【正文】 陽帶電離子，通過電極將信號傳出。在測量和比較元件中，紅外射線被煙霧有選擇的吸收了。 感器的選定 煙霧檢測器主要應(yīng)用在石油化工、冶金、油庫 、液化氣站、噴漆作業(yè)的易發(fā)生可燃煙霧泄漏的場所，根據(jù)報警器檢測煙霧種類的要求，一般選用接觸燃燒式煙霧傳感器和半導(dǎo)體煙霧傳感器。半導(dǎo)體煙霧傳感器的性能主要看其靈敏 度、選擇性（抗干擾性）和穩(wěn)定性（使用壽命）。 首先，傳感器送來的煙霧濃度對應(yīng)的微小的電壓信號經(jīng)過放大，轉(zhuǎn)化成大的電壓信號送入 AT89C51 單片機；后，在 AT89C51 單片機內(nèi) A/D 轉(zhuǎn)換、濃度比較，對數(shù)據(jù)進 行線性化處理，將數(shù)字化電壓信號轉(zhuǎn)化成為對應(yīng)的十進制濃度值；最后，將實際可燃性氣體濃度送入液晶，并判斷濃度值是否超出報警限，另外由于煙霧傳感器需要在加熱狀態(tài)下工作，溫度越高，反映越快，響應(yīng)時間和恢復(fù)時間就越快。 （ 3）與上位機通訊功能 可以實現(xiàn)與計算機串口通訊，對報警器采取統(tǒng)一控制， 以及便于采集和處理數(shù)據(jù)，也可以在計算機上更改報警限值等。 0 6 177。 177。 60 177。 溫度探測器定溫式探測器。線型差溫式探測器是根據(jù)廣 泛的熱效應(yīng)而動作的，點型差溫式探測器是根據(jù)局部的熱效應(yīng)而動作的，主要感溫器件是空氣膜盒、熱敏半導(dǎo)體電阻元件等。 表 LM94022 的 4 種靈敏度 GS1 靈敏度典型值 mV/℃ 0 0 0 1 1 0 1 1 LM94022 的輸出特性如圖所示，這是測量溫度與輸出電壓在 不同靈敏度時的特性。AT89C51 的引腳圖如圖 所示。綜合以上觀點，本論文選定 AT89C51 作為本系統(tǒng)的核心。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。然而，初始復(fù)位不改變 RAM（包括工作寄存器 R0R7）的狀態(tài) 89C51 的初始態(tài) ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 XTAL2：來自反向振蕩器的 輸出。此外， AT89S51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 3）轉(zhuǎn)換時間為 100μ s 時鐘為 640kHz 時 ， 130μ s（時鐘為 500kHz 時） 4）單個 +5V 電源供電 5）模擬輸入電壓范圍 0～ +5V，不需零點和滿刻度校準。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換）。 GND：地。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認 A/D 轉(zhuǎn)換的完成，因為只有確認完成后，才能進行傳送。 不管使用上述哪種方式，只 要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。電壓放大倍數(shù)為： ， （ 31） 圖 煙霧信號調(diào)理電路 濾波電路能使有用頻率信號通過，同時抑制無用頻率成分，濾除或衰減無用頻率信號到足夠小。 晶振電路與復(fù)位電路 路 晶振電路為單片機 AT89C51 工作提供時鐘信號，芯片中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。AT89C51 的復(fù)位信號是從 REST 引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。 圖 晶振電路與復(fù)位電路 聲光報警電路 聲光報警電路在 AT89C51 的控制下，可以根據(jù)不同的情況（火災(zāi)、異常、故障 ，發(fā)出不同的聲光信號報警。當 ALE 線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將 A， B， C 三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。 D 觸發(fā)器的特性方程為 （ 35） 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)。 LE 端接至單片機的地址鎖存允許 ALE 端。 5 火災(zāi)報警系統(tǒng)程序設(shè)計 軟件開發(fā)環(huán)境 本系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的 匯編語言而采用 C 語言進行程序設(shè)計。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。系統(tǒng)程序流程圖如圖 所示。單片機每次驅(qū)動 A/D 轉(zhuǎn)換后等待外部中斷 1，當 ADC0809 的 EOC 端變?yōu)?1 時，即中斷到來，說明 A/D 轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，通過中斷服務(wù)程序讀取轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。