【正文】 個(gè)環(huán)節(jié)，本設(shè)計(jì)采用的是單一的離子感煙傳感器。 (2)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)：編程語(yǔ)言主要應(yīng)用了匯編語(yǔ)言。 用單片機(jī) AT89S51 控制 24V 直流電磁換向閥運(yùn)動(dòng)，信號(hào)通過(guò)單片機(jī)端口送出，經(jīng)三極管的開(kāi)關(guān) 放大 作用，接直流固態(tài)繼電器，然后接負(fù)載，因?yàn)殡姶砰y是感性負(fù)載，其兩端并聯(lián)一個(gè)二 極管。由于很多實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)工作環(huán)境比較復(fù)雜，所以電源設(shè)計(jì)就有很高的要求，既要穩(wěn)定，又要有很高的抗干擾能力。七段發(fā)光二極管，加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)八段。由于不同的計(jì)算機(jī)有不同的中斷系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，其中斷相應(yīng)的方式也有所不同。對(duì)于每個(gè)中斷源均可通過(guò)中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器中相應(yīng)位控制，當(dāng)某中斷源的優(yōu)先控制位置“ 1”時(shí)，該中斷源設(shè)置為高級(jí)，否則為低級(jí)。 8051單片機(jī)的中 斷系統(tǒng)包括 5個(gè)中斷源、中 斷 請(qǐng)求標(biāo)志位（分別在特殊功能寄存器 TCON和SCON中）、中斷允許控制寄存器 IE、中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP及內(nèi)部硬件查詢電路等部分。在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路就產(chǎn)生自激振蕩。 A2 是檢測(cè)信號(hào)閥值比較器，無(wú)煙霧信號(hào)時(shí)，傳感器的輸出平衡電壓為 左右，大于內(nèi)部設(shè)置的閥值電壓（約為 ），比較器 A2 輸出低電平；當(dāng)有煙霧信號(hào)時(shí)，傳感器輸出電壓下降 1V 左右，則其電壓小于內(nèi)部設(shè)置的閥值電 壓，A2 翻轉(zhuǎn)為輸出高電平，并發(fā)出調(diào)制報(bào)警聲。而內(nèi)電離室是封閉的，無(wú)煙塵 離子進(jìn)入，離子電流是恒定的。 離子感煙傳感器的工作原理如圖 32 所示 ： 圖 32 離子感煙探測(cè)器工作原理圖 在正常工作狀態(tài)下，放射源發(fā)出的射線電離了電離室的空氣，便有電流從 A經(jīng) B 流向 C，這時(shí)電離室是一個(gè)典型 的電阻元件。 由于該系統(tǒng)主要用于多點(diǎn)集中檢測(cè)報(bào)警，故能對(duì)受監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行巡回檢測(cè)。該單片機(jī)的具體情況 將在隨后的章節(jié)中進(jìn)行闡述。 （ 2） 要求選用的單片機(jī)能對(duì)信號(hào)做出準(zhǔn)確的分析處理，并傳到聲光報(bào)警裝置。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，火災(zāi)探測(cè)與報(bào)警技術(shù)也在不斷提高。采用智能技術(shù)后，系統(tǒng)的正常維護(hù)工作由計(jì)算機(jī)自身的軟件完成，周期地運(yùn)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(yùn)行的可靠性能。《羊城晚報(bào)》稱火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)為“全天候的功勛衛(wèi)士” 。本設(shè)計(jì)的檢測(cè)裝置由離子感煙傳感器 UD02 和與之配套的專用集成電路DQ295 等組成 ，通過(guò) 對(duì) 現(xiàn)場(chǎng)的火災(zāi)參數(shù)采集，模 /數(shù)轉(zhuǎn)換，地址編碼，然后傳送給單片機(jī) ，由 單片機(jī)進(jìn)行 相應(yīng)的運(yùn)算處理，判斷現(xiàn)場(chǎng)是否發(fā)生火災(zāi)。 火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程 ，而且與環(huán)境的相關(guān)性很強(qiáng)。 (2)火 災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)缺乏故障的自診斷、自排除能力。它對(duì)火災(zāi)產(chǎn)生的多種參數(shù)進(jìn)行多種信息的分析，排除干擾，確定火災(zāi)，從而提高了判斷火災(zāi)的準(zhǔn)確性。總體來(lái)說(shuō)，本課題對(duì)設(shè)計(jì)者的綜合知識(shí)運(yùn)用是一次艱巨的考量，尤其是硬件方面的知識(shí) —— 傳感器的選取，模塊電路的細(xì)化等方面具備了一定的難度。