【正文】 通過傳感器和 ADC0808 的共同轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，連接到單片機上，與設定閾值進行比較，從而判斷是否發(fā)生火災。 火災自動報警系統(tǒng)能迅速監(jiān)測火情，可發(fā)現(xiàn)人們不易發(fā)覺的火災早期特征，可將火災帶來的生命財產(chǎn)損失降到最低限度。在產(chǎn)生氣溶膠的同時，產(chǎn)生分子較大 (直徑 一 10μm)的液體或固體微粒，稱為煙霧。 系統(tǒng)總體方案設計 系統(tǒng)硬件總體構(gòu)架 報警 系統(tǒng)主要由 數(shù) 據(jù)采集模塊、單片機 控制模塊 、 聲 光報警模塊組成。一旦真出現(xiàn)火災 (煙霧和溫度同時出現(xiàn)異常 )時，能立即發(fā)出聲光火災警報。 (2)感煙探測器 感煙探測器可以分為離子感煙探測器和光電感煙探測器。 2）煙霧探測器 感煙探測器采用的是日本 NEMOTO 公司生產(chǎn) NIS09C 離子型感煙探測器，內(nèi)部有微量的放射性物質(zhì)媚 (Am)241，探測器被金屬電極覆蓋，放射能不會泄露。 1 177。 15 177。 50 177。 表 LM94022 的 4 種靈敏度 GS0 GS1 靈敏度典型值 (mV/℃ ) 0 0 0 1 1 0 1 1 由于輸出電壓隨溫度升高而下降，其靈敏度為負值。 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2 個外中斷口， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口。 （ 6） 轉(zhuǎn)換速度取 于 決 芯片的時鐘頻率。 電路設計中要求高輸入低輸出，故放大電路、濾波電路的前置電阻 R R8 的阻值設為 10K。二階低通濾波電路中 89 1R R R K? ? ? ，89 0 .1C C C F?? ? ? 。當 ～ ，對應的信號燈便會發(fā)光報警。 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)。單片機的 P0 口接受 ADC0808 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。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。既使得程序結(jié)構(gòu)清晰，又便于以后進一步擴展其功能。具體流程是 ：系統(tǒng)和程序初始化后，驅(qū)動 ADC0808 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 中斷服務程序完成 ；系統(tǒng)延時 10ms，驅(qū)動 ADC0808 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。設火災傳感器信號為 ??xt ，與閾值相比較信號為 ??yt ，變換函數(shù)為 T[ ]，則固定門限檢測可表示為： ? ? ? ?y t T x t? ???? ， ? ? ? ?? ?10 y t SD y t y t S?????? ??? ??? （ 41） 其中， ? ? 1D y t ?????表示判定為火災， ? ? 0D y t ?????表示判定為非火災， S 為報警閾值 [31]。系統(tǒng)使用了 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換芯片ADC0808，以通用芯片 AT89C51 作為系統(tǒng)的控制器。 uint Tem=。 sbit P23=P2^3。 P23=1,P24=1,P25=0。 //第二次采集溫度煙霧信號 panduan()。R=0。 if (EOC==0) {E=0。j0。 if(Smok1Smok) b1=1。 if(a==1amp。b==0) {P24=0。P25=1。 } 第 22 頁 共 25 頁 附錄 2 系統(tǒng) 仿真 原理圖 報警子系統(tǒng)如下圖所示： 第 23 頁 共 25 頁 附錄 3 系統(tǒng)的三種 報警狀態(tài)如下 3 圖所示 ： 第 24 頁 共 25 頁 參考文獻 [1] 張洪潤，劉秀英 .單片機應用設計 200 例 .北京航空航天大學出版社， 2020. [2] 馬忠梅，籍順心 .單片機 C語言應用程序設計 .北京航空航天大學出版社， 2020 [3] 雍靜 ,李北海，楊岳 .建筑智能化技術〔 M〕 .