【正文】 22 圖 312 BS212與 89C51連接圖 接口芯片 8243 綜合考慮 ， 本系統(tǒng) 選用了 8243 芯片擴展單片機的并行 I/O 口。 因 P2 口既要傳送控制命令， 又要輸入 /輸出數(shù)據(jù)，因此 8243 芯片用 PROG 腳上的輸出信號控制 P2 口上兩種性質(zhì)不同的信息的傳輸。 另外，電源檢測控制部分電路還要連接到 從電源蓄電池上，一旦發(fā)生斷電現(xiàn)象，電源檢測控制部分電路要及時地切換到從電源 上，并且報告 故障。 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 25 圖 316 電源電路板設(shè)計圖 消防聯(lián)動裝置 消防聯(lián)動裝置的設(shè)計在火災(zāi) 報警系統(tǒng)的總體設(shè)計中占據(jù)了重要的位置。 圖 41 火災(zāi)報警系統(tǒng)的主程序流程 讀數(shù)子程序 讀數(shù)子程序主要用來讀入 8243 輸入口的信息，并檢查是否有報警信號，程序流程如圖 42 所示。 (2)系統(tǒng)軟件設(shè)計： 撰寫 了部分控制程序 。從整體性能 上看，配置更加優(yōu)越。 王老師不僅教會了我怎樣去干一件事，還教會了我如何從事情里提煉出結(jié)晶?；ㄨF森 .火災(zāi)報警器 .原子能出版社 ,2020 [7] 楊堅．火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計淺談．林業(yè)建設(shè)， 2020 [8] 彭偉 .單片機 C 語言程序設(shè)計實訓(xùn) 100 例 ,2020 [9] 程曉舫，王瑞芳．火災(zāi)探測的原理和方法．中國安全科學(xué)學(xué)報 1994 [10] 王毅 .單片機器件應(yīng)用手冊 . 北京 :人民郵電出版社 ,2020 [12] 楊風(fēng)和 .火災(zāi)自動報警消防系統(tǒng) .天津 :天津大學(xué)出版社 ,1999 [13] 孫傳友 .測控系統(tǒng)原理與設(shè)計 .北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,2020 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 36 附錄 。 當(dāng)然 在論文的設(shè)計和撰寫過程中，也同樣得到了很多老師的關(guān)心、支持、幫助和指導(dǎo)。 (1)系統(tǒng)硬件設(shè)計方面：關(guān)于信號采集這個環(huán)節(jié)，本設(shè)計采用的是單一的離子感煙傳感器。本人所學(xué)的專業(yè)是雖然是自動化，但在本科階段對軟件編程 接觸很 是有限 ，理論知識尚很欠缺，工程實踐也少 。 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 28 圖 42 讀數(shù)子程序流程圖 。 其與 89C51 的連接圖如 317 所示。 綜上所述，電源系統(tǒng)設(shè)計主要是設(shè)計電源檢測控制部分電路，其要完成的任務(wù)如下： (1)檢測電源部分電壓情況并及時報告故障。 圖 314 8243芯片操作時序圖 由圖 316 可見，在進行輸入 /輸出時，先通過 P2 口傳送選擇端口及端口操作方式的控制命令，該命令由 PROG 的下跳沿鎖存至8243 內(nèi)部的指令寄存器和地址譯碼器；而后進行數(shù)據(jù)的傳送，由PROG 的上跳沿將數(shù)據(jù)通過指定的端口輸入 /輸出。 圖 313 8243與 89C51連接圖 該芯片共有 4 個 4 位的并行 I/O 端口，即 P P P6 和 P7 口，這四個端口均可獨立地設(shè)置或為輸入口或為輸出口。 本設(shè)計中選用的 BS212 是共陰數(shù)碼管，即 把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。它們的詳細過程在此就不贅述。 ④中斷管 理 受 IP 寄存器控制， CPU 將各中斷源的優(yōu)先級分為高低 2 級，并遵循以下 2 條基本原則： 1)低優(yōu)先級中斷源可以被高優(yōu)先級中斷源中斷，反之不能。 ⑤中斷源的入口地址：不同中斷源均有不同的中斷矢量，當(dāng)某中斷源的中斷請求被 CPU 響應(yīng)之后， CPU 將通過硬件自動地把相應(yīng)中斷源的中斷入口地址 (又稱中斷矢量地址 )裝入 PC 中，即從此地址開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序。 ②中斷請求標(biāo)志位：有五個中斷請求標(biāo)志位。由 IP 設(shè)置個中斷源的優(yōu)先級，同一優(yōu)先級內(nèi)的各中斷源同時提出中斷請求時，由內(nèi)部查詢電路確定其響應(yīng)次序。 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 17 圖 310 內(nèi)部方式 時鐘電路 (2)時鐘電路功能 要求 由控制器每 延時 3 秒對每個煙霧傳感器探頭進行循環(huán)掃描 。因此 AT89C51 是一種功能強、靈活性高且價格合理的單片機、可方便應(yīng)用在與本次設(shè)計相關(guān)的控制領(lǐng)域。 圖 39 離子感煙火災(zāi)報警器 離子感煙傳感器由內(nèi)外兩個電離室組成，當(dāng)空氣中無煙霧時，輸出端 B 輸出電平約等于 1/2 電源電壓即 ，這時集成塊不工作，壓電陶瓷喇叭無聲。 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 14 圖 38 DQ295內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 DQ295 集成塊內(nèi)部設(shè)有檢測信號閥值設(shè)置（超過閥值即輸出報警聲）以及電池（或電源）低壓設(shè)置（電壓低于某值時發(fā) 出報警聲）。 如圖 35 是離子感煙傳感器的等效電路圖， 無煙霧時， B 點電位約為 1/2E。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時煙霧進入電離室后，單極性電離室要比雙極性電離室的電流變化大，也就是說可以得到較大的電壓變化量，從而可以提高離子感煙傳感器的靈敏度。 離子感煙傳感器的原理 離子感煙傳感器探頭電路是利用兩片放射性物質(zhì) 241（ AM）α源構(gòu)成的兩個電離室（檢測電離室和補償電離室）及場效應(yīng)晶體管（ EFT）等電子元件件組成。由于 8243 每片有四個口，每個口有四個點，故每片 8243 可監(jiān)測 16 個離子煙霧探測器探頭，圖 22火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 7 用了兩片 8243，即可檢測 32 個探頭。由于要整個系統(tǒng)必須 24 小時連續(xù)工作，并要保證在市電突然停止供電的一定時間內(nèi)保持系統(tǒng)正常工作，所以系統(tǒng)采用雙電源供電模式。 第二，單片機的選取。 火災(zāi) 報警系統(tǒng)如圖 21 所示。 研制火災(zāi)報警控制器的目的是為了立足于掌握核心開發(fā)技術(shù)，降低系統(tǒng)成本。雖然我國應(yīng)用自動報警裝置的時間并不長，但是據(jù)不完全統(tǒng)計，準(zhǔn)確報警火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 4 事例已達數(shù)千次。 (3)抗干擾智能：由于系統(tǒng)的運行環(huán)境比較復(fù)雜，有時線路上和環(huán)境空間存在著嚴(yán)重的干擾信號，這些在傳統(tǒng)的報警系統(tǒng)中難以濾除，影響系統(tǒng)的正常運行。 (2)火災(zāi)探測報警系統(tǒng)缺乏故障的自診斷、自排除能力。 現(xiàn)有火災(zāi)自動報警系統(tǒng)比較 隨著傳感器技術(shù)及火災(zāi)特征性研究的發(fā)展，復(fù)合探測技術(shù)逐漸成熟，將來勢必從根本上解決由于特征分析無法辨識火災(zāi)與非火災(zāi)參數(shù)而引起的各種問題?；馂?zāi)也成為我國常發(fā)性和破壞性以及影響力最強的災(zāi)害之一。 火災(zāi) 報警系統(tǒng)通過一定的方式向火災(zāi)報警控制器發(fā)出火災(zāi)報警信號，火災(zāi)報警控制器收到報警信號后，立即發(fā)出聲光報警，并打開消防聯(lián)動裝置?；馂?zāi)報警控制器是火災(zāi)報警系統(tǒng)的核心 。 近年來，隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，我國生產(chǎn)力水平 達到了前所未有的高度。實踐證明，設(shè)置先進的火災(zāi)報警以及自動滅火系統(tǒng)是自防自救的關(guān)鍵。