【正文】 4）環(huán)境引起的誤差 環(huán)境因素包括環(huán)境溫度、濕度、光線等。 硬件誤差主要來自以下四個(gè)方面： (1)火焰?zhèn)鞲衅髡`差：由于 我們采用的傳感器并不是那種十分精準(zhǔn)的傳感器，難免會(huì)造成一定的誤報(bào)，但是，如果我們把這個(gè)設(shè)計(jì)真的應(yīng)用到商業(yè)中，那么換上更精確的傳感器，那這方面的誤差可以減到極小。首先，我們要做的就是真正的去觀察當(dāng)外界有火焰的時(shí)候，在探頭距離火焰的位置有多遠(yuǎn)時(shí) A/D 轉(zhuǎn)換 系統(tǒng)能夠檢驗(yàn)出信息，這是需要我們切身檢驗(yàn)的。與此同時(shí)，單片機(jī)要應(yīng)用程序?qū)︽I盤進(jìn)行掃描以及對(duì)鍵值的處理，這個(gè)過程中是應(yīng)用了鍵盤去抖子程序、延遲子程序等等。 主程序流程設(shè)計(jì) 主程序流程圖如下圖所示，首先我們要給傳感器預(yù)熱一下。另外重要的一點(diǎn)， Keil C51 生成的目標(biāo)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。當(dāng)單片機(jī) STC89C52 的引腳 置 0 時(shí)， LED 燈閃爍。兩個(gè)低電平有效的賦能輸入端和一個(gè)高電平有效的賦能輸入端，減少了擴(kuò)展所需要的外接門或倒相器 ,擴(kuò)展成 24 線譯碼器不需外接門 。除非 E1 和 E2 設(shè)低電平且 E3 置高，否則 74HC138 將保持所有輸出為高。 \u36755X 出能直接接到 CMOS， NMOS 和 TTL 接口上。 74HC573 11 腳接 VCC，鎖存不起作用，相當(dāng)于直通。 在這個(gè)電路中，我們可以通過改變可變電阻的阻值調(diào)節(jié)信號(hào)大小，而且我們可以看到在火焰?zhèn)鞲衅髦羞€添加了很多保護(hù)傳感器安全的器件，這就保證了我們火災(zāi)報(bào)警器的使用壽命 。 STC89C52 主要功能如表 2 所示 [4]。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)。 按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。 表 31 一些寄存器的復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0P3 FFH SCON 00H IP XX000000B SBUF 不定 IE 0X000000B PCON 0XXX0000B TMOD 00H （ 2）復(fù)位信號(hào)及其產(chǎn)生 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 RST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā) 生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘 P1 和 P2，供單片機(jī)使用。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖 32 a 所示，在 RXD 和 TXD 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。與傳統(tǒng)的單片機(jī)相比，具有價(jià)格低、運(yùn)算速度快、功耗低、功能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。 單片機(jī)的選型 單片機(jī)的選擇 在報(bào)警儀的設(shè)計(jì)中，單片機(jī)是核心部件。 （ 5）鍵盤控制報(bào)警界限功能 這款紅外火災(zāi)報(bào)警我們?cè)O(shè)定了鍵盤控制報(bào)警界限功能，可以通過鍵盤設(shè)定系統(tǒng)的額定報(bào)警界限，這個(gè)設(shè)計(jì) 是為了適應(yīng)在不同的環(huán)境下，在不同的光線條件下造成誤報(bào)。 下圖是我們所設(shè)計(jì)的火災(zāi)報(bào)警器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，以單片機(jī) STC89C52 為核心，結(jié) 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 合外圍電子設(shè)備，共同完成信息采集、數(shù)模轉(zhuǎn)換、信息顯示、聲音及閃爍報(bào)警、按鍵輸入等功能。檢出火災(zāi)危險(xiǎn)的同時(shí)也要求迅速采取消防措施，以防止重大火災(zāi)事故的發(fā)生 [1]。它是采用 作而檢測(cè)定輻射波長(zhǎng)的傳感器。 (2)二氧化碳共鳴輻射檢出型傳感器 (CO2 resonated cheeked out radiation flame transducer)二氧化碳加熱，在 。 火焰?zhèn)鞲衅鞯姆诸? 火焰發(fā)射出的光是一種電磁波，其波長(zhǎng)在 ～ 10μm或更寬的范圍內(nèi)。 功能用途：遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅骺梢杂脕硖綔y(cè)火源或其它一些波長(zhǎng)在 700 納米～1000 納米范圍內(nèi)的熱源。為使報(bào)警裝置更 加完善，在聲音報(bào)警的同時(shí)加入了光閃報(bào)警，變化的光信號(hào)可以引起用戶注意，彌補(bǔ)嘈雜環(huán)境中聲音報(bào)警的局限。是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、使用方便、價(jià)格低廉、智能化的火災(zāi)報(bào)警器 ，這款火災(zāi)報(bào)警器具有一定使用價(jià)值。 