北京 :科學出版社， 2020. [4] 王忠民 , 郝靜 , 張瑜 .基于單片機的語音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)火災報警器設計 .西安郵電學院 . [5] 張向亮 . 智能建筑火災自動報警系統(tǒng)的設計與研究：（碩士學位論文） .武漢理工大學， 2020. [6] Vaughn Bradshaw. The Building Environment: Active and Passive Control systems[M].John Wiley amp。} else P21=1。b==1) {P24=0。 //溫度煙霧標志位都是 1，發(fā)生火災 if(a==1amp。b1==b2) //兩次采集數(shù)據(jù)的標志位相同 {a=a1。 if(Tem2Tem) a2=1。i0。W=1。W=0。 delay_10ms(50)。 sbit R=P3^7。 void baojing()。如果只有一種信號參數(shù)出現(xiàn)異常 (如煙霧濃度過大或是溫度較高 )，能發(fā)出異常報警信號；如果煙霧和溫度同時出現(xiàn)異常，則說明有火災，發(fā)出火災警報。 當系統(tǒng)狀態(tài)為 00 時，表示正常， AT89C51 的 P25 口變成低電平，綠燈 D1 亮； 當系統(tǒng)狀態(tài)為 01 或 10 時，表示異常， P24 口變?yōu)榈碗娖剑?P21 口變?yōu)楦唠娖剑S燈 D3 亮，蜂鳴器報警； 當系統(tǒng)狀態(tài)為 11 時，表示發(fā)生火災， P23 口變?yōu)榈碗娖剑?P21 口變?yōu)楦唠娖剑t燈D4 亮，蜂鳴器報警； 第 18 頁 共 25 頁 6 總結(jié) 本文設計了一種基于單片機 AT89C51 的火災自動報警系統(tǒng)，系統(tǒng)安全可靠，誤報率低，操作方便，成本較低。系統(tǒng)溫度煙霧信號采集程序流程圖如圖 所示 。為了降低誤報率，系統(tǒng)設計時 對溫度煙霧采用了兩次采集、兩次判斷的方法。 第 15 頁 共 25 頁 5 火災報警系統(tǒng)程序設計 火災報警系統(tǒng)程序設計 火災報警系統(tǒng)控制器上采用 AT89C51 作為主控芯片 ， 其主要功能包括 ： 控制 IO 端口、邏輯判斷處 理、驅(qū)動外部電路和 A/D 采樣等，該部分 是火災報警系統(tǒng)智能化的集中體現(xiàn)。 LE端接至單片機的地址鎖存允許 ALE 端。故 D 觸發(fā)器能實現(xiàn)對 ALE 端 口的信號二分頻。當EOC 為高電平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明 正在進行 A/D 轉(zhuǎn)換。 圖 蜂鳴器報警 光報警 電路路如圖 ，其中 單片機的 P2 口進行控制， P2口的 ～ 分別控制 3 個發(fā)光二極管，予以光報警，如圖所示。由于 在 火災 發(fā)生早期，溫度煙霧 信號是一種緩變信號， 故系統(tǒng)使用二階有源低通濾波器電路（ Low Pass Filter， LPF） 。 由于溫度、煙霧信號調(diào)理電路運放LM324 接直流電源，電路中有直流，所以在電路中設計了起隔直通交的電容 C CC7。 （ 4） 具有鎖存控制的 8路模擬選通開關。 第 8 頁 共 25 頁 單片機及 A/D轉(zhuǎn)換芯片的選擇 本設計的控制芯片使用的是 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C51， AT89C51 是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲 器 （ FPEROM） 和 128 字節(jié)的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） 的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。用戶可根據(jù)測溫的范圍及接口電路的工作電壓的條件來合理。 25 177。 3 177。 表 NIS09C 煙霧探測器的主要特征參數(shù)表 靈敏度特性 (UL217 標準 ) 電源電壓特性 (25℃ 60%RH) 煙霧濃度 輸出電壓 (V) 誤差 (V) 電源電壓 輸出電壓 (V) 0 177。溫度探測器可以很好地補充煙霧探測器造成的漏報，但由于只有在燃燒的后兩個階段才會 發(fā)生明顯的變化，報警的響應時間慢。 第 5 頁 共 25 頁 系統(tǒng)主要器件的選擇 火災探測器的選擇 1）探測器簡介 (l)感溫探