的一個進行 A/D 轉(zhuǎn)換。 P3口的第 2 功能見下表 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 表 單片機 P3 口 管腳含義 綜上所述， MCS— 51 系列單片機的引腳作用可歸納為以下兩點： 1).單片機功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳具有第 2功能； 2).單片機對外呈 3 總線形式，由 P P0 口組成 16 位地址總線；由 P0口分時復(fù)用作為數(shù)據(jù)總線。 (B)P1 口（ 1腳～ 8腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P1口，可作為準雙向 I/O接口使用。若超出該范圍時，自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲器的程序。 （ A） RST/VPD（ 9 腳）： RST 即為 RESET， VPD 為備用電源，所以該引腳為單 片機的上電復(fù)位或掉電保護端。 （ 1）電源引腳 VCC 和 VSS VCC（ 40 腳）：接 +5V 電源正端； VSS（ 20 腳）：接 +5V 電源正端。節(jié)電模式下 ,它們保持為低電平。當以差分形式連接話筒時 ， 可減小噪聲 ，提高共模抑制比。模擬和數(shù)字電源端最好分別走線，盡可能在靠近供電端處相連，而去耦電容應(yīng)盡量靠 近芯片。 輸出電阻為 710MΩ； 精度高。 AD590是美國 Analog Devices公司生產(chǎn)的一種電流型二端溫度傳感器。 （ 3）光輻射探測器。近年來還出現(xiàn)了激光感煙探測器，它也是利用光電感應(yīng)原理，不同的是光源改用激光束。 火災(zāi)探測器的原理 火災(zāi)發(fā)生時，必然會伴隨著產(chǎn)生煙霧、高溫和火光，探測器對這些都很敏感。在火災(zāi)發(fā)生的初期，由于溫度比較低，許多物質(zhì)都處于陰燃階段，產(chǎn)生大量的煙霧。本系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)判斷與報警子程序等，系統(tǒng)程序流程圖如圖 所示。當系統(tǒng)出現(xiàn)硬件故障時，能發(fā)出故障報警信號。 圖 起火過程曲線 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 系統(tǒng)總體功能概述 火災(zāi)報警系統(tǒng)一般由火災(zāi)探測器、報警器組成。陰燃就是在疏松或顆粒介質(zhì)中形成的緩慢進行的熱解和氧化反應(yīng)，它能長時間自行維持并傳播，當條件發(fā)生變化時，或者自行熄滅，或者轉(zhuǎn)化為明火。一般氣溶膠的分子較小 (直徑 m)。 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)能迅速監(jiān)測火情，可發(fā)現(xiàn)人們不易發(fā)覺的火災(zāi)早期特征，可將火災(zāi)帶來的生命財產(chǎn)損失降到最低限度。相比較而言，亞洲地區(qū)發(fā)生火災(zāi)次數(shù)較少，但死亡人數(shù)較多，這與亞 洲經(jīng)濟發(fā)展程度不高、消防設(shè)施不完善等因素有關(guān)。 在我國，采用的無線通信方 式的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)日益受到重視。它使得布線工作量顯著減少，安裝調(diào)試更加容易，更能精確報警定位。 有關(guān)資料統(tǒng)計表明：凡是安裝了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的場所，發(fā)生了火災(zāi)一股地說都能及早報警，不會釀成重大火災(zāi) 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 根據(jù)現(xiàn)代戰(zhàn)爭的突發(fā)性、立體性和區(qū)域不確定性 ,使攻防界線模糊 ,作戰(zhàn)方向多變 ,戰(zhàn) 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)已有百余年的發(fā)展歷史， 19 世紀 40 年代美國誕生的火災(zāi)報警裝置標志著火災(zāi)自動報警系統(tǒng)首次進入人們的視野 [1]。為了避免火災(zāi)以及減少火災(zāi)造成的損失，我們必須按照“隱患險于明火，防患勝于救災(zāi)，責(zé)任重于泰山”的概念設(shè)計和完善火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，將火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)，最大限度地減少社會財富的損失。工程試驗結(jié)果充分顯示了技術(shù)的可行性和實現(xiàn)的有效性。 第二階段， 20 世紀 40年代末，瑞士物理學(xué)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(yīng)用，并逐漸占據(jù)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(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，沒有離子感煙探測器的放射性問題。這山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 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行信息傳輸與控制，適用于各類建筑和場所?；馂?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。 嚴峻的事實證明，隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，社會財富日益增加，火災(zāi)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(zhì)財產(chǎn)，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?？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。這些熱量通過可燃物的直接燃燒、熱傳導(dǎo)、熱輻射和熱對流，使火從起火部位向周 圍蔓延，導(dǎo)致了火勢的擴大，形成火災(zāi)。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(chǎn)生大量的煙霧，但是環(huán)境溫度不太高，若探測器就應(yīng)該從此階段開始進行探測，就可以火災(zāi)損失控制在最小限度。如果發(fā)生火災(zāi)，系統(tǒng)以聲光的形式報警。據(jù)類似本系統(tǒng)的 報警器現(xiàn)場模擬實驗表明 , 本系統(tǒng)安全可靠 , 誤報率低。感溫型火災(zāi)報警系統(tǒng)就是通過判斷周圍溫度變化而產(chǎn)生響應(yīng)的火災(zāi)報警系統(tǒng)，再把溫度的變化轉(zhuǎn)換 為電信號以達到判斷報警的目的。