目前，國(guó)外普遍采用的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)，主要有兩種 ： 一種是非智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)，包括嫁接新技術(shù)的老式或傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)，七十年代末出現(xiàn)的可尋址火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)和八十年代初期出現(xiàn)的模擬量可尋址火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)，這些技術(shù)盡管高技術(shù)含量少，但由于成本低，能滿足眾多小型民用和商業(yè)防火保護(hù)需要，而被許多國(guó)家廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 我國(guó) 70 年代火災(zāi)年平均損失不到 億元， 80 年代火災(zāi)年平均損失不到 億元。 這款電子紅外報(bào)警系統(tǒng)具有一下優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，前端傳感器系統(tǒng)能夠快速，準(zhǔn)確的檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)的異常狀況，進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的報(bào)警，而且這款報(bào)警系統(tǒng)造價(jià)低廉，使用方便，智能化，適合室內(nèi)場(chǎng)所使用。 14 狀態(tài)燈電路 14 數(shù)碼管的顯示電路 6 紅外火災(zāi)報(bào)警器的功能 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 其中，電阻式火焰?zhèn)鞲衅鳎捎谄潇`敏性能高、反應(yīng)快、價(jià)格低廉的特點(diǎn)在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越廣泛。 以 STC89C52 單片機(jī)結(jié)合火焰?zhèn)鞲衅鳛楹诵牡幕馂?zāi)報(bào)警器可實(shí)現(xiàn)根據(jù)紅外線強(qiáng)弱報(bào)警、紅外線強(qiáng)弱顯示、報(bào)警數(shù)據(jù)界限等功能。3 火災(zāi)報(bào)警器的設(shè)計(jì)思路 4 火焰?zhèn)鞲衅鬟x定方案 4 選用火焰?zhèn)鞲衅鞯脑? 6 火災(zāi)報(bào)警器的整體設(shè)計(jì)方案 9 單片機(jī)的選型 10 火災(zāi)報(bào)警器硬件電路設(shè)計(jì) 22 第 6 章 結(jié)論與展望 人類能夠?qū)疬M(jìn)行利用和控制，是文明進(jìn)步的一個(gè)重要標(biāo)志。由此，火災(zāi)報(bào)警器在消防工作就的作用也尤為突出了。智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)主要用于解決大、中型空間防火安全和多種系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)問題。 紅外信號(hào)采集電路一般由火焰?zhèn)鞲衅鲗⒓t外信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬的電信號(hào)?；鹧?zhèn)鞲衅鞯倪x型在下一節(jié)詳細(xì)介紹。 選用火焰?zhèn)鞲衅鞯脑? 火焰是由各種燃燒生成物、中間物 、高溫氣體、碳?xì)湮镔|(zhì)以及無機(jī)物質(zhì)為主體的高溫固體微粒構(gòu)成的。實(shí)用化的火焰?zhèn)鞲衅鞣诸惾缦拢? (1)紫外線檢出型輻射式傳感器 (受光元件是利用 UV(紫外線 )透鏡 GM(光敏 )光電效應(yīng)放電管，對(duì)波長(zhǎng) ～ 。利用有高敏感度光導(dǎo)元件（硒化 鉛）作為感受元件，采用濾光片 (～ )可檢出共鳴輻射光譜。太陽光和照明光溫度比火焰溫度高 (白熾燈大約為 2800K)，因而火焰光是紅外區(qū)長(zhǎng)波長(zhǎng)段，自然光和照明光是光譜中紅外區(qū)域短波長(zhǎng)段。 首先，火焰?zhèn)鞲衅鱾鱽淼募t外線強(qiáng)弱程度對(duì)應(yīng)的微小電壓信號(hào)（模擬數(shù)據(jù)），傳送到 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，經(jīng) A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的程序計(jì)算，轉(zhuǎn)換成 數(shù)字信號(hào)，傳送到 STC89C52 單片機(jī)，經(jīng)燒拷在單片機(jī)里的算法程序運(yùn)行之后，由單片機(jī)輸出口傳送到數(shù)碼管，顯示數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)在由單片機(jī) STC89C52 判斷是否達(dá)到我們?cè)O(shè)定的數(shù)據(jù)界限，如果達(dá)到，那么我們?cè)O(shè)定好的 LED 燈就會(huì)閃爍，同時(shí)向蜂鳴器發(fā)送一個(gè) +5V 電壓，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出聲音。 （ 2）紅外數(shù)據(jù)顯示功能 通過數(shù)碼管可以顯示紅外線強(qiáng)度值，而且可以顯示設(shè)置狀態(tài)，顯示通過鍵盤設(shè)置的報(bào)警界限數(shù)值，這個(gè)設(shè)計(jì)有利于用戶觀察和設(shè)置報(bào)警器的狀態(tài)，以為了解外界環(huán)境的狀態(tài)。