基于單片機(jī)的火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-22 14:34 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 氣體）、煙（煙霧粒子）、熱（溫度）、光（火焰）的探測(cè)，將探測(cè)到的火情信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)傳遞給單片機(jī)。單片機(jī)將接收到的電信號(hào)經(jīng)分析處理后發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，打開應(yīng)急燈，其整體功能如圖22所示。傳 感 器放大電路 A/D轉(zhuǎn)換 單片機(jī)狀態(tài)指示燈應(yīng)急燈按鍵通過串口通信發(fā) 送火災(zāi)信號(hào)圖22系統(tǒng)整體功能圖該系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集模塊、單片機(jī)控制模塊、應(yīng)急照明模塊組成，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖23所示。 煙霧 溫度信號(hào)處理電路 A/D轉(zhuǎn)換電路 單片機(jī)火災(zāi)應(yīng)急照明數(shù)據(jù)采集模塊圖23系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的工作原理是：先通過傳感器將現(xiàn)場(chǎng)的溫度、煙霧等非電信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(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A/D轉(zhuǎn)換的要求，最后由A/D轉(zhuǎn)換電路完成由溫度傳感器和煙霧傳感器輸出的模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，單片機(jī)判斷現(xiàn)場(chǎng)是否發(fā)生火災(zāi)。如果發(fā)生火，系統(tǒng)將打開應(yīng)急照明。為了便于系統(tǒng)維護(hù)和功能擴(kuò)充，采用了模塊化程序設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)各個(gè)模塊的具體功能都是通過子程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)的。本系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)判斷與報(bào)警子程序等，系統(tǒng)程序流程如下圖24所示。初始化煙霧溫度信號(hào)采集判斷應(yīng)急照明手動(dòng)復(fù)位是否正常是是圖24系統(tǒng)程序流程圖為了降低誤打開應(yīng)急照明率，系統(tǒng)采用多次采集、多次判斷的方法。每次數(shù)據(jù)采集后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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。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)各個(gè)端口輸入輸出的設(shè)置、外圍驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路等完成初始化，其次是對(duì)芯片內(nèi)的程序進(jìn)行初始化，接下來執(zhí)行火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，數(shù)據(jù)通信任務(wù)和查詢判斷任務(wù)。3 火災(zāi)應(yīng)急照明系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)a. AD590溫度傳感器選擇合適的溫度和煙霧傳感器是準(zhǔn)確報(bào)警的前提，綜合考慮各因素，本文選擇集成溫度傳感器AD590和氣體傳感器TGS202用作采集系統(tǒng)的敏感元件。由于AD590是電流型溫度傳感器，他的輸出同絕對(duì)溫度成正比，即1μA/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(fù)極接出一個(gè)1kΩ的電阻R和一個(gè)100Ω的可調(diào)電阻W，將電流量變?yōu)殡妷毫克腿階DC0809。通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，便可在輸出端VT獲得與絕對(duì)溫度成正比的電壓量，即10mV/K，應(yīng)用電路如圖31所示。 圖31 AD590應(yīng)用電路圖火災(zāi)中氣體煙霧主要是CO2和CO。TGS202氣體傳感器能探測(cè)COCO、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(cè)。如圖32所示,當(dāng)TGS202探測(cè)到CO2或CO時(shí),傳感器的內(nèi)阻變小,VA迅速上升。選擇適當(dāng)?shù)碾娮枳柚?使得當(dāng)氣體濃度達(dá)到一定程度(如CO濃度達(dá)到0106%)時(shí),VA端獲得適當(dāng)?shù)碾妷?。圖32 TGS202應(yīng)用電路圖圖33為80C51的引腳圖。圖33 80C51芯片的引腳圖下面按引腳功能分為4個(gè)部分?jǐn)⑹龈鱾€(gè)引腳的功能。（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。（2）外接晶振引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1（19腳）：接外部石英晶體的一端。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(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳接地；對(duì)于CHOMS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。 XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端。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)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。對(duì)于CHMOS芯片，該引腳懸空不接。 （3）控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳 控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳有RST/VPD、ALE/P、PSEN和EA/VPP等4種形式。 （A）RST/VPD（9腳）：RST即為RESET，VPD為備用電源，所以該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。當(dāng)VCC發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí)，該引腳可接上備用電源VPD（+5V）為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。 （B）ALE/P（30腳）：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（允許地址鎖存信號(hào)）以每機(jī)器周期兩次的信號(hào)輸出，用于鎖存出現(xiàn)在P0口的低 （C）PSEN(29腳):片外程序存儲(chǔ)器讀選通輸出端,低電平有效。當(dāng)從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)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)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，PESN信號(hào)將不出現(xiàn)。 （D）EA/Vpp（31腳）：EA為訪問外部程序儲(chǔ)器控制信號(hào)，低電平有效。當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器4KB（MS—52子系列為8KB）。若超出該范圍時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng)EA端保持低電平時(shí)，無論片內(nèi)有無程序存儲(chǔ)器，均只訪問外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)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。（4）輸入/輸出（I/O）引腳P0口、P1口、P2口及P3口 (A)P0口（39腳～22腳）：～。當(dāng)不接外部存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展I/O接口時(shí)，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(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口時(shí)，P0口為地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口。它分時(shí)提供8位雙向數(shù)據(jù)總線。對(duì)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)。 (B)P1口（1腳～8腳）：～，可作為準(zhǔn)雙向I/O接口使用。對(duì)于MCS—52子系列單片機(jī)，：；。對(duì)于EPROM編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)，P0口接收輸入的低8位地址。 (C)P2口（21腳～28腳）：～，一般可作為準(zhǔn)雙向I/O接口。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O接口且尋址范圍超過256個(gè)字節(jié)時(shí)，P2口用于高8位地址總線送出高8位地址。對(duì)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。(D)P3口（10腳～17腳）：～。它為雙功能口，可以作為一般的準(zhǔn)雙向I/O接口，也可以將每1位用于第2功能，而且P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第1功能的輸入輸出或第2功能。P3口的第2功能見下表31所示。表31 P3口的第2功能 引腳 第二功能 RXD（串行口輸入端）TXD（串行口輸出端）INT0（中斷0請(qǐng)求輸入端，低電平有效）INT1（中斷1請(qǐng)求輸入端，低電平有效）T0（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)脈沖端）T1（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)脈沖端）WR(數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選信信號(hào)輸出端，低電平有效)RD（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效）
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