根據(jù)感應(yīng)的敏感波長，可以將感光型火災(zāi)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)和對波山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 長較長的光輻射敏感的紅外報警系統(tǒng)。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(nèi)外電離室之間的平衡，于是就發(fā)出了 信號。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。它還可以與自動滅火設(shè)備一起組成自動報警、自動滅火的“自動消防隊”。 AD590 的電源電壓范圍為 4V30V。如圖 32 所示 ,當 TGS202 探測到 CO2或 CO 時 ,傳感器的內(nèi)阻變小 ,VA 迅速上升。 電平觸發(fā)放音（ /PLAYL） ： 此端出現(xiàn)下降沿時，芯片開始放音。 喇叭輸出（ SP+、 SP） ： 這對輸出端能驅(qū)動 16Ω 以上的喇叭。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(yīng)中斷后， CPU 便 可以從串行數(shù)據(jù)中識別出語音段編號，輸出語音信號。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。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器期間， PESN 信號將不出現(xiàn)。當接有外部程序存儲器或擴展 I/O 口時， P0 口為地址 /數(shù)據(jù)分時復(fù)用口。對于 EPROM 編程和進行程序校驗時， P2 口接收輸入的 8 位地址。 A／ D轉(zhuǎn)換器的分辨率以輸出二進制數(shù)的位數(shù)表示； (2) 轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換時間指 A／ D 轉(zhuǎn)換器從轉(zhuǎn)換控制信號到來開始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字信號所經(jīng)過的時間。 （ 4）具有鎖存控制的 8路模擬選通開關(guān)。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，以動態(tài)掃描顯示方式向段顯示驅(qū)動器和位控驅(qū)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。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。復(fù)位電路中 SWPB 為手動復(fù)位開關(guān)，電容 C1 可避免高頻諧波對電路的干擾。 EOC： 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。 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)。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(shù)據(jù)輸入鎖存器中。當 80C51 知道 A/D 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到單片機上。 光報警電路 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 33 LED0 LED2 LED3LED11KR51KR71KR6VCC1KR4 圖 311 光報警電 路 AD 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號傳輸給 P0 口，讀取 P0 口的內(nèi)容跟設(shè)定的值進行判定，如果大于設(shè)定值， 、 輸出高電平， 輸出低電平，控制紅色發(fā)光二級管的發(fā)光，實現(xiàn)光報警功能 . 如果小于設(shè)定值， 、 輸出高電平， 輸出低電平，控制綠色發(fā)光二級管的發(fā)光，說明正常，沒有火災(zāi)發(fā)生。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)，可用于實時處理系統(tǒng)。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(jīng) C51 連接定位生成絕對目標文件 (.ABS)。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。 具體流程是：系統(tǒng)和程序初始化后，驅(qū)動 ADC0809 的 IN0 對溫度信號進行 A/D 轉(zhuǎn)換，單片機接受轉(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 10ms，驅(qū)動 ADC0809 的 IN1 對煙霧信號進行 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后存入寄存器。 系統(tǒng)溫度煙霧信號采集程序流程圖如圖 所示 : 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 40 圖 數(shù)據(jù)采集流程圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 41 在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的程序設(shè)計中使用了延時程序，延時 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)判斷與報警程序 固定門限檢測法是使用最早，且應(yīng)用最廣泛的火災(zāi)探測方法，優(yōu)點是計算量小且易于實現(xiàn)，其原理是根據(jù)火災(zāi)探測器的信號幅值作為火災(zāi)報警的依據(jù)，并與固定的閾值進行比較 [16]：當信號幅值超過報警閾值時， 則發(fā)出報警，否則解除報警 [17]。為了降低誤報率，系統(tǒng)設(shè)計時對溫度煙霧采用了兩次采集、兩次判斷的方法。系統(tǒng)程序流程圖如圖 所示。開發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件。 a1b2c3d4f6g7DIGIT18DIGIT29DIGIT310DIGIT411DIGIT512GND14DIGIT613e5VCC15D016D117D218D319D420D521D622D723DP24WRITE25MODE26DIGIT727DIGIT828ICM2718abcdefgK0K1K2K3D0D1D3D4D4D6D7D51KR211KR22WRVCCK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS0Dpy RedCCK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS2Dpy RedCCK1f2g3e4