這種信號處理方式的火災(zāi)報警設(shè)備在實際應(yīng)用中有幾個不足之處： (1)探測器的靈敏度固定，不易改變，這樣在不同場合、不同環(huán)境中使用就不能選擇最佳的火災(zāi)探測靈敏度，選擇高了容易誤報警，選擇低了一旦發(fā)生火 災(zāi)，報警不及時會損失嚴(yán)重。采用智能技術(shù)后，系統(tǒng)的正常維護工作由計算機自身的軟件完成，周期地運行自診斷程序，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)運行的可靠性能。目前已有多家科研院所和廠家致力于研 發(fā)適合我國消防領(lǐng)域特點的火災(zāi)自動報警監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品，在部分城市建立了火災(zāi)報警監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在消防監(jiān)控和滅火救援方面發(fā)揮了重要作用?；馂?zāi)報警控制器擔(dān)負(fù)著監(jiān)視探測器及系統(tǒng)自身的工作狀況、處理火災(zāi)探測器輸出的報警信號、進行聲光報警、指示報警的具體部位、時間及執(zhí)行相應(yīng)的輔助控制等任務(wù)。此設(shè)計即是從離子感煙探測器出發(fā)進行研究的。相對于感溫傳感器和氣體傳感器，離子感煙傳感器能在火災(zāi)超早期作出準(zhǔn)確判斷。 第五，電源的設(shè)計。 硬件電路如圖 22 所示，主機選用 AT89C51 單片機， 4 線 /7 線譯碼器選用 74LS48，數(shù)碼顯示部分選用 BS212 共陰數(shù)碼管，報警電路可選用一片 KD9561 及放大器、揚聲器來構(gòu)成，多點檢測電路選用 8243 并行 I/O 口。下面對上述的各模塊進行詳細的介紹 圖 31 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)硬件框圖 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 9 煙霧信號采集模塊 圖 31 中 1， 2， 3 組成煙霧數(shù)據(jù)采集模塊，將現(xiàn)場煙霧濃度這一非電信號轉(zhuǎn) 化為電信號，并以數(shù)字量的形式送給單片機。 本設(shè)計選用的離子感煙傳感器 UD02 為單極性的。煙霧數(shù)量越多，離子電流就越小，而 BC 電離室基本無煙霧進入，離子電流恒定，這樣就改變了 B 點的電位。其內(nèi)部功能框圖見圖 38 所示。它由離子感煙傳感器 UD02 和與之配套的專用集成電路 DQ295 等組成。片內(nèi)的 FLASH 存儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲器編程器來編程。電容值在 530PF 之間選擇。 5 個中斷源分為 2 個中斷優(yōu)先級，可實現(xiàn)兩級中斷嵌套， IE 控制 CPU 是否響應(yīng)中斷請求。串行口發(fā)送 /接收共用一個中斷源。對于同級中斷源，由內(nèi)部硬件查詢邏輯來確定響應(yīng)次序。 ③中斷優(yōu)先級設(shè)定 MCS51 單片機的中斷分為 2 個優(yōu)先級，每個中斷源的優(yōu)先級都可以通過中斷優(yōu)先級寄存器 IP 中的相應(yīng)位來設(shè)定。 8051 單片機的中斷響應(yīng)與中斷返回由 CPU硬件自動完成，而中斷處理由軟件完成。 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 21 圖 311 聲音報警接口 LED 顯示器 由 P2 口的 ~ 分別控制 BS212 共陰數(shù)碼管，予以進行光報警并顯示著火的 煙霧傳感器探頭號 。8243 為 24 腳的雙列直插式芯片，其與 AT89C51 連線如圖 313所示。 PROG 信號的控制作用可用圖 314 所示的芯片輸入 /輸出時序圖予以說明。 由于火災(zāi) 報警系統(tǒng)的連線要求是 24V 電壓，所以電源系統(tǒng)選擇的是能輸出 24V 和 5V 的穩(wěn)壓電源模塊以及 24V 備電 蓄 電池。本設(shè)計中的消防聯(lián)動裝置用的是電磁閥控制，其工作原理簡單，操作簡單，經(jīng)濟實用。根據(jù)流程圖編程如下所列。 在設(shè)計過程中，筆者遇到的最大的困難在于軟件和細節(jié)問題的設(shè)計和考慮。 當(dāng)然，在工程設(shè)計與現(xiàn)場裝配中，還是有一些問題有待今后進一步的研究、探討和實現(xiàn) 。我希望在此衷心感謝這位幫助我的老師