【文章內(nèi)容簡介】 型火災(zāi)報警系統(tǒng)主要有激光感煙式、光電感煙式和離子感煙式等。 （ 3）感光型火災(zāi)報警系統(tǒng) 物質(zhì)燃燒不但會產(chǎn)生煙霧和熱量，同時也會產(chǎn)生可見或不可見的光輻射。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，即擴散火焰的光強度和閃爍頻率，來觸發(fā)報警系統(tǒng)的。根據(jù)感應(yīng)的敏感波長，可以將感光型火災(zāi)報警系統(tǒng)分為對波長較短的光輻射敏感的紫外報警系統(tǒng)和對波長較長的光輻 射敏感的紅外報警系統(tǒng)。 （ 4）復合型火災(zāi)報警系統(tǒng) 如果報警系統(tǒng)同時對溫度、煙霧和光輻射中的兩種或兩種以上參數(shù)做出響應(yīng)，那么它就是復合型火災(zāi)報警系統(tǒng)。目前復合型火災(zāi)報警系統(tǒng)有感溫感煙型、感煙感光型、感溫感光型等多種形式。 火災(zāi)探測器的原理 火災(zāi)發(fā)生時，必然會伴隨著產(chǎn)生煙霧、高溫和火光，探測器對這些都很敏感。當有煙霧、高溫、火光產(chǎn)生的時候，它就改變平時的正常狀態(tài)，引起電流、電壓或機械部分發(fā)生變化或位移，再通過放大、傳輸?shù)冗^程發(fā)出警報聲，有的還能同時發(fā)出燈光信號并顯示發(fā)生火災(zāi)的部位、地點。 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。一種是離子感煙探測器，它在內(nèi)外電離室里面有放射源镅 241，電離產(chǎn)生的正負離子，在電場的作用下各向正負電極移動。在正常的情況下，內(nèi)外電離室的電流、電壓都是穩(wěn)定的。一旦有煙霧竄逃外電離室，干擾了帶電粒子的正常運動，電流、電壓就有所改變，破壞了內(nèi)外電離室之間的平衡，于是就發(fā)出了信號。還有一種叫光電感應(yīng)探測器，它有一個發(fā)光元件和一個光敏元件，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，到達光敏元件上的光就顯著減弱，于是光敏元件就把光 強的變化變成電的變化，通過放大電路向人們報警。還有一種叫管道抽吸式感煙探測器，他的工作原理與光電感應(yīng)探測器中另一種散射型相似，通過煙霧的反射或散射產(chǎn)生光敏電流，主要用在船舶上。近年來還出現(xiàn)了激光感煙探測器，它也是利用光電感應(yīng)原理，不同的是光源改用激光束。這種探測器采用半導體器件，體積小、價格低、耐震動、壽命長，很有發(fā)展前途。 第 4 頁 （ 2）感溫探測器。一種是運用金屬熱脹冷縮的特性。正常的情況下，探測器的電路斷開，當溫度升到一定值時，由于金屬膨脹、延伸，導體接通，于是發(fā)出了信號。一種是利用某些金屬易熔的特性，在探測器 里固定一塊低熔點合金，當溫度升到它的熔點（ 70～ 90℃）時，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。這兩種探測器都屬定溫型，即當外界溫度超過某一限值時就會報警；還有一類是差溫型，升溫的速度超過特定值時，便會感應(yīng)報警。如將兩者結(jié)合起來，便成為差定溫組合式。 （ 3）光輻射探測器。一種是紅外光輻射探測器。物質(zhì)在燃燒時，由化學反應(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，就能向人們報警。另一種是紫外光輻射探測器，則利用有機化合物燃燒時，火光中的紫外光，使紫外光敏管的電 極激發(fā)出離子，通過繼電器等，就能打開開關(guān)電路報警。 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。它還可以與自動滅火設(shè)備一起組成自動報警、自動滅火的“自動消防隊”。 第 5 頁 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 核心芯片選擇 1. 芯片 AT89S52 在火災(zāi)報警器的設(shè)計中，單片機是其核心部件。它一方面要接收來自傳感器送來的溫度、煙霧對應(yīng)的模擬信號和故障檢測信號，另一方面要對這兩種信號分別進行處理，以控制后續(xù)電路進行相應(yīng)動作；與此同時查詢是否有鍵按下的請求。在單片機完成 這些工作的過程中，尤其是信號處理中，比較濃度值后送入顯示的軟件實現(xiàn)比較復雜，要求單片機具備較快的運算速度，使檢測人員能夠較準確地觀測到煙霧濃度，并根據(jù)情況進行相應(yīng)的處理。