傳感器的作業(yè)環(huán)境是非常關(guān)鍵的一環(huán)，這決定了在具體環(huán)境中傳感器的選型問(wèn)題。電源設(shè)計(jì)見(jiàn)隨后章節(jié)。其中，1為傳感器，將現(xiàn)場(chǎng)煙霧濃度這一非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為 電信號(hào)； 2為信號(hào)調(diào)理電路，將傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行調(diào)理（放大、濾波等），使之滿足比較轉(zhuǎn)換電路的要求； 3 為比較轉(zhuǎn)換電路，完成將煙霧傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。這樣在同一個(gè)電離室內(nèi)分為兩個(gè)性質(zhì)不同區(qū)域。極間電 容為 4PF，AM241 放射源為 ～ ；器件重量為 12g,主要結(jié)構(gòu)材料為不銹鋼和塑料。 單片機(jī)控制中心 本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的聲光火災(zāi)報(bào)警器，單片機(jī)是其中的核心部件，它就像大腦一樣，是設(shè)計(jì)中的樞紐。 PD 是掉電方式位，當(dāng) PD=1 時(shí)，激活掉電工作方式， ILD空閑方式位，當(dāng) ILD=1 時(shí)，激活空閑工作方式。串行口發(fā)送 /接收共用一個(gè)中斷源。 ③ 中 斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定 MCS51單片機(jī)的中斷分為 2個(gè)優(yōu)先級(jí)，每個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)都可以通過(guò)中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP中的相應(yīng)位來(lái)設(shè)定 。 24 圖中 312 中，驅(qū)動(dòng)器的輸入端接 AT89S51 的 ，當(dāng) 輸出高電平“ 1”時(shí)， 7406 的輸出為低電平，使壓電蜂鳴器引線獲得將近 5V 的直流電壓，而產(chǎn)生蜂鳴音 響；當(dāng) 端輸出低電平“ 0”時(shí)， 7406 輸出端升高到約 +5V，壓電蜂鳴器的兩引線間的直流電壓降至接近于 0V，發(fā)音停止。在第一種情況下，由 、 指定端口的地址，由 、 規(guī)定端口的工作方式，各位具體的定義見(jiàn)表 34 所示 。 (3)如果主電路發(fā)生故障，及時(shí)切換到備電且不能影響 CPU 正常工作。 入口 控制字 送 8243 讀入數(shù)據(jù) 子程序返回 結(jié)束讀過(guò)程 32 圖 431 核對(duì)子程序流程圖 查找報(bào)警點(diǎn)子程序 查找報(bào)警點(diǎn)子程序要完成三項(xiàng)任務(wù)：第一項(xiàng)任務(wù) 是判斷當(dāng)前讀的是 8243 四個(gè)口中的哪一個(gè)；第二項(xiàng)任務(wù)是判斷這個(gè)口所在的片；第三項(xiàng)任務(wù)是判斷這個(gè)口有哪幾個(gè)點(diǎn)不為零。另外，由于聯(lián)動(dòng)消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)邊緣交叉學(xué)科，屬于自動(dòng)化專業(yè)和土木建筑方向的建筑消防專業(yè)共同研究的內(nèi)容。在 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 的兩個(gè)月 中 , 他 對(duì) 我出現(xiàn)的錯(cuò)誤 給予 了及時(shí) 指正 ,并進(jìn)行了熱心的指導(dǎo) , 同時(shí)還提出了 許多寶貴 的意見(jiàn)和建議 ，使得我能較好 地完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì) 。在此 , 請(qǐng)?jiān)试S我對(duì)他表達(dá)最 誠(chéng)摯的謝意 ! 在論 文的設(shè)計(jì) 和撰寫(xiě)過(guò)程中， 也同樣 得到了 很多老師的關(guān)心、支持、幫助和指導(dǎo) 。 畢業(yè) 設(shè)計(jì)的全過(guò)程，一直都存在心理障礙，但在 楊海柱 老師的耐心教導(dǎo)下，在同學(xué) 的幫助下，我一步步振作著，努力著。程序流程如圖 44 所示。 (5)具有將備電電池 24V 電壓降到 5V 電壓的電路。 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(hào)控制 P2 口上兩種性質(zhì)不同的信息的傳輸。 LED 是發(fā)光二極管的縮寫(xiě)。 2)一種中斷一旦得到響應(yīng)，與它同級(jí)的中斷不能再中斷它。標(biāo)志位分別為 IE0、 IE TF0、TF TI/RI。 中斷系統(tǒng) 中斷技術(shù)是計(jì)算機(jī)一項(xiàng)很重要的技術(shù)。