【正文】 :15Jun2008Sheet of File:E:\祁懷元 畢業(yè)論文\原理圖\PREVIO~1.DDBDrawn By:EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534。在 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 的兩個(gè)月 中 , 他 對(duì) 我出現(xiàn)的錯(cuò)誤 給予 了及時(shí) 指正 ,并進(jìn)行了熱心的指導(dǎo) , 同時(shí)還提出了 許多寶貴 的意見(jiàn)和建議 ，使得我能較好 地完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì) 。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，由于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)其他信號(hào)的干擾，其控制精確性還存在一定的缺陷，突出表現(xiàn)為漏報(bào)和誤報(bào)，需要今后進(jìn)一步研究。另外，由于聯(lián)動(dòng)消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)邊緣交叉學(xué)科，屬于自動(dòng)化專業(yè)和土木建筑方向的建筑消防專業(yè)共同研究的內(nèi)容。其間還涉及到了具體工作方式的狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)和文本檔案的撰寫。 入口 控制字 送 8243 讀入數(shù)據(jù) 子程序返回 結(jié)束讀過(guò)程 32 圖 431 核對(duì)子程序流程圖 查找報(bào)警點(diǎn)子程序 查找報(bào)警點(diǎn)子程序要完成三項(xiàng)任務(wù)：第一項(xiàng)任務(wù) 是判斷當(dāng)前讀的是 8243 四個(gè)口中的哪一個(gè)；第二項(xiàng)任務(wù)是判斷這個(gè)口所在的片；第三項(xiàng)任務(wù)是判斷這個(gè)口有哪幾個(gè)點(diǎn)不為零。 備電 +24V 主電 +24V DC +24V 主電采樣 +24V 備電采樣 +5V 主電采樣 輸出 +24V 輸出 +5V 地線 29 圖 318 消防聯(lián)動(dòng)裝置 由于本設(shè)計(jì)中，消防聯(lián)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)僅僅是設(shè)計(jì)的一部分，使用在特定環(huán)境時(shí)，其各項(xiàng)參數(shù)都不是恒定的值，但是工作原理大同小異，所以 具體的電阻值及元件型號(hào) 不用選定。 (3)如果主電路發(fā)生故障，及時(shí)切換到備電且不能影響 CPU 正常工作。對(duì)于要求較高的系統(tǒng)，通常電源選擇比較可靠的專業(yè)廠家設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源系統(tǒng)。在第一種情況下，由 、 指定端口的地址，由 、 規(guī)定端口的工作方式，各位具體的定義見(jiàn)表 34 所示 。因此，提供給 LED 顯示器的字型代碼正好一個(gè)字節(jié)。 24 圖中 312 中，驅(qū)動(dòng)器的輸入端接 AT89S51 的 ，當(dāng) 輸出高電平“ 1”時(shí)， 7406 的輸出為低電平，使壓電蜂鳴器引線獲得將近 5V 的直流電壓，而產(chǎn)生蜂鳴音 響；當(dāng) 端輸出低電平“ 0”時(shí)， 7406 輸出端升高到約 +5V，壓電蜂鳴器的兩引線間的直流電壓降至接近于 0V，發(fā)音停止。 8051單片機(jī)的中斷響應(yīng)與中斷返回由 CPU硬件自動(dòng)完成，而中斷處理由軟件完成。 ③ 中 斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定 MCS51單片機(jī)的中斷分為 2個(gè)優(yōu)先級(jí)，每個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)都可以通過(guò)中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP中的相應(yīng)位來(lái)設(shè)定 。對(duì)于同級(jí)中斷源，由內(nèi)部硬件查詢邏輯來(lái)確定響應(yīng)次序。串行口發(fā)送 /接收共用一個(gè)中斷源。 5個(gè)中斷源分為 2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)兩級(jí)中斷嵌套， IE控制 CPU是否響應(yīng)中斷請(qǐng)求。 PD 是掉電方式位，當(dāng) PD=1 時(shí)，激活掉電工作方式， ILD空閑方式位，當(dāng) ILD=1 時(shí)，激活空閑工作方式。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并 聯(lián)諧振電路。 單片機(jī)控制中心 本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的聲光火災(zāi)報(bào)警器，單片機(jī)是其中的核心部件，它就像大腦一樣，是設(shè)計(jì)中的樞紐。與 A1 一樣，也可以通過(guò)第 13 腳的外接電阻網(wǎng)絡(luò)來(lái)改變閥值電平高低。