并且也要考慮選擇低價實用的機型，并為研制同一系列的低功耗產(chǎn)品做準備。根據(jù)多方面的比較，本設(shè)計選用 ATMEL公司的 AT89S52 單片機作為控制器。 AT89S52 是一個低功耗、高性能的 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 4k Bytes(Insystem programmable)的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51引腳結(jié)構(gòu)。芯片內(nèi)集成了通用 8位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強大的計算機 AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 AT89S52片內(nèi)集成 256字節(jié)程序運行空間、 8K字節(jié) Flash存儲空間，支持最大 64K外部存儲擴展。根據(jù)不同的運行速度和功耗的要求，時鐘頻率可以設(shè)置在033M之間。片內(nèi)資源有 4組 I/O控制端口、 3個定時器、 8個中斷、軟件設(shè)置低能耗模式、看門狗和斷電保護。可以在 4V到 范圍內(nèi)正常工作。不斷發(fā)展的半導體工藝也讓該單片機的功耗不斷降低。根據(jù)本次設(shè)計的具體情況，采用雙列直插 DIP40 封裝。 AT89S52的引腳圖如圖 31所示： 第 6 頁 圖 31 DIP40 封裝 AT89S52 引腳圖 集成溫度傳感器 AD590 第 7 頁 AD590 是美國 Analog Devices 公司生產(chǎn)的一種電流型二端傳感器，電路如圖所示。由于 AD590 是電流型溫度傳感器，它的輸出同絕對溫度成正比，及 1? A∕ K，而數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809的輸入要求是電壓量，所以在 AD590 的負極接出一個 10 千歐 的電阻 R1 和一個 100 歐 的可調(diào)電阻 W，將電流量變?yōu)殡妷毫克腿階DC080。通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻便可在輸出端 VT 獲得與絕對溫度成正比的電壓量，即 10mV∕ K,溫度 0℃ 時輸出為 0，溫度 25℃ 時輸出為 。這樣便于 A/D轉(zhuǎn)換器采集數(shù)據(jù)。 AD590 的應(yīng)用電路如圖 32所示。 氣體傳感器 TGS202 火災(zāi)中氣體煙霧主要是 CO2 和 CO， TGS202 氣體傳感器能探測 CO2 ， CO，甲烷，煤氣等多種氣體，它靈敏度高，穩(wěn)定性好，適合于火災(zāi)中氣體的探測。如上圖 33 TGS202 檢測電路 圖 32 AD590 應(yīng)用電路 第 8 頁 圖所示，當 TGS202 探測到 CO2 或 CO時，傳感器的內(nèi)阻變小， VA 迅速上升。選擇適當?shù)碾娮枳柚?，使得當氣體濃度達到一定程度（如 CO 濃度達到 ﹪）時，VA 端獲得適當?shù)碾妷海ㄔO(shè)為 3V）。電路圖如圖 33所示。 數(shù)碼管驅(qū)動芯片 ICM7218 ICM7218 是 INTERSIL 公司生產(chǎn)的一種性能價格比較高的通用 8 位 L ED 數(shù)碼管驅(qū)動電路 , 28 腳雙列封裝 ,是一種多功能 L ED 數(shù)碼管驅(qū)動芯片 ,可與多種單片機接口使用。 ICM7218 的輸出可直接驅(qū)動 L ED 顯示器 ,不需外接驅(qū)動電路 ,工作電壓為 +5V,其構(gòu)成的顯示電路結(jié)構(gòu)簡單 ,使用方便。同樣由單片機向 ICM7218寫控制字及數(shù)據(jù)，編程部分像給外部 RAM寫數(shù)據(jù)一樣簡單。 當單片機寫入模式控制字后， 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。數(shù)據(jù)接收結(jié)束， ICM7218 在掃描控制電路的控制下，按設(shè)定的譯碼模式，以動態(tài)掃描顯示方式向段顯示驅(qū)動器和位控驅(qū)動器發(fā)出控制信號，直到下一個控制字寫入前，不停地進行動態(tài)顯示工作。其引腳圖和內(nèi)部框圖如圖 34所示。 單片機外圍接口電路 AT89S52單片機外圍接口電路如圖 35 所示，主要包括： ：內(nèi)部時鐘電