【正文】 d smog alarm apparatus. This alarm system has certain practical value. Key words: Smoke。本報(bào)警裝置 具有一定的實(shí)用價(jià)值。據(jù)聯(lián)合國“世界火災(zāi)統(tǒng)計(jì)中心 (WFSC)2021 統(tǒng)計(jì)資料”，全球每年大約發(fā)生火災(zāi) 600 萬至 700 萬次，全球每年死于火災(zāi)的人數(shù)約為 65000 至 75000 人。 1890 年在英國，感溫式火災(zāi)探測器研制成功并應(yīng)用于火災(zāi)探測系統(tǒng)，標(biāo)志著火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng) 的發(fā)展走上正軌。由于其具有安裝簡便、對建筑物無損壞作業(yè)、靈活性好，易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，適用于許多場合，如名勝古跡、體育館、博物館、展覽中心、處于施工階段的建筑物、醫(yī)院等。這些熱量通過可燃物的直接燃燒、熱傳導(dǎo)、熱輻射和熱 對流，使火從起火部位向周圍蔓延，導(dǎo)致了火勢的擴(kuò)大，形成火災(zāi)。整體電路的框圖如圖 所示 ： 圖 系統(tǒng)原理及組成框圖 單片機(jī)是整個(gè)報(bào)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)。根據(jù)探測溫度參數(shù)的不同，一般可以將感溫型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)分為定溫式、溫差式等幾種。還有一種叫光電感應(yīng)探測器，它有一個(gè)發(fā)光元件和一個(gè)光敏元件，平常光源發(fā)出的光，通過透鏡射到光敏元件上，電路維持正常，如果有煙霧從中阻隔，到達(dá)光敏元件上的光就顯著減弱， 11 于是光敏元件就把光強(qiáng)的變化變成電的變化，通過放大電路向人們報(bào)警。 12 3 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)核心芯片選擇 與電路原理圖 傳感器介紹 要準(zhǔn)確地進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警 ， 選擇合適的溫度和煙霧傳感器是準(zhǔn)確報(bào)警的前提。 (8) 掉電保護(hù)功能 DS18B20 內(nèi)部含有 EEPROM，在系統(tǒng)掉電以后，它仍可保存分辨率及報(bào)警溫度的設(shè)定值。 第 6 腳： E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 B. ALE（ 30 腳）：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)， ALE（允許地址鎖存信 號）以每機(jī)器周期兩次的信號輸出，用于鎖存出現(xiàn)在 P0 口的低 C. PSEN (29 腳 ):片外程序存儲器讀選通輸出端 ,低電平有效。 P0 口作 為輸入口時(shí)，與 P1 口類似，也必須先執(zhí)行寫端口指令。不同類型的轉(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。 VREF ：基準(zhǔn) 電源。復(fù)位電路中 S17 為手動復(fù)位開關(guān)，電容 C5 可避免高頻諧波對電路的干擾。另外重要的一點(diǎn)， Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。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)。 A2=A2t/10。 a[2]=46。 } 濃度處理程序 ：將煙霧傳感器 MQ2 采集到的煙霧信號送液晶顯示 LCD1602 顯示出來，同時(shí)也將設(shè)定值顯示出來。 A1=A1+39。 b[0]=A1。 b[12]=A7。 //避免初始溫度報(bào)警 tmp()。用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會更加深刻。回到主界面，此時(shí)，在工程窗口的文件頁中，出現(xiàn)了 “Targ et1”，前面有 “+”號，點(diǎn)擊 “+”展開，可以看到下一層的 “Source Group1”,這時(shí)的 工程還是一個(gè)空工程，里面什么文件也沒有，需要手動把剛才編寫好的源程序加入，點(diǎn)擊 “Souce Group”使其反白顯示，然后，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)一個(gè)下拉菜單。 yanwudisplay(ADtemp)。 LCD_Clear()。 b[8]=76。 A7=A7+39。 A6=A6t/100。 a[11]=A5。 A5=A5+39。 ser=temp/10。 26 圖 程序流程圖 主程序是一個(gè)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(bào)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集程序、火災(zāi)判斷、報(bào)警程序和顯示程序。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(shí)還有匯編語言一樣的位操作功能的硬件詳細(xì)控制指令。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動按鈕復(fù)位和上電復(fù)位，本設(shè)計(jì)采用的是手動按鈕復(fù)位 [9]。 OSC ：外部時(shí)鐘輸入端，內(nèi)部時(shí)鐘 輸出端。