極間電 容為 4PF，AM241 放射源為 ～ ；器件重量為 12g,主要結(jié)構(gòu)材料為不銹鋼和塑料。內(nèi)電離室與外電離室是串連的，如圖 36 所示。這樣在同一個(gè)電離室內(nèi)分為兩個(gè)性質(zhì)不同區(qū)域。初始條件下，在 B 點(diǎn)的電位Vb 是相對(duì)穩(wěn)定的，煙霧進(jìn)入 AB 之間的檢測(cè)室時(shí)，電離狀態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致 AB之間的電阻阻值變化，而 BC 間組成的參照室因不感覺(jué)煙的存在，基本保持阻值初始狀態(tài)不變，根據(jù)歐姆定律，在 B 點(diǎn)上分壓值發(fā)生相應(yīng)的變化，這一變化經(jīng)過(guò)電路放大，做為火警信號(hào)輸出，從而實(shí)現(xiàn)煙信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)變。其中，1為傳感器，將現(xiàn)場(chǎng)煙霧濃度這一非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為 電信號(hào)； 2為信號(hào)調(diào)理電路，將傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行調(diào)理（放大、濾波等），使之滿足比較轉(zhuǎn)換電路的要求； 3 為比較轉(zhuǎn)換電路，完成將煙霧傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。為防止誤報(bào)警， 當(dāng)檢測(cè)到某房間有火情時(shí)，該系統(tǒng)應(yīng)該延時(shí) 3 秒鐘后再檢測(cè)一次，若確有火情方可報(bào)警，并用數(shù)字指示出 發(fā)生火災(zāi) 地點(diǎn)。電源設(shè)計(jì)見(jiàn)隨后章節(jié)。 傳感器 傳感器 信號(hào)調(diào)理電路 傳感器 火 災(zāi) 監(jiān) 控 模 塊 聯(lián)動(dòng)消防 顯示記錄 聲光報(bào)警 信號(hào)調(diào)理電路 信號(hào)調(diào)理電路 采樣保持比較 采樣保持比較 采樣保持比較 8 第三，接口芯片。傳感器的作業(yè)環(huán)境是非常關(guān)鍵的一環(huán)，這決定了在具體環(huán)境中傳感器的選型問(wèn)題。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，首先起火房間會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警；同時(shí)， 起火樓層總服務(wù)臺(tái)處也會(huì)發(fā)生聲音報(bào)警并會(huì)在 LED 顯示屏上顯示相應(yīng)的著火房間?？傮w來(lái)說(shuō)，本課題對(duì)設(shè)計(jì)者的綜合知識(shí)運(yùn)用是一次艱巨的考量，尤其是硬件方面的知識(shí) —— 傳感器的選取，模塊電路的細(xì)化等方面具備了一定的難度。作為一門多專業(yè)、多學(xué)科的綜合性火災(zāi)探測(cè)與報(bào)警技術(shù)，近幾年得到了迅速發(fā)展，已成為人類與火災(zāi)作斗爭(zhēng)的重要手段。它對(duì)火災(zāi)產(chǎn)生的多種參數(shù)進(jìn)行多種信息的分析，排除干擾，確定火災(zāi)，從而提高了判斷火災(zāi)的準(zhǔn)確性。 (3)抗干擾智能：由于系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境比較復(fù)雜，有時(shí)線路上和環(huán)境空間存在著嚴(yán)重的干擾信號(hào)，這 些在傳統(tǒng)的報(bào)警系統(tǒng)中難以濾除，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 (2)火 災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)缺乏故障的自診斷、自排除能力。 2 現(xiàn)有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)比較 隨著傳感技術(shù)及火災(zāi)特征性研究的發(fā)展 ，復(fù)合探測(cè)技術(shù) 逐漸成熟 ，將來(lái)勢(shì)必能從根本上解決由于特征分析無(wú)法辨識(shí)火災(zāi)與非火災(zāi)參數(shù)而引起的各種 問(wèn)題。 火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程 ，而且與環(huán)境的相關(guān)性很強(qiáng)。 這種信號(hào)處理方式將 單片機(jī) 用于火災(zāi)模式判別，可以根據(jù)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，火災(zāi)參數(shù)的發(fā)展變化規(guī)律來(lái)識(shí)別真假火災(zāi)， 不同于 傳統(tǒng)單一的定值判別方式，有利于提高火災(zāi)判別的準(zhǔn)確性。本設(shè)計(jì)的檢測(cè)裝置由離子感煙傳感器 UD02 和與之配套的專用集成電路DQ295 等組成 ，通過(guò) 對(duì) 現(xiàn)場(chǎng)的火災(zāi)參數(shù)采集，模 /數(shù)轉(zhuǎn)換，地址編碼，然后傳送給單片機(jī) ，由 單片機(jī)進(jìn)行 相應(yīng)的運(yùn)算處理，判斷現(xiàn)場(chǎng)是否發(fā)生火災(zāi)。 