【正文】 ....................................................... 13 ISD1420 語音芯片 ................................................................. 14 80C51 芯片 ............................................................................. 17 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ......................................................................... 21 數(shù)碼管顯示電路 ..................................................................... 24 單片機(jī)外圍接口電路 ........................................................................ 26 晶振電路 ................................................................................. 26 復(fù)位電路 ................................................................................. 26 數(shù)據(jù)采集電路 .................................................................................... 27 信號處理電路 .................................................................................... 31 報警電路 ............................................................................................ 32 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 IV 語音報警電路 ........................................................................... 32 光報警電路 ............................................................................... 32 數(shù)碼管顯示電路 ................................................................................ 34 第 4 章 火災(zāi)報警系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ................................................ 35 軟件開發(fā)環(huán)境 ...................................................................................... 35 火災(zāi)報警系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) ...................................................................... 36 主程序流程圖 ........................................................................... 36 主程序初始化流程圖 ............................................................... 38 數(shù)據(jù)采集子程序 ....................................................................... 39 火災(zāi)判斷與報警程序 ............................................................... 41 結(jié)論 ........................................................................................... 43 致 謝 ......................................................................................... 45 附錄 1 電路原理圖 .................................................................... 46 附錄 2 系統(tǒng)程序 ....................................................................... 47 附錄 3 外文翻譯 ....................................................................... 51 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 緒論 概述 無線火災(zāi)傳感器硬件和軟件平臺的設(shè)計(jì)對于整個系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用至關(guān)重要，作為整個系統(tǒng)的底層支持，其必 然向微型化、高度集成化、網(wǎng)絡(luò)化、節(jié)能化、智能化的方向發(fā)展，近幾年，隨著計(jì)算機(jī)成本下降和微處理器體積縮小，開發(fā)和構(gòu)造火災(zāi)智能無線報警系統(tǒng)將有廣闊的應(yīng)用前景。但是它易受環(huán)境中其他干擾源的影響，靈敏度低，響應(yīng)速度慢，無法判斷陰燃火災(zāi)，也無 法滿足智能化火災(zāi)報警系統(tǒng)的要求。 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。 課題研究的背景和意義 在各種災(zāi)害中，火災(zāi)是最經(jīng)常、最普遍地威脅公眾安全和社會發(fā)展的主要災(zāi)害之一。一旦發(fā)生火災(zāi)，將對人的生命和財產(chǎn)造成極大的危害 [7]。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 第２章 火災(zāi)報警系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) 火災(zāi)產(chǎn)生原理及過程 火災(zāi)是一種失去人為控制的由燃燒造成的災(zāi)害，產(chǎn)生火災(zāi)的基本要素是可燃物、助燃物和點(diǎn)火源。同時，發(fā)出含有紅、紫外線的火焰，散發(fā)出大量的熱量 [11]。 總的來說，普通可燃物在燃燒時表現(xiàn)為以下形式：首先是產(chǎn)生燃燒氣體，然后是煙霧，在氧氣充足的條件下才能達(dá)到全部燃燒，產(chǎn)生火焰，發(fā)出可見光和不可見光，并散發(fā)出大量的熱，使環(huán)境溫度升高。圖 為火災(zāi)報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 : 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 單片機(jī)是整個報警系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)的工作原理是：先通過傳感器 (包括溫感和煙感 )將現(xiàn)場溫度、煙霧等非電信號轉(zhuǎn)化為電信號，調(diào)理電路將傳感器輸出的電信號進(jìn)行調(diào)理 (放大、濾波等 )，使之滿足 A /D 轉(zhuǎn)換的要求 ,最后由 A /D 轉(zhuǎn)換電路 ,完成將溫度傳感器和煙霧傳感器輸出的模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，單片機(jī)判斷 現(xiàn)場是否發(fā)生火災(zāi)。