但是大多數(shù)單片機(jī)本身只能識別和處理數(shù)字量，因此必須經(jīng)過模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換 (A／ D 轉(zhuǎn)換 )，才能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)對 被控對象的識別和處理。對于片內(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)。 (3) 控制信號或與其它電源復(fù)用引腳 控制信號或與其它電源復(fù)用引腳有 RST、 ALE、 PSEN 和 EA 等 4 種形式。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對比度。 (5) 供電方式靈活 DS18B20 可以通過內(nèi)部寄生電路從數(shù)據(jù)線上獲取電源。物質(zhì)在燃燒時(shí)，由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生閃爍的紅外光輻射使硫化鉛紅外光敏元件感應(yīng)，轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)放大后，就能向人們報(bào)警。 火災(zāi)探測器主要分感煙、感溫、光輻射三大類： (1) 感煙探測器。每次數(shù)據(jù)采集后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)對現(xiàn)場情況進(jìn)行判斷，然后綜合多次判斷結(jié)果做出最終的火情判斷。圖 為火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。在產(chǎn)生氣溶膠的同時(shí)，產(chǎn)生分子較大 (直徑 一 10μm)的液體或固體微粒，稱為煙霧。這種系統(tǒng)引入了無線電通信技術(shù)，利用無線通信方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線通信方式，將大多的電器裝置通過無線連接方式進(jìn)行信息傳輸與控制，適用于各類建筑和場所?；馂?zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)可作為城市消防系統(tǒng)的單元，通過城市消防專用網(wǎng)與城市消防報(bào)警中心聯(lián)網(wǎng)，及時(shí)將報(bào)警信息傳遞到消防報(bào)警中心，城市消防報(bào)警中心會自動查找到火災(zāi)發(fā)生的位置，并為消防隊(duì)員制定消防路線圖，以便消防隊(duì)員可以迅速抵達(dá)火災(zāi)地點(diǎn)。隨著經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市高層、地下建筑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)的數(shù)量及其造成的損失呈逐年上升趨勢，市場上迫切需要一種容量大、可靠性高、使用簡單的智能型火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)。 以 STC89C52 單片機(jī)和 MQ2 型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器、 DS18B20 溫度傳感器為核心設(shè)計(jì)的煙霧報(bào)警器可實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警、濃度顯示、 溫度顯示及 報(bào)警限設(shè)置等功能。居民住進(jìn)了高層塔樓，企業(yè)搬進(jìn)了摩天 CBD，高層建筑有效利用空間，節(jié)約了城市中 本就十分緊張的土地資源。隨著經(jīng)濟(jì)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。在這一階段，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)普遍采用多線制布局方式，布線、調(diào)試、系統(tǒng)可靠性是系統(tǒng)發(fā)展 的瓶頸。隨著經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市高層、地下建筑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)的數(shù)量及其造成的損失呈逐年上升趨勢，市場上迫切需要一種容量大、可靠性高、使用簡單的智能型火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)?？焖侔l(fā)展火焰則是火災(zāi)擴(kuò)散的速度特別快，這 種類型的火災(zāi)一般為空氣中混有大量可燃?xì)怏w。 單片機(jī) A/D轉(zhuǎn)換電路 放大電路 煙霧傳感器 溫度傳感器 串口通信 狀態(tài)指示 LED 聲音報(bào)警電路 濃度 /溫度顯示 按鍵功能電路 8 (3) 火災(zāi)報(bào)警功能。 (3) 感光型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 物質(zhì)燃燒不但會產(chǎn)生煙霧和熱量，同時(shí)也會產(chǎn)生可見或不可見的光輻射。一種是運(yùn)用金屬熱脹冷縮的特性。單總線具有經(jīng)濟(jì)性好，抗干擾能力強(qiáng)，適合于惡 13 劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。 (1) 電源引腳 VCC 和 VSS VCC（ 40 腳）：接 +5V電源正端； VSS（ 20 腳）：接 +5V電源正端。若超出該范圍時(shí)，自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲器的程序。 