【正文】 了兩次采集、兩次判斷的方法。 本系統(tǒng)主要包括主程序、溫度 煙霧數(shù)據(jù)采集子程序、四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 火災(zāi)判斷與報(bào)警子程序等。 C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)中， μVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 C51for Dos 的集成開(kāi)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(kāi)發(fā)流程。如 上 圖 311 所示。 何凡：基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 圖 38 A/D 轉(zhuǎn)換電路 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 報(bào)警電路 語(yǔ)音報(bào)警電路 圖 39 語(yǔ)音報(bào)警電路 AD 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)傳輸給 P0 口 ，讀取 P0 口的內(nèi)容跟設(shè)定的值 進(jìn) 行判 定，如果大于設(shè)定值， 輸出低電平，控制語(yǔ)音芯片 ISD1420 的發(fā)出火災(zāi)語(yǔ)音報(bào)警 . 如果小于于設(shè)定值， 輸出高電平，說(shuō)明正常，沒(méi)有火災(zāi)發(fā)生。 ADC0809 的通道選擇地址由 80C51 的 ～ 經(jīng)地址鎖存器 74LS373 輸出提供。如果不接 R4R3，則此電路就成了“電壓更隨器”，它可以減少電路模塊間由于阻抗引起額干擾。常見(jiàn)的運(yùn)算放大器中，LM324 價(jià)格低廉、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)比較突出，所以本設(shè)計(jì)中的前置放大電路采用LM324 作為 電路的運(yùn)算放大器。 手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端 REST 上加入高電平 ， 采用的辦法是在 REST端和正電源 VCC 之間接一個(gè)按鈕。由于外接電容的容量大小會(huì)輕微影響振蕩率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，電容量的大小范圍為30PF~10PF；如果使用陶瓷諧振，則電容容量大小范圍 40PF~10PF。 數(shù)碼顯示電路 ICM7218 是 INTERSIL 公司生產(chǎn)的一種性能價(jià)格比較高的通用 8 位 LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路 ， 28 腳雙列封裝 ， 是一種多功能 LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片 ， 可與多種單片機(jī)接口使用。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，如果從該引腳輸入高電平，則打開(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，輸出鎖存器的數(shù)據(jù)從 D0~D7送出。 GND ：地 。不同類(lèi)型的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度相差甚遠(yuǎn)； （ 3） 轉(zhuǎn)換誤差轉(zhuǎn)換誤差表示 A/D 轉(zhuǎn)換器實(shí)際輸出的數(shù)字量和理論上的輸出數(shù)字量之間的差別，常用最低有效位的倍數(shù)表示； （ 4） 線性度線性度指實(shí)際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移。 P3 口（ 10 腳～ 17 腳）： ～ 統(tǒng)稱(chēng)為 P3 口。它分時(shí)提供 8 位雙向數(shù)據(jù)總線。 EA/Vpp（ 31 腳）： EA 為訪問(wèn)外部程序儲(chǔ)器控制信號(hào)，低電平有效。對(duì)于 CHMOS 芯片，該引腳懸空不接。發(fā)送結(jié)束，中斷由軟件清零。單端使用時(shí)必須在輸出端和喇叭間接耦合電容 ， 而雙端輸出既不用電容又能將功率提高 4 倍。 錄音指示（ /RECLED）：處于錄音狀態(tài)時(shí)，此端為低，可驅(qū)動(dòng) LED。選擇適當(dāng)?shù)碾娮枳柚?，使得?dāng)氣體濃度達(dá)到一定程度（如 CO 濃度達(dá)到 %）時(shí)， VA 端獲得適當(dāng)?shù)碾妷海ㄔO(shè)為 5V）。 （ 2） 可測(cè)量范圍 55℃ 到 +150℃ 。 