而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51兼容。 DQ295 的管腳排列如圖 38所示，其內(nèi)部功能框圖見(jiàn)圖 39所示。我們把這個(gè)非電離區(qū)稱為主探測(cè)區(qū)。下面對(duì)上述的各模塊進(jìn)行詳細(xì)的介紹。當(dāng)單片機(jī)探測(cè)到火情后，會(huì)自動(dòng)打開(kāi)聯(lián)動(dòng)消防裝置?；谫e館火災(zāi)的特殊情況，本設(shè)計(jì)選用離子感煙探測(cè)器。 另外，從嚴(yán)格意義上來(lái)講，要想完成本課題的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)者還應(yīng)該自學(xué)有關(guān)建筑消防方面的基本知識(shí)，以便在設(shè)計(jì)出火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的同時(shí)，再嘗試設(shè)計(jì)相關(guān)的聯(lián)動(dòng)消防裝置。成熟的產(chǎn)品有煙、溫復(fù)合智能火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，并已用于實(shí)際工程。 (3)火災(zāi)報(bào)警的判據(jù)單一，對(duì)環(huán)境背景的干擾影響無(wú)法消除，這樣在一些場(chǎng)合就不能提供準(zhǔn)確的報(bào)警?；诓煌h(huán)境及不同燃燒物成分的火災(zāi)的生成氣成分、煙霧的粒徑構(gòu)成、溫場(chǎng)分布及光譜均有不同 ， 因此 ， 火災(zāi) 過(guò)程涉及多個(gè)物理和化學(xué)參數(shù) ， 而且特征性比較強(qiáng) ， 與一般的擾動(dòng)有著本質(zhì)的區(qū)別。 該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要涵蓋以下六個(gè)方面： 傳感器的選型、 單片機(jī)的選取、 接口芯片的選取、報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)、電源的設(shè)計(jì)以及聯(lián)動(dòng)消防裝置的設(shè)計(jì)。火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是隨時(shí)警惕火災(zāi)、及時(shí)報(bào)警和輸出聯(lián)動(dòng)滅火信號(hào)的忠實(shí)哨兵，是早期報(bào)警的有力手段。 (2)監(jiān)控智能：在傳統(tǒng)的百家系統(tǒng)中監(jiān)控功能智能由硬件邏輯電路來(lái)完成。雖然我國(guó)應(yīng)用自動(dòng)報(bào)警裝置的時(shí)間并不長(zhǎng)，但是據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，準(zhǔn)確報(bào)警事例已達(dá)數(shù)千次。 本 論文 的設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)以賓館火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)為題 ，通過(guò)對(duì)煙濃度、溫度等火災(zāi)參數(shù)的感知，采用單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，使用智能識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)的檢測(cè)，并在監(jiān)測(cè)到火情信息后，產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)，同時(shí)打開(kāi)聯(lián)動(dòng)消防裝置。 第二，單片機(jī)的選取。本火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低等特點(diǎn)。 離子感煙傳感器由兩個(gè)電離室組成，外電離室有空與外界相通，煙霧可進(jìn)入電離室，而內(nèi)電離室是密封的，煙霧不能進(jìn)入。 如圖 35 所示： 圖 35 檢測(cè)電離室和補(bǔ)償電離室示意圖 開(kāi)關(guān)電路 回路電壓 U U1 U2 補(bǔ)償電離室 檢測(cè)電離室 14 當(dāng)外電離室進(jìn)入燃燒生成物或者煙霧時(shí)，部分正離子和負(fù)離子被吸附到燃燒生成物和煙霧顆粒上，（燃燒生成物或者煙霧要比離子大 1000 倍左右），所 以它們?cè)陔妶?chǎng)中的速度就比原來(lái)要慢的多，并且在移動(dòng)中還有部分正負(fù)離子中和，這樣到達(dá)正負(fù)極板的離子數(shù)量想對(duì)減少，即離子電流變小。 由圖 39 可以看出 ， A1 是檢測(cè)電池電壓的比較器，電池的分壓與內(nèi)部穩(wěn)壓管相比較，若電池電壓較高，比較器 A1端輸出高電平；若電池電壓不足（內(nèi)部設(shè)置的閥值電壓為 ～ ），則 A1 輸出低電平，并給出電池電壓不足的報(bào)警聲（每 24 各時(shí)鐘脈沖檢測(cè)一次）。 