為此，在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，人類不得不對(duì)火災(zāi)發(fā)生過(guò)程進(jìn)行專項(xiàng)研究，截至目前，已經(jīng)形成了較為成熟的概念?！堆虺峭韴?bào)》稱火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)為“全天候的功勛衛(wèi)士” 。這種信號(hào)處理方式的火災(zāi)報(bào)警設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中有幾個(gè)不足之處： (1)探測(cè)器的靈敏度固定，不易改變，這樣在不同場(chǎng)合、不同環(huán)境中使用就不能選擇最佳的火災(zāi)探測(cè)靈敏度，選擇高了容易誤報(bào)警，選擇低了一旦發(fā)生火災(zāi)，報(bào)警不及時(shí)會(huì)損失嚴(yán)重。采用智能技術(shù)后，系統(tǒng)的正常維護(hù)工作由計(jì)算機(jī)自身的軟件完成，周期地運(yùn)行自診斷程序，可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的任何微小的故障，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性能。于是，人們開(kāi)始探索新型探測(cè)原理的傳感器件（如氣體氣味傳感器等）和復(fù)合探測(cè)器，取得顯著成效的是對(duì)火災(zāi)過(guò)程的多參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的復(fù)合傳感器。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，火災(zāi)探測(cè)與報(bào)警技術(shù)也在不斷提高。本課題難度適中，適宜于作為本科應(yīng)屆畢業(yè)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)選題。 （ 2） 要求選用的單片機(jī)能對(duì)信號(hào)做出準(zhǔn)確的分析處理，并傳到聲光報(bào)警裝置。 圖 21 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)各模塊的設(shè)計(jì) 第一， 傳感器的設(shè)計(jì)。該單片機(jī)的具體情況 將在隨后的章節(jié)中進(jìn)行闡述。當(dāng)單片機(jī)探測(cè)到著火房間后，會(huì)自 動(dòng)切斷賓館用電電路，同時(shí)在不影響正常工作的前提下，轉(zhuǎn)換為備用電源供電。 由于該系統(tǒng)主要用于多點(diǎn)集中檢測(cè)報(bào)警，故能對(duì)受監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行巡回檢測(cè)。圖中 1， 2， 3組成數(shù)據(jù)采集模塊， 4， 5組成聲光報(bào)警模塊， 5， 6 組成聯(lián)動(dòng)消防裝置。 離子感煙傳感器的工作原理如圖 32 所示 ： 圖 32 離子感煙探測(cè)器工作原理圖 在正常工作狀態(tài)下，放射源發(fā)出的射線電離了電離室的空氣，便有電流從 A經(jīng) B 流向 C，這時(shí)電離室是一個(gè)典型 的電阻元件。 所謂單極性電離室，是指電離室局部被 α 射線所照射，使 一部分形成電離區(qū)，而未被 a 射線所照射的部分則為非電離區(qū)。而內(nèi)電離室是封閉的，無(wú)煙塵 離子進(jìn)入，離子電流是恒定的。 5℃近海平面清潔空氣條件下，收集電極（即 C 電極）的平衡電位為～ ；有煙霧時(shí)，收集電極的電位變化可達(dá) ～ 。 A2 是檢測(cè)信號(hào)閥值比較器，無(wú)煙霧信號(hào)時(shí)，傳感器的輸出平衡電壓為 左右，大于內(nèi)部設(shè)置的閥值電壓（約為 ），比較器 A2 輸出低電平；當(dāng)有煙霧信號(hào)時(shí)，傳感器輸出電壓下降 1V 左右，則其電壓小于內(nèi)部設(shè)置的閥值電 壓，A2 翻轉(zhuǎn)為輸出高電平，并發(fā)出調(diào)制報(bào)警聲。 (2)元器件選擇與制作 19 R1～ R6均用 RTX— 1/8W 型炭膜電阻器； C1～ C3可用 CT1 型磁介電容器； LED 為普通紅色二極管； B 為三端壓電陶瓷揚(yáng)聲器； 為保證電路可靠正常工作，電源最好采用 9V 穩(wěn)壓電源供給； S 為小型按鈕開(kāi)關(guān)。在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路就產(chǎn)生自激振蕩。這兩種方式是由專用寄存器 PCON（電源調(diào)制寄存 器）中的 和 IDL（ ）位來(lái)控制。 8051單片機(jī)的中 斷系統(tǒng)包括 5個(gè)中斷源、中 斷 請(qǐng)求標(biāo)志位（分別在特殊功能寄存器 TCON和SCON中）、中斷允許控制寄存器 IE、中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP及內(nèi)部硬件查詢電路等部分。內(nèi)部中斷源有 T0、 T1溢出中斷。