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第 3 章 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)芯片介紹 AD590 溫度傳感器 AD590 測(cè)量熱力溫度、攝氏溫度、兩點(diǎn)溫度差、多點(diǎn)平均溫度的具體電路，廣泛應(yīng)用于不同的溫度控制場(chǎng)合。一旦真出現(xiàn)火災(zāi) （ 煙霧和溫度同時(shí)出現(xiàn)異常 ） 時(shí)，能立即發(fā)出語(yǔ)音、光火災(zāi)警報(bào) [9] 。 單片機(jī)是此報(bào)警系統(tǒng)的核心，其原理是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的傳感器（煙感和溫感）將非電信 號(hào)變成電信號(hào)，再通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行調(diào)理（放大、濾波等），使之滿足 A/D 轉(zhuǎn)換器的要求，最后 A/D 轉(zhuǎn)換器在將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào) ，在由單片機(jī)判斷現(xiàn)場(chǎng)是否發(fā)生火災(zāi)。所以，針對(duì)這兩種氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)將會(huì)在很大程度上反映出環(huán)境中有燃燒現(xiàn)象發(fā)生，而且早期報(bào)警的效果比感煙探測(cè)器好。 可燃?xì)怏w通常是指城市煤氣、石油液化氣、汽油蒸汽、酒精蒸汽、天然氣以及煤礦瓦斯等易燃易爆、有毒有害的氣體。另外，在產(chǎn)生火光之前就 有大量煙霧產(chǎn)生的場(chǎng)合，不宜單獨(dú)采用紫外火四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 焰探測(cè)器，必須與其它感煙探測(cè)器聯(lián)合使用。差定溫復(fù)合火災(zāi)探測(cè)器是兼有差溫、定溫兩種功能的感溫火災(zāi)探測(cè)器。 圖 21 火災(zāi)煙霧和溫度變化曲線圖 煙霧信號(hào) 溫度信號(hào) 火災(zāi)產(chǎn)物 不可見(jiàn)煙 可見(jiàn)煙 火焰 高溫 早期 陰火 起火 溫度 熄滅 時(shí)間 何凡：基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 火災(zāi)報(bào)警器的類(lèi)型 （ 1） 感煙火災(zāi)探測(cè) 感煙式火災(zāi)探測(cè)器具有早期報(bào)警的效果，是目前使用最為廣泛的一種探測(cè)器。當(dāng)可燃物是液 體和固體時(shí)，因?yàn)樗鼈冸y與空氣均勻混合，所以它們?nèi)紵幕具^(guò)程是當(dāng)外部提供一定的能量時(shí)，液體或固體先蒸發(fā)成蒸汽或分解出可燃?xì)怏w （ 如 CO、 H2 等 ） ，同時(shí)還形成一些氣溶膠?；馂?zāi)檢測(cè)模塊由溫度檢測(cè)和煙霧檢測(cè)構(gòu)成，其溫度傳感器選用 AD590，氣體傳感器選用 TGS202。其中，歐美地區(qū)發(fā)生的火災(zāi)較多，死亡人數(shù)卻相對(duì)較少，這與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的生活水平以及消防技術(shù)和設(shè)施有關(guān) ； 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(jì)發(fā)展程度不高、消防設(shè)施不完善等因素有關(guān)。 19 世紀(jì) 40 年代美國(guó)誕生的火災(zāi)報(bào)警裝置標(biāo)志著火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)首次進(jìn)入人們的視野 [2]。從燃燒的角度看，火災(zāi)的實(shí)質(zhì)是燃燒，是一種自然現(xiàn)象，但絕大多數(shù)火災(zāi)同人的因素有關(guān)，是社會(huì)現(xiàn)象。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 基于單片機(jī)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 ： 何凡 學(xué) 號(hào) ： 10021010404 專(zhuān) 業(yè) ： 自 動(dòng) 化 班 級(jí) ： 指導(dǎo)教師 ： 范 燾 四川理工學(xué)院自動(dòng)化與電子信息學(xué)院 二 O 一 四 年 六 月 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘 要 本文設(shè)計(jì)了一種以單片機(jī)為基礎(chǔ)，同時(shí)集成了 語(yǔ)音芯片 ISD14 A/D 轉(zhuǎn)換器 、溫度傳感器 AD590 和氣體傳感器 TGS202 等 ， 利用多傳感器信息融合技術(shù) ， 火災(zāi)探測(cè)器通過(guò)對(duì)火 災(zāi) 發(fā)出的物理 、 化學(xué)現(xiàn)象 ——燃燒氣 體、煙霧粒子、溫度的探測(cè)，將探測(cè)到的火情信號(hào)轉(zhuǎn)化成火警電信號(hào)傳遞給火災(zāi)報(bào)警控制器，火災(zāi)報(bào)警器再發(fā)出報(bào)警信號(hào)?