它一方面要接收來自傳感器送來的紅外線強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換來的數(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 。 在單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能中，將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)經(jīng)單片機(jī)運(yùn)算后送數(shù)碼管顯示，這一過程的軟件實(shí)現(xiàn)，需要單片機(jī)有較快的運(yùn)算速度，使儀表監(jiān)測(cè)人員能夠觀測(cè)到實(shí)時(shí)的紅外線強(qiáng)度，并進(jìn)行相應(yīng)處理。 兩者相比較，我們決定選用 STC 系列單片機(jī)作為我們的核心部分 。 外部方式的時(shí)鐘電路如圖 32 b 所示， RXD 接地， TXD 接外部振蕩器。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘 P1 和 P2，供單片機(jī)使用。 整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。 STC89C52 具體介紹如下： 主電源引腳（ 2 根） ： VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V 電源。 可編程輸入 /輸 出引腳（ 32 根） ： STC89C52 單片機(jī)有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別 為 P0、 P P P3 口，每個(gè)口有 8 位（ 8 根引腳），共 32 根。當(dāng)我們采集的這個(gè)模擬量數(shù)據(jù)輸入到 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的時(shí)候， A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 把它轉(zhuǎn)化成一個(gè)數(shù)字量，傳輸給單片機(jī) STC89C52 進(jìn)行處理。 當(dāng)三極管 Q1 導(dǎo)通，蜂鳴器報(bào)警。 下面對(duì)在此電路中用到的 74HC573 和 74HC138 進(jìn)行一下簡(jiǎn)單介紹： 74HC573： 八進(jìn)制 3 態(tài)的非反轉(zhuǎn)透明鎖存器。 CMOS 器件的高噪聲抵抗特性。 74HC138 與 74HC238 邏輯功能一致，只不過 74HC138 為反相輸出。 復(fù)合使能輸入輕松實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展 兼容 JEDEC標(biāo)準(zhǔn) 存儲(chǔ)器芯片譯碼選擇的理想選擇低電平有效互斥輸出 ESD 保護(hù) HBM EIA/JESD22A114C 超過 2021 V MM EIA/JESD22A115A 超過 200 V 溫度范圍 40～ +85 ℃ 40～ +125 ℃ 多路分配功能。這個(gè)時(shí)候獨(dú)立按鍵才可以使用。Vision與 Ishell 分別是 C51 for Window 和 for Dos的集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。同時(shí)送入數(shù)碼管顯示紅外線強(qiáng)度值。首先通過傳感器采集到的模擬量傳入 A/D轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換 成數(shù)字量，這個(gè)量會(huì)導(dǎo)入單片機(jī)，單片機(jī)通過程序輸入到數(shù)碼管。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 圖 52 實(shí)際調(diào)節(jié)探頭阻值 環(huán)境的影響檢測(cè)也是至關(guān)重要的。另外所選的阻容器件都是經(jīng)過精確測(cè)量 后再焊接上去的，并經(jīng)過細(xì)調(diào)試以獲得最佳性能 [14]。它具有很廣闊的經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)和開發(fā)前景。 其次，我認(rèn)為在我們?cè)O(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上完全可以加進(jìn)更多的功能，比如煙霧檢 測(cè)報(bào)警功能等，還可以改進(jìn)傳感器對(duì)紅外線強(qiáng)度檢測(cè)的不準(zhǔn)確以及誤差等各方面缺陷，期望在以后的設(shè)計(jì)中來完善這些不足的地方。 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 附 錄 附錄 A 外文資料 Getting Started with 181。還不斷向我傳授分析問題和解決問題的辦法，并指出了正確的努力方向，使我在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中少走很多彎路。我們?cè)O(shè)計(jì)出的報(bào)警器，可在火災(zāi)發(fā)生時(shí)外界紅外線強(qiáng)度達(dá)到一定程度時(shí)進(jìn)行聲音與閃光雙重報(bào)警。為了盡量減小噪聲，數(shù)字地和模擬地要一點(diǎn)接地，每個(gè)芯片的電源就近接退偶電容 [15]。 軟件誤差主要來自 A/D 轉(zhuǎn)換量化誤差： 石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 在實(shí)際中，我們應(yīng)用的是交流 220V 電壓轉(zhuǎn)化成的直流 5V電壓，而 A/D 轉(zhuǎn)換模塊的信號(hào)電壓為 ，參考電壓為 ， A/