綜合兩次溫度煙霧信號的采集，根據(jù)溫度和煙霧的寄存器變量 a 和 b 的狀態(tài)，判斷現(xiàn)場情況： 2 個寄存器變量均為 0，表示情況正常； 2 個中僅有 1 個為 1，表示情況異常； 2 個均為 1，表示有火災(zāi)發(fā)生。既使得程序結(jié)構(gòu)清晰，又便于以后進一步擴展其功能，也便于系統(tǒng)的維護。 （ 3）用戶不能根據(jù)自己的需要設(shè)定火災(zāi)報警閾值。系統(tǒng)在采集溫度煙霧信號時，采用多次采集，多次判斷的方法，降低了誤報率。 火災(zāi)報警系統(tǒng)中使用的是溫度傳感器 LM94022 和離子煙霧傳感器 NIS09C，煙霧傳感器輸出電壓 v 與煙霧濃度 p 關(guān)系為： v +，溫度傳感器使用的靈敏度是 ℃。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。既使得程序結(jié)構(gòu)清晰，又便于以后進一步擴展其功能。在開發(fā)大型軟件時更能 體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 ADC0809 的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號 EOC 接到 AT89C51 的 INT1 引腳，當 A/D 轉(zhuǎn)換完成后， EOC 變?yōu)楦唠娖?，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器 ,并產(chǎn)生產(chǎn)生中斷。當 OE 為高電平時， O0~O7 呈高阻態(tài)，既不驅(qū)動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。因內(nèi)部沒有時鐘電路 圖 AT89C51 與 ADC0809 接口電路 當 AT89C51 的 ALE 端口不訪問外部存儲器時， AT89C51 的 ALE 端以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號，故晶振設(shè)定 12MKz，再經(jīng)過二分頻電路，單片機即可向 ADC0809 輸出 500KHz 的時鐘信號。當 ～ 輸出低電平時，對應(yīng)的信號燈便會發(fā)光報警。復(fù)位電路中 SWPB 為手動復(fù)位開關(guān)，電容 Ch1 可避免高頻諧波對電路的干擾。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。 LPF 電路電壓放大倍數(shù)為： （ 32） 用取代 s，且令，得出電壓放大倍數(shù)為： （ 33） 由于為信號頻率二次冪的函數(shù)式，故為二階 LPF。由于運放 LM324 的輸入級是差動放大電路，要求兩端輸入回路參數(shù)對稱，即，故。因此可以用查詢方式，測試 EOC 的狀態(tài)，即可確認轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進行數(shù)據(jù)傳送。當 OE 輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 REF（ +）、 REF（ ）：基準電壓。 21～ 28： 8 位數(shù)字量輸出端。是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的 8 位通用 A/D 芯片．主要特性 1） 8 路輸入通道， 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率為 8 位。芯片擦除：整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V 編程電源（ VPP）。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。初始化后，程序計數(shù)器 PC 指向 0000H， P0P3 輸出口全部為高電平，堆棧指鐘寫入 07H，其它專用寄存器被清“ 0”。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器， 它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 STC 系列雖然功耗低，精簡指令集，抗干擾性好，可靠性高，但是存在溢出隱患問題，而且更適用于工業(yè)用途； AT89C51 單片機應(yīng)用普遍，工具多，易上手，片源廣，價格低，且適合民用、商用。 AT89C51， AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲（ FPEROM）的低電壓，高性能 C 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。差溫式探測器是在規(guī)定時間內(nèi)，火災(zāi)引起的溫度上升速率超過某個規(guī)定值時啟動報警的火災(zāi)探測器。