對(duì)于每個(gè)中斷源均可通過(guò)中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器中相應(yīng)位控制，當(dāng)某中斷源的優(yōu)先控制位置“ 1”時(shí)，該中斷源設(shè)置為高級(jí)，否則為低級(jí)。其作用是用來(lái)對(duì)各中斷源進(jìn)行開(kāi)放或屏蔽的控制。由于不同的計(jì)算機(jī)有不同的中斷系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，其中斷相應(yīng)的方式也有所不同。 如圖 312 所示。七段發(fā)光二極管，加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)八段。 8243 芯片的 P2 口 (～ )為控制及信號(hào)端口，其有兩個(gè)作用，一是傳送設(shè)置芯片各端口工作方式的命令及端口地址，二是傳送經(jīng)芯片輸入 /輸出的數(shù)據(jù)。由于很多實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)工作環(huán)境比較復(fù)雜，所以電源設(shè)計(jì)就有很高的要求，既要穩(wěn)定，又要有很高的抗干擾能力。 PROG P20P23 地址和操作碼 數(shù)據(jù) 28 (2)檢測(cè)電池部分電壓情況并及時(shí)報(bào)告故障。 用單片機(jī) AT89S51 控制 24V 直流電磁換向閥運(yùn)動(dòng)，信號(hào)通過(guò)單片機(jī)端口送出，經(jīng)三極管的開(kāi)關(guān) 放大 作用，接直流固態(tài)繼電器，然后接負(fù)載，因?yàn)殡姶砰y是感性負(fù)載，其兩端并聯(lián)一個(gè)二 極管。程序流程如圖 43 所示。 (2)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)：編程語(yǔ)言主要應(yīng)用了匯編語(yǔ)言。本人所學(xué)的專業(yè)是雖然是自動(dòng)化，但在本科階段對(duì)傳感器的接觸很是 有限 ，理論知識(shí)尚很欠缺，工程實(shí)踐自不必說(shuō)。 (1)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方面：關(guān)于信號(hào)采集這個(gè)環(huán)節(jié)，本設(shè)計(jì)采用的是單一的離子感煙傳感器。 楊海柱 老師 學(xué)識(shí)淵博，實(shí)際工程應(yīng)用知識(shí)豐富，教學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn) ， 工作方法科學(xué)，周身洋溢著無(wú)限的親和力和積極的生活張力，不論是從學(xué)術(shù)角度講還是從生活角度講，在過(guò)去的兩個(gè)月里，都 使我受益匪淺。 39 參考文獻(xiàn) ： [1] 王福瑞 .單 片微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全 .北京： 北京航空航天大學(xué)出版社，1997 [2] 孫傳友 .測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì) .北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,2020 [3] 孫傳友 .測(cè)控電路及裝置 .北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,2020 [4] 余發(fā)山 .單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) .中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社 ,2020 [5] 李廣弟 .單片機(jī)基礎(chǔ) .北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,2020 [6] 鄭學(xué)堅(jiān) .微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用 .北京 :清華大學(xué)出版社 ,2020 [7] 劉文濤 .單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)例 .北京 :清華大學(xué)出版社 ,2020 [8] 張 靖 .檢測(cè)技術(shù)與系統(tǒng)設(shè)計(jì) .中國(guó)電力出版社 ,2020 [9] 張毅剛 .單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) .哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 ,2020 [10] 陳有卿 .報(bào)警集成電路和報(bào)警器制作實(shí)例 .北京 :人民郵電出版社 2020 [11] 而師瑪乃在此，謹(jǐn)向 所有關(guān)心和幫助我們完成 畢業(yè)設(shè)計(jì)的電氣工程 與自動(dòng)化 學(xué)院 的 領(lǐng)導(dǎo)和老師 們 致以深深的謝意。 (2)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)方面：如果僅僅完成本設(shè)計(jì)所要求的功能 ，則系統(tǒng)電路圖是無(wú)需