；馂?zāi)的發(fā)生過(guò)程是復(fù)雜的，常常表現(xiàn)出普遍性、隨機(jī)性、必然性和相似性。 1890 年 在英國(guó)，感溫式火災(zāi)探測(cè)器研制成功并 應(yīng)用于火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)，標(biāo)志著火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展走上正軌 [3]。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)年平均損失接近 億元。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊選用常用ADC0809。這些氣相形式的可燃物與空氣混合，在較強(qiáng)火源作用下產(chǎn)生預(yù)混燃燒。感煙火災(zāi)探測(cè)器可分為離子型、光電型、電容式和半導(dǎo)體型等幾種。 （ 3） 感光火災(zāi)探測(cè)器 感光火災(zāi)探測(cè)器又稱(chēng)為火焰探測(cè)器，僅適用于有焰燃燒，只能在起火階段進(jìn)行探測(cè)，不適合于火災(zāi)早期探測(cè)。一般紫外火焰探測(cè)器同快速滅火系統(tǒng)和抑爆系統(tǒng)聯(lián)動(dòng) [8]，組成快速自動(dòng)報(bào)警滅火系統(tǒng)和自動(dòng)報(bào)警抑爆系統(tǒng)。這些氣體主要含有烷類(lèi)、烴類(lèi)、烯類(lèi)、醇類(lèi)、氫以及一氧化碳等成分。 （ 6） 燃燒聲音火災(zāi)探測(cè) 聲音火災(zāi)探測(cè)器利用燃燒所特有的次聲波現(xiàn)象制成的聲音傳感器。如果發(fā)生火災(zāi)，就以聲光進(jìn)行報(bào)警。據(jù)類(lèi)似本系統(tǒng)的報(bào)警器現(xiàn)場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)表明 ， 本系統(tǒng)安全可靠 ， 誤報(bào)率低。由于 AD590 精度高、價(jià)格低、不需要輔助電源、線性好，常用于測(cè)溫和熱電偶冷端補(bǔ)償 [10]。 （ 3） 供電電壓范圍 +4V 到 +30V。 圖 32 TGS202 應(yīng)用電路圖 VA V1 V2 R 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 ISD420 語(yǔ)音芯片 圖 33 ISD1420 引腳 電源（ VCCA， VCCD）：芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線，并且分別引到外封裝上，這樣可使噪聲最小。 話筒參考（ MIC REF）：此端是前置放大器的反向輸入。錄音時(shí) ， 它們都呈高阻態(tài) 。 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 80C51 芯片 圖 34 80C51 芯片的引腳圖 下面按引腳功能分為 4 個(gè)部分?jǐn)⑹鰝€(gè)引腳的功能。 （ 3）控制信號(hào)或與其它 電源復(fù)用引腳 控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳有 RST/VPD、 ALE/P、 PSEN 和 EA/VPP 等 4種形式。當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問(wèn)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 4KB（ MS—52 子系列為 8KB）。對(duì)于片內(nèi)含有 EPROM 的單片機(jī)，當(dāng) EPROM 編程時(shí)，從 P0 口輸入指令字節(jié)，而當(dāng)檢驗(yàn)程序時(shí)，則輸 出指令字節(jié)。它為雙功能口，可以作為一般的準(zhǔn)雙向 I/O 接口，也可以將每 1 位用于第 2 功能，而且 P3 口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第 1 功能的輸入輸出或第 2 功能。 目前有很多類(lèi)型的 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，它們?cè)谵D(zhuǎn)換速度、轉(zhuǎn)換精度、分辨率以及使用價(jià)值上都各具特色，綜合全部因素設(shè)計(jì)決定采用美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS 工藝 8 通道， 8 位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809。 REF（ +）：參考電壓正端 。 ADC0809主要性能指標(biāo)： （ 1）分辨率為 8位。 