時(shí)鐘電路和工作方式 (1)時(shí)鐘電路 AT89S51 內(nèi)部有一個(gè)由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路， XTAL1 和 XTAL2 分別為振蕩電路的輸入端和輸出端，時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。有了中斷系統(tǒng)能使計(jì)算機(jī)的功能更強(qiáng)、效率更高、使用更加方便靈活。中斷允許控制位存放在特殊功能寄存器 IE中。 若存在上述任一種情況，中斷查詢結(jié)果就被取消。本設(shè)計(jì)中選用的是 BS212 共陰數(shù)碼管，故在此只談共陰極接法 —— 把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。由于 P4～ P7端口的輸出具有鎖存功能，則在 PROG 的上跳沿后輸出的數(shù)據(jù)將一直保持在相應(yīng)的端口上；但輸入無(wú)鎖存，因此要求外部輸入的數(shù)據(jù)在PROG 為低電平時(shí)需保持有效，僅在完成數(shù)據(jù)的輸入后才可予以撤除。 本設(shè)計(jì) 中的消防聯(lián)動(dòng)裝置用的是電磁閥控制，其工作原理簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。 圖 451 顯示及報(bào)警子程序 計(jì)算報(bào)警點(diǎn)地址 延時(shí) 顯示高位數(shù)碼 置循環(huán)設(shè)計(jì)初值 循環(huán)顯示完否？ 顯示低位數(shù)碼 延時(shí) 返回 N Y 35 聯(lián)動(dòng)消防 CPL RET 延時(shí)子程序 DELAD1: MOV R5,04H ；延時(shí)子程序 1 DELAD2: MOV R6,0F0H DELAD3: MOV R7,0F7H DELAD4: NOP NOP DJNZ R7, DELAD4 DJNZ R6, DELAD3 DJNZ R5, DELAD2 RET DELAD5: MOV R5,02H ；延時(shí)子程序 2 DELAD6: MOV R6,0FFH DJNZ R6,$ DJNZ R5,DELAD6 36 5 總結(jié)與展望 總結(jié) 本文所設(shè)計(jì)的基于 AT89S51 單片機(jī)的火災(zāi)自動(dòng)控制系統(tǒng)，是以賓館、商場(chǎng)、夜總會(huì)等人員密集且有較多易燃物的場(chǎng)所為設(shè)計(jì)對(duì)象的。從整體性能上看，配置更加優(yōu)越、技術(shù)更為先進(jìn)、操作更為方便，且擴(kuò)展性能良好。目前， 我的 畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)順利完工，這里面也蘊(yùn)涵著他們的功勞 。由于所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，因此程序編寫(xiě)不甚復(fù)雜，但是考慮到實(shí)際工作及今后火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展，具體的編程及程序調(diào)試工作還有待今后進(jìn)一步的研究和學(xué)習(xí)。④ 便于維護(hù)和擴(kuò)展。根據(jù)流程圖編程如下所列。 由于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)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 備電電池。由于各端口均為 4 位，因此十分適宜用于 BCD 碼的輸入 /輸出。只有當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)，芯片才會(huì)根據(jù)控制端的控制信號(hào)發(fā)出報(bào)警聲，否則不會(huì)發(fā)聲報(bào)警。 5個(gè)中斷源的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位以及定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的控制位，均設(shè)置在定時(shí)控制寄存器 TCON和串行口控制寄存器 SCON中 。 ① 中斷源： MCS51單片機(jī)有五個(gè)中斷源。只要保證脈沖寬度，一般采用頻率低于 12MHZ 的方波信號(hào)。此電平下降的信號(hào)加到集成塊的第 15 腳，使集成塊觸發(fā)工作，第 11 腳就輸出調(diào)制的報(bào)警信號(hào)，推動(dòng)壓電陶瓷報(bào)警喇叭發(fā)出響亮的報(bào)警聲。它有兩個(gè)電子室及一個(gè)放射源（ AM241） ,對(duì)外有三個(gè)引出腳： A電極（接電源正端 +9V）、 B電極（接地）、 C 電極（收集電極即輸出端），外形如圖 37所示。當(dāng)電離電流增加到一定值時(shí)，外加電壓再增高，電離電流也會(huì)增加，此電流稱之為飽和電流 Is，如圖 33所示。 9 圖 22 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 ~ ~