一旦真出現(xiàn)火災(zāi) (煙霧和溫度同時出現(xiàn)異常 )時，能立即山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 發(fā)出語音、光火災(zāi)警報 [15] 。 火災(zāi)報警系統(tǒng)的類型 根據(jù)火災(zāi)報警系統(tǒng)中所使用的探測器種類的不同，火災(zāi)報警系統(tǒng)可以分為以下四種： （ 1）感溫型火災(zāi)報警系統(tǒng) 由于火災(zāi)發(fā)生時燃燒物會產(chǎn)生大量的熱量，使得周圍溫度迅速變化。感光型火災(zāi) 報警系統(tǒng)就是通過響應(yīng)火災(zāi)中產(chǎn)生的光特性，即擴(kuò)散火焰的光強(qiáng)度和閃爍頻率，來觸發(fā)報警系統(tǒng)的。在正常的情況下，內(nèi)外電離室的電流、電壓都是穩(wěn)定的。正常的情況下，山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 探測器的電路斷開，當(dāng)溫度升到一定值時，由于金屬膨脹、延伸，導(dǎo)體接通，于是發(fā)出了信號。 火災(zāi)報警器是重要的安全設(shè)備，一切重要的場所，如大型物資倉庫、隧道、大型船舶、高層建筑都應(yīng)該安裝。 圖 31 AD590 應(yīng)用電路圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 AD590 有以下特點(diǎn)： AD590 的測溫范圍 55℃～ +150℃。 TGS202 氣體傳感器能探測 CO2, CO, 甲烷、煤氣等多種氣體 ,他靈敏度高 ,穩(wěn)定性好 ,適合于火災(zāi)中氣體的探測。 邊沿觸發(fā)放音（ /PLAYE） ： 此端出現(xiàn)下降沿時，芯片開始放音。對話筒輸入來說， ANA OUT 端應(yīng)通過外接電容連至本端。 語音段的尋址 語音芯片與單片機(jī)的連接，常通過串行口來實(shí)現(xiàn)，串行口也可以通過輔助電路分時多用。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。當(dāng)從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個機(jī)器周期 PESN 兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。當(dāng)不接外部存儲器與不擴(kuò)展 I/O 接口時，它可作為準(zhǔn)雙向 8位輸入 /輸出接口。當(dāng)接有外部程序存儲器或擴(kuò)展 I/O 接口且尋址范圍超過 256個字節(jié)時， P2 口用于高 8位地址總線送出高 8位地址。 A／ D 轉(zhuǎn)換器的主要性能參數(shù)有： 引腳 第 2 功能 RXD（串行口輸入端 0） TXD（串行口輸出端） INT0（部中斷 0請求輸入端，低電平有效） INT1（中斷 1 請求輸入端，低電平有效） T0（時器 /計(jì)數(shù)器 0 計(jì)數(shù)脈沖端） T1（時器 /計(jì)數(shù)器 1數(shù)脈沖端） WR（部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸出端，低電平有效） RD（部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效） 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 (1) 分辨率分辨率表示 A／ D 轉(zhuǎn)換器對輸入信號的分辨能力。 （ 3）單電源 +5v供電，基準(zhǔn)電壓由外部提供，典型值為 +5v，此時允許輸入模擬電壓為 0— 5V。 當(dāng)單片機(jī)寫入模式控制字后， ICM7218 以約定的方式接收顯示數(shù)據(jù)并將數(shù) 據(jù)寫入靜態(tài)顯示 RAM 中。 復(fù)位電路 復(fù)位電路 的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。由于人的動作再快也會使按鈕山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，設(shè)計(jì)完全能夠滿足復(fù)位的時間要求。 START： 轉(zhuǎn)換啟動信號 ， 當(dāng) START 上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， START 應(yīng)保持低電平。二分頻電路由 D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)， R、 S 端接地， D 接 Q 非， Q 端作為輸出端， CLK 接 80C51 的 ALE 端。圖中 三態(tài)允許控制端 OE 接地，表示三態(tài)門一直打開。 ADC0809 的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號 EOC 接到 80C51 的 INT1引腳，當(dāng) 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。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 32 報警電路 語音報警電路 A01A13A25A37A49A511NC13NC15A617A719NC21VSSD23VSSA25SP+134VCCD2REC4XCLK6RED8PLAE10PLAY12NC14ANAO16ANAI18AGC20REF22MIC24VCCA26SP28ISD1420C810KR17C9C10C121KR18470KR16100KR19100KR20LED4S2SWPBSPEAKERVCCVCC 圖 312 語音報警電路 AD轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號傳輸給 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，控制語音芯片 ISD1420 的發(fā)出火災(zāi)語音報警 . 如果小于于設(shè)定值， 輸出高電平，說明正常，沒有火災(zāi)發(fā)生。因?yàn)?C 語言的描述由函數(shù)組成，是一種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語言，所以更容易實(shí)現(xiàn)模塊化，而且具有可讀性好，易于移植等優(yōu)點(diǎn)，同時還有匯編語言一樣的位操作功能的硬件詳細(xì)控制指令 [29]。然后分別由 C51 及 A51 編譯器編譯生成目標(biāo)文件 (.OBJ)。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 37 圖 程序流程圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 38 主程序是一個無限循環(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)存儲電路、外圍驅(qū)動電路等完成初始化，接下來執(zhí)行火災(zāi)報警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集程序、火災(zāi)判斷、報警程序。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)場是否發(fā)生火災(zāi)。 火災(zāi)報警系統(tǒng)中使用的是溫度傳感器 AD590 和煙霧傳感器 TGS202，煙霧傳感器輸出電壓 v