ICM7218 的輸出可直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示器 ， 不需外接驅(qū)動(dòng)電路 ， 工作電壓為 +5V， 其構(gòu)成的顯示電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 使用方便。本文使用的石英晶體，電容的容值設(shè)定為 30PF。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則 VCC 的 +5V 電平就會(huì)直接加到 REST 端，系統(tǒng)復(fù)位。 LM324 是單片機(jī)高增益四運(yùn)算放大器，可在較寬電壓范圍的單電源或雙電源下工作，其電源電流很小且與電源電壓無(wú)關(guān)，四個(gè)運(yùn)放一致性好；其輸入流電阻式文檔補(bǔ)償?shù)模膊恍枰饨宇l率補(bǔ)償，可做到輸出電平與數(shù)字電路的兼容。 （ 3）由于引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋，因此電路的輸入阻抗很高，輸出阻抗很低。當(dāng) =0 時(shí)，與寫(xiě)信號(hào)WR 共同選通 ADC0809。 何凡：基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 狀態(tài)指示燈電路 圖 310 狀態(tài)指示燈 AD 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)傳輸給 P0 口，讀取 P0 口的內(nèi)容跟設(shè)定的值進(jìn)行判定，如果大于設(shè)定值， 、 輸出高電平， 輸出低電平，控制黃色發(fā)光二級(jí)管的發(fā)光，說(shuō)明發(fā)生火災(zāi)。 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 311 數(shù)碼管顯示電路 何凡：基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 第 4 章 火災(zāi)報(bào)警器的軟件設(shè)計(jì) 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境 本次系統(tǒng)采用的是 C 語(yǔ)言。開(kāi)發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件。 主程序是一個(gè)無(wú)限循環(huán)體，其流程是 ：首先在上電之后系統(tǒng)的各 部分包括單片機(jī)輸出輸入端口的設(shè)置、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、外圍驅(qū)動(dòng)電路等完成初始化，接下來(lái)執(zhí)行火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集程序、火災(zāi)判斷、報(bào)警程序。 每次采集 溫度煙霧 數(shù)據(jù)后 ，將數(shù)據(jù)存入單片機(jī)的寄存器，然后在火災(zāi)判斷程序中，將采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，判斷現(xiàn)場(chǎng)是否發(fā)生火災(zāi) 。 while(ms) for(a=0。 系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行報(bào)警判斷后，間隔 20s 后（ 通過(guò)系統(tǒng)的延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)），再一次采集現(xiàn)場(chǎng)的溫度煙霧信號(hào)進(jìn)行判斷，即每一次語(yǔ)音報(bào)警持續(xù) 20s，直到系統(tǒng)做出下一次判斷結(jié)果。 P3 口接的是數(shù)碼管輸入信號(hào)， 接的是數(shù)碼管的位 控制，數(shù)碼管顯示的是溫度的電壓值。系統(tǒng)使用了 8 位 A/C 轉(zhuǎn)換芯片 AC0809，以通用 AT89C51 作為系統(tǒng)的控制器。在這里非常感謝 范 老師的指導(dǎo)和幫助，并致以誠(chéng)摯的謝意！ 同時(shí)，論文的順利完成，離不開(kāi)同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。 sbit ST = P2^0。 sbit A7=P0^6。 while(ms) for(a=0。 P0=0x06。 if(a=0x3a) dianyan0=(dianyan1*)/255*370*。 } } //數(shù)據(jù)采集程序 // shuju_caiji() { ST=1。 a=P1。 ST = 0。 } display() //顯示 // { if(a0x3a) P3=0xc0。 A6=0。A4=1。 else w2=0。 else s1=0。 delayMS(60)。 P3=LED[disbuff[1]]。 A7=1。 while(!EOC