C. P2 口（ 21 腳～ 28 腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P2 口，一般可作為準(zhǔn)雙向 I/O 接口。 A/D 轉(zhuǎn)換為逐次比較型。由于外接電容 C C6 的容量大小會輕微影響振蕩頻率的高低、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，電容的容量大小范圍為 30 10pF pF? ；如果使用陶瓷諧振，則電容容量大小為 40 10 FpF p? 。聲報(bào)警電路由單片機(jī)的 引腳進(jìn)行控制，當(dāng) 輸出的電平為高電平時(shí)，三 極管導(dǎo)通，蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音報(bào)警；否則，三極管截止，蜂鳴器不發(fā)出聲音 [10]。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)C51 連接定位生成絕對目標(biāo)文件 (.ABS)。在數(shù)據(jù)采集子程序中，一次溫度煙霧信號采集延時(shí) 10ms，是讓 PCF8591 準(zhǔn)備好進(jìn)行下一次信號轉(zhuǎn)換。039。 a[6]=39。 A2t=temp%1000。039。p39。 } 報(bào)警主程序 當(dāng)檢測到的可燃?xì)怏w濃度高于設(shè)定的濃度和溫度時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警，同時(shí)報(bào)警燈點(diǎn)亮。 tmp()。 C51 編譯器的功能不斷增強(qiáng)，更加貼近 CPU 本身，及其它的衍生產(chǎn)品。uVision2 IDE 可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。 32 LCD_Write_String(0,0,T:)。 C。p39。039。 A3t=A2t%100。 a[7]=39。039。系統(tǒng)溫度煙霧信號采集程序流程圖如圖 所示。 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)控制器上采用 AT89C52 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(zāi)報(bào)警系統(tǒng)智能化的集中體現(xiàn)。 、 、 、 控制的燈依次為紅色 (火災(zāi)信號燈 )、 綠 色 (正 常信號燈 ) 、黃色 (溫度異常 信號燈 )和 藍(lán) 色 (濃度異常 信號燈 ) 。 圖 晶振電路 復(fù)位電路 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)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。電源電壓典型值為 5V。對于 EPROM 編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)， P2口接收輸入的 8 位地址。對于片內(nèi)含有 EPROM 的單片機(jī)，在 EPROM 編程期間，該引腳用于接 21V的編程電源 Vpp。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成采用外部時(shí)鐘時(shí)，對于 HMOS 單片機(jī)，該引腳接地；對于CHOMS 單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。 2. 雙路信號輸出（模擬量輸出及 TTL 電平輸出） 3. TTL 輸出有效信號為低電平。C 范圍內(nèi)，精度為 177。一種是利用某些金屬易熔的特性，在探測器里固定一塊低熔點(diǎn)合金，當(dāng)溫度升到它的熔點(diǎn)（ 70～ 90℃ ）時(shí)，金屬熔化，借助彈簧的作用力，使觸頭相碰，電路接通，發(fā)出信號。根據(jù)感應(yīng)的敏感波長，可以將感光型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)分為對波長較短的光輻射敏感的紫外報(bào)警系統(tǒng)和對波長較長的光輻射敏感的紅外報(bào)警系統(tǒng)。 據(jù)類似本系統(tǒng)的報(bào)警器現(xiàn)場模擬實(shí)驗(yàn)表明 , 本系統(tǒng)安全可靠 , 誤報(bào)率低。 總的來說，普通可燃物在燃燒時(shí)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 [10]。 5 2 火災(zāi)報(bào)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。它使得布線工作量顯著減少，安裝調(diào)試更加容易，更能精確報(bào)警定位。 嚴(yán)峻的事實(shí)證明，隨著社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 ，社會財(cái)富日益增加，火災(zāi)給人類、社會和自然造成的危害范圍不斷擴(kuò)大，它不僅毀壞物質(zhì)財(cái)產(chǎn)，造成社會秩序的混亂，還直接危脅生命安全，給人們的心靈造成極大的傷害。加之現(xiàn)代建筑的密閉性較強(qiáng)，一旦發(fā)生火災(zāi)，整幢大樓就像一個(gè)大的火爐，而樓梯道、各種通風(fēng)管道、線路豎井都是效果極佳的火筒，從而給滅火施救造成了巨大的難度，對火災(zāi)發(fā)生后及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)控制的要求促使了火災(zāi)報(bào)警產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。為了避免火災(zāi)以及減少火災(zāi)造成的損失，我們必須按照“隱患險(xiǎn)于明火，防患勝于救