它是將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電信號以達到報警目的。 30 177。 12 177。 NIS09C 離子煙霧探測器探測到的是煙霧濃度模 擬量，通過其靈敏度特性（如表所示）可以看出，煙霧濃度 p 和輸出電壓 v 之間是近似線性的關(guān)系，其特性曲線方程： v +。其目標是在傳統(tǒng)的煙霧檢測的基礎(chǔ)上，盡量提高準確性，降低成本，縮小體積。而在眾多半導(dǎo)體氣體傳感器中，本設(shè)計選用MQ2 型煙霧傳感器，這種型號的傳感器不但具備一般半導(dǎo)體煙霧傳感器靈敏度 高、響應(yīng)快、抗干擾能力強、壽命長等優(yōu)點。一般連續(xù)使用兩個月后應(yīng)對傳感器進行量程校準，這種經(jīng)常性對傳感器的維護，無形中加大了工作人員的工作量，同時增加了報警器的維護成本。例如氧化物半導(dǎo)體煙霧傳感器主要檢測各種還原性煙霧，如 CO、 H C2H5OH、 CH3OH 等。溫度的變化情況使目標煙霧熱傳導(dǎo)率的函數(shù)，而對于一種給定的煙霧或汽化物，熱傳導(dǎo)率使它固有的物理特性。高分子煙霧傳感器具有對特定煙霧分子靈敏度高，選擇性好，且結(jié)構(gòu)簡單，能在常溫下使用，可以彌補其他煙霧傳感器的不足。 （ 2）固體電解質(zhì)煙霧傳感器 固體電解質(zhì)煙霧傳感器使用固體電解質(zhì)氣敏材料作為氣敏元件，其原理是利用氣敏材料在通過煙霧時產(chǎn)生電阻，測量其形成電動勢從而測量氣體濃度。 （ 2）利用物理性質(zhì)的煙霧傳感器：如熱導(dǎo)煙霧傳感器、光干涉?zhèn)鞲衅?、紅外傳感器等。儀器的最基本組成部分應(yīng)包括：煙霧信號采集電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，單片機控制電路。 5 紅、紫外火焰探測器 火災(zāi)中能夠輻射出紅外線的不僅僅是火焰，一些高溫物體的表面都能發(fā)出與火焰紅外線頻帶相吻合的紅外線，因此這些并非火災(zāi)的紅外源就容易使單波段紅外火焰探測器產(chǎn)生誤報警 [20]。 感煙探測器適用于火災(zāi)前期及早期，產(chǎn)生大量的煙和少量的熱，但它不能區(qū)分火災(zāi)信號與非火災(zāi)信號，如廚房煙、水蒸氣等，所以誤報率較高。 系統(tǒng)主要器件的選擇 火災(zāi)探測器的選擇 1）探測器簡介 火災(zāi)探測器是火災(zāi)報警系統(tǒng)的重要組成部分，直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的正常運行。當環(huán)境出現(xiàn)異常 如煙霧濃度過大或是溫度較高 時，能發(fā)出異常報警信號 ，引起人們注意，盡可能避免火災(zāi)的發(fā)生。 圖 起火過程曲線 系統(tǒng)總體方案設(shè)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。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 。 本文內(nèi)容的結(jié)構(gòu)安排 基于社會和經(jīng)濟方面的需求，本課題旨在開發(fā)一個能夠?qū)ΡO(jiān)測點實時監(jiān)控、報警的智能火災(zāi)報警系統(tǒng)。 近年來，采用無線通信方式的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)在國外悄然興起。火災(zāi)自動報警系統(tǒng)能對火災(zāi)進行實時監(jiān)測和準確報警，有著防止和減少火災(zāi)危害、保護人身安全和財產(chǎn)安全的重要意義，有著很大的經(jīng)濟效益和社會效益。隨著經(jīng)濟和城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市高層、地下以及大型綜合性建筑日益增多，火災(zāi)隱患也大大增加，火災(zāi)發(fā)生的數(shù)量及其造成 的損失呈逐年上升趨勢。 AT89C51 單片機作為控制中心，接受、處理火災(zāi)探測器輸出的煙霧濃度信號、溫度信號，并進行聲光報警。該系統(tǒng)具有很好的可靠性和實時性，具有廣泛的市場前景。畢業(yè)設(shè)計（論文）火災(zāi)報警器系統(tǒng)的單片機設(shè)計 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 題目 基于單片機的火災(zāi)報警器系統(tǒng)設(shè)計 院（系部） 專業(yè)名稱 年級班級 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 年 月 日 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 一、題目 二、主要任務(wù)與要求 三、起止日期 年 月 日至 年 月 日 指導(dǎo)教師 簽字（蓋章） 系 主 任 